[发明专利]一种自动寻路的盲人智能辅助装置及其方法

权利要求书

1.一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，包括导盲盲人眼镜和机器导盲犬；所述导盲盲人眼镜包括有摄像装置的识别模块，所述识别模块用于获取所在场景实时图像信息，并对实时图像信息进行处理和识别；所述机器导盲犬包括控制计算模块和与控制计算模块连接的语音模块、导航模块、避障模块、驱动模块；所述控制计算模块包括树莓派3B+、STM32控制器、通信模块，所述树莓派3B+用于图像信息的交互和处理，所述STM32控制器用于对驱动模块的控制，所述通信模块用于数据传输；所述语音模块用于人机交互，所述导航模块包括定位模块，与语音模块进行交互，根据语音指令规划路径以及向使用者返回规划路径；所述避障模块利用激光雷达获取周边环境数据，并根据周边环境数据进行避障处理；所述驱动模块包括直流减速电机、电池、电机控制驱动板，通过以STM32控制器为核心的电机控制驱动板控制直流减速电机提供动力，驱动机器导盲犬移动，由电池提供能源；所述定位模块包括北斗GPS双模定位模块，用于获取当前位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，所述对实时图像信息进行处理和识别具体为：采用AI开放平台联网识别物体，采用人脸识别算法识别人脸，即采用Facebook研发的人脸识别库face_recognition进行人脸识别。

3.根据权利要求1所述的一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，所述语音模块采用在线语音API+本地语音TTS/STT模块结合的方式实现智能对话。

4.根据权利要求1所述的一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，所述定位模块为北斗GPS双模定位模块，具体为ATGM336H。

5.根据权利要求1所述的一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，所述避障模块包含姿态传感器、激光雷达，避障模块采用势能梯度下降法进行避障计算。

6.根据权利要求5所述的一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，所述姿态传感器为9轴姿态传感器MPU9250，所述9轴姿态传感器MPU9250包含3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴地磁传感器；所述激光雷达为杉川Delta3。

7.根据权利要求5所述的一种自动寻路的盲人智能辅助装置，其特征在于，所述避障处理，具体为：设定机器导盲犬在环境中运动为在虚拟力场中运动，其中障碍物对机器导盲犬产生斥力，最终目的地对机器导盲犬产生引力，引力和斥力的合力作为机器导盲犬控制力控制机器导盲犬避开障碍物到达最终目的地；在斥力势函数中加入最终目的地和机器导盲犬的相对位置项，使得在最终目的地的势场是全局最小，其斥力势函数如下：

其中，η_X为斥力增益函数的预设值，其中η_X＝1，X_R为机器导盲犬当前位置坐标向量，X_i为第i个障碍点的位置坐标向量，ρ(X_R,X_i)为机器导盲犬与第i个障碍物的距离，ρ₀为距离常量，其值为3；

引力函数为：

F_att(X)＝-▽(X)＝k(X_G-X_R)，

其中，F_att(X)为引力函数，X为目标与机器导盲犬当前位置距离，k为引力常量，X_R为机器导盲犬当前位置坐标向量，X_G为目的地坐标向量；

最后通过计算合力来控制小车运动：

其中，F_att(X)为引力函数，F_rep(X_i)为第i个障碍点的斥力函数；

当计算的力累计大于距离为0.5的单独障碍点造成的斥力时，便控制机器导盲犬转动到指定方向。