[发明专利]手持触觉导盲仪

说明书

技术领域

本发明涉及超声波测距，触觉传感，导盲仪器与设备。主要功能是为盲人提供按比例的线性化的便于感知的周围环境的距离信息。

背景技术

盲人在感知世界方面极其无助，仅靠用导盲仗敲打地面是不够的。随着人们对这一弱势群体日渐关注，各种导盲设备被陆续设计出来。还有很多相关的研究正在进行。但是到目前为止还没有一个直观好用，对盲人健康较友好，并且成本低廉的设备面世。

目前与此领域相关的他人的作品有：当检测到设定的危险距离时发出警告的超声波导盲眼镜；改进的通过声音频率的高低告知距离的远近的耳机；通过震动的强弱告知距离的远近的超声波导盲手套。首先，这些装置将距离远近告知盲人的方式不直观。比如，声音本来就是盲人获取外界信息的一个重要途径，不能用耳机堵住耳朵，并且发出频率变化的嘤嘤的声音，而且这样对盲人的听力和心情也有影响；再者一般人也无法将声音的频率的高低线性化并在脑海中转变为对距离的远近的认识。通过震动的强弱的方式告知距离的远近也不直观，盲人的手对震动的感知同样不直观。这些装置的使用，只能靠盲人长时间的训练、感觉。

发明内容

本发明主要解决了将距离告知盲人的方式不直接，不直观的问题。结合盲人本身特点，通过触觉的方式线性的告知盲人所感兴趣的地方到盲人的远近。

此发明的结构组成如附图1、3、4、5所示：由电池①，超声波测距传感器②，电路板③，舵机④，滑块⑤，外壳⑥，共6部分组成。

此发明的外形如附图1所示：超声波测距传感器②安装在仪器前部，滑块⑤以可滑动的方式安装在外壳⑥的尾端，并部分伸出，整个装置大小正好可握在手中。

如附图3、4、5所示：整个仪器以外壳⑥为基体，超声测距波传感器②安装在仪器前部，电池①、电路板③、舵机④安装在仪器内部，电池①，超声波测距传感器②，电路板③，和舵机④之间还通过相关电路连接。

如附图3、4、5所示：舵机④固定在外壳⑥上，舵机④和滑块⑤通过曲柄连杆机构相连，将舵机的旋转运动转变为滑块的直线运动，

如附图1所示：滑块⑤外表面上刻有刻度，可供盲人感知。

此发明的电路部分如附图2所示。超声波测距技术已经较为成熟，组件能方便的在市场上买到，可以采用任何一种，也可以自己设计制造。超声波测距的原理与电路此处不作介绍。此处所用超声波测距传感器组件(型号为URM37V3.2，由机器人梦工厂生产)的工作原理是：板载了单片机微控制器，提供了串口，可以和外部电路进行通信。当其从串口接收到来自外部电路的命令时，既进行测距，并将结果返回给外部电路。图2中的P1、P2接口为电路板③同超声波测距传感器②通信的接口。单片机(此处采用的是Atmega8)通过发出指令控制超声波测距传感器②进行测距。超声波测距传感器②作用后将得到此时的温度与超声波发射到接收到回波的时间信息，然后通过P1、P2口以串行通信的方式将上述信息告知单片机。单片机里的程序能够通过计算得出此刻超声波测距传感器②所指向的位置的物体的外轮廓距离自己的远近。然后单片机经过计算，通过向P4口输出脉冲控制舵机④按照距离的远近按比例进行动作。

舵机④的旋转动作由曲柄连杆传递至滑块⑤，滑块⑤做直线运动，伸出与缩进，如附图3、4、5所示。距离近则滑块⑤伸出的部分长，距离远则滑块⑤伸出的短。电路板③上单片机的程序设计能使滑块⑤伸出的部分的长短同导盲仪所指向位置的物体轮廓到导盲仪的远近成线性关系。盲人用手感知滑块⑤伸出部分，就能按照比例直观的知道此刻他的导盲仪所指向的位置有无物体，距离他的远近等。当盲人手持此设备对其周围环境像雷达一样进行扫描时，滑块⑤不停地随着导盲仪所指向方向物体到导盲仪的远近进行伸出与缩进的动作，盲人就会得出周围空间的大致轮廓。

此外，当盲人用手感知滑块⑤上刻的刻度时，就能按比例准确的算出此刻他的导盲仪所指向的位置的物体和他之间的距离。因为滑块⑤的运动是与距离远近成线性关系的。

典型的应用情况包括：盲人在一个房间里，要找窗户或者门。他就可以用本导盲仪扫描一下，当手掌感觉到滑块突然缩进去，然后又恢复到原来的位置，那这就可能是个门。而当他身边站了人，他也可以用同样的方法数清有几个人，并且从他们之间的间隙穿过他们。他甚至可以用此导盲仪数清面前有多少节台阶，只要注意手掌中的滑块的运动就可以了。走在路上，如果手持导盲仪对着路面前后扫描，感觉滑块移动非常平滑的话，那可以大胆向前走，但若某个地方滑块突然缩了进去，就有可能是个沟，而且根据滑块缩进了多少，可以判断这个沟的深浅。