[发明专利]一种电子导盲犬机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子导盲犬机器人，具体涉及一种机电一体化、多传感器融合、自动导航及控制的电子导盲犬机器人。

背景技术

世界上一共有3000万盲人，其中我国有500万盲人，我国是世界上盲人最多的国家，还有相当数量的人有视力障碍，失明和视弱极大地影响了这些人群的正常生活和工作。培养一只导盲犬的费用在30万以上，正常家庭难以承受经济负担，而且导盲犬的训练周期相对较长，服务寿命相对较短。因此，导盲犬机器人的研制有着非常实际的意义和广泛的用途。

据查阅相关资料，现在的导盲器具的研究和应用基本上可分为三类：第一类是导盲手杖，在手杖上面加装各种装置来达到探测障碍和导盲的作用，第二类是穿戴设备，在导盲犬或者盲人身上穿戴导航设备进行导盲，第三类是机器人，通过自动或半自动方式导航，实现一定的控制功能，从而帮助盲人。

针对现存的导盲器具研究，导盲手杖受到自身形状和操作方式的限制，基本只能实现部分导盲功能，穿戴设备更是影响人体美观，造成行动不便，每次使用都需要穿上和脱下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能解决盲人和视力障碍人士出行问题且使用方便的电子导盲犬机器人。

本发明的目的是这样实现的：

包括机械部分和电子部分；所述机械部分包括车体3，车体前部有舵机4，舵机4通过连接板6与方向轮7相连，车体后部有定向轮24，车体3后部有转动关节18连接手推杆19；所述电子部分的中央处理器11直接插在电路底板上，稳压电路13、串口电路14焊接在电路底板上，地磁传感器8、加速度计模块9、遥控接收电路10通过排针座插在电路底板上，红外传感器阵列1、语音模块2安装在车体3前部，光电开关5安装在舵机4上，天线杆21安装在车体3中部的一侧，天线杆21末端装有GPS信号接收器23和摄像头22，扬声器16设置在车体3中间的下方，GPS模块15在车体3后部，遥控器20在手推杆19末端；镍氢电池17为电子部分提供电能。

所述的语音模块2采用ASR-R8型模块。

还包括电子罗盘，所述的电子罗盘采用HMC5883L型平面数据电子罗盘。

所述加速度计模块为MMA7455三轴数字加速度传感器。

所述中央处理器11为MC9S12DG128单片机及其外围电路。

本发明就是针对已有导盲研究存在的问题，提供了一种电子导盲犬机器人，解决了盲人和视力障碍人士出行问题。本发明不需要穿戴任何设备或辅助器具，将复杂操作转化为简单操作，利用嵌入式处理器智能化处理信息。针对这部分人的视力障碍问题，利用卫星导航精确定位，同时检测方向和姿态等相关信息，规划出最佳路线，在导航方面为盲人进行有效的服务。在实现导航功能的同时，引入避障和自动控制转弯的功能，用遥控和语音的方式进行人机交互,，便操作。

本发明由机械部分和电子部分组成，机械部分是车体为一块板、前部有方形孔，孔内安装有舵机，舵机通过舵机连接机构与方向轮相连，后部有定向轮，车体后部有转动关节连接手推杆，车体中部的左侧有天线杆;电子部分是电路底板上的中央处理器通过电路与红外传感器阵列、语音模块、扬声器、光电开关、地磁传感器、加速度计模块、遥控接收电路、稳压器、串口电路、GPS模块、GPS信号接收器、遥控器、摄像头相连接;镍氢电池为电子部分提供电能，手推杆由人力推动为机器人提供动力。

所述的舵机的舵盘和方向轮固定在一起，方向轮随着舵机转动，从而改变机器人前进的方向。

所述的手推杆连接在单自由度的转动关节上，作用是提供动力和保持车体平衡。

所述的天线杆高度为30cm,末端同时安装了摄像头和GPS信号接收器。

所述的红外传感器阵列安装在车体前部，用于检测人行道。

所述的光电开关安装在车体前部，用于检测机器人前方障碍物。

所述的遥控器安装在手推杆末端，向遥控接收电路发射操作命令。

所述的中央处理器为MC9S12DG128单片机及其外围电路。

所述的语音模块采用ASR-R8型模块，能发电子女声播报相关的导航信息和提示信息，导航信息有定位信息、航向信息，提示信息有当前位置名称、目的地名称、前方有障碍物、坡度信息，声音通过安装在车体中部的扬声器进行放大。

所述的摄像头为模拟摄像头，采集的图象为黑白图象。

所述的地磁传感器采用的是霍尼韦尔公司的HMC5883L型平面数据电子罗盘，提供的导航精度为1RMS。