[发明专利]一种辅助视障人员行走的伴随机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种辅助视障人员行走的伴随机器人系统。

背景技术

人类70%的信息都是通过视觉来获取的，所以视障人员在独立行走时需要其他装置协助避障。传统的方法是利用导盲杖或是电子导盲器。电子导盲器一般是采用超声波、红外线探头等回波测距的原理来设计的，也有利用图像传感器来进行对障碍物测距的。

导盲杖是用它在地面上敲击，可帮助视障人员发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物及需要视障人员不断用导盲杖敲击地面。超声波导盲器和红外线导盲器都是利用回波测距方法探测距离的仪器。该种方法可以较准确的探测前方障碍物离人的距离，但是因为探头只能对某个方向的障碍物进行测距，如果要全部前方空间的探测则需要安装多路探头，使得设备结构复杂，不便于控制。电子导盲器通常是采用语音提示或是警告音，因此嘈杂环境对其干扰较大，尤其是对有听力障碍的视障人员影响更为强烈。某些电子导盲器是穿戴式的，需要穿戴在人的腰部、腿部甚至是头部。视障人员穿戴这些导盲避障装置不便于自由活动。

发明内容

针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种辅助视障人员行走的伴随机器人系统。本发明基于振动触觉反馈的原理，采用穿戴振动触觉腰带的方式，在行走过程中解放了视障人员的双手，可以远距离、多方位的检测视障人员周围的障碍，采用振动反馈提示视障人员障碍所在方位，避免了嘈杂环境产生的干扰并解决了穿戴不便的问题，能够较好的辅助视障人员独立行走。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种辅助视障人员行走的伴随机器人系统,其特征至于：包括设置在视障人员腰部的振动触觉腰带和设置在视障人员前后左右四个正方位上的四个履带式机器人，四个履带式机器人与振动触觉腰带通过自组网构成无线传感器网络，四个履带式机器人的结构相同、头部均朝向正前方，每个履带式机器人包括车体和控制模块，车体采用双履带式结构，设有底座、旋转云台及固定架，底座为履带式机器人的上表面，旋转云台固定在底座的前端，固定架固定在底座的后端；控制模块包括超声波测距传感器、激光测距传感器、含有电子调速器及驱动控制电路的运动控制模块、无线通信模块、含有带扩展存储器的ARM处理器的中央处理模块及电源，超声波测距传感器安装在固定架的后表面上，其测距传感方向为履带式机器人正后方，激光测距传感器安装在旋转云台上，其测距传感方向为履带式机器人正前方，运动控制模块、无线通信模块、中央处理模块及电源设置在车体内，超声波测距传感器及激光测距传感器的输出均连接中央处理模块，中央处理模块的输出连接运动控制模块中的电子调速器，电子调速器输出连接驱动控制电路，驱动控制电路的输出连接履带式机器人的传动机构，中央处理模块的输出还双向连接无线通信模块，电源分别连接超声波测距传感器、激光测距传感器、运动控制模块、无线通信模块和中央处理模块；振动触觉腰带包括腰带本体以及置于其内的振动阵列、电源模块和无线通信及处理模块，振动阵列包括八个纽扣振动电机，等间距分布在腰带本体内，无线通信及处理模块采用ZigBee模块，充当自组网无线传感器网络的网关，电源模块连接振动阵列和无线通信及处理模块。

本发明具有以下优点及有益效果：1、采用振动触觉腰带，释放视障人员双手并且便于穿戴；2、采用振动触觉反馈，避免了嘈杂环境对视障人员语音提示的影响；3、伴随机器人分布在视障人员四周，可以实现远距离、多方位检测视障人员周围的障碍。

附图说明

图1是伴随机器人系统组成示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是伴随机器人的立体图；

图4是伴随机器人的控制系统构成框图；

图5是振动触觉腰带立体示意图；

图6是振动触觉腰带硬件结构框图；

图7是伴随机器人的程序流程图；

图8是振动触觉腰带程序流程图；

图9是视障人员行走避障的一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。