和雷濤　薛蕊　王新田　劉樹濤

摘 要：設(shè)計一款基于可穿戴技術(shù)的微功耗智能導(dǎo)盲器，該系統(tǒng)主要由微處理器、傳感器模塊和無線傳輸模塊等部分組成。利用智能GPS模塊、電子地圖、語音播報、通訊模塊等功能實現(xiàn)實時收發(fā)位置數(shù)據(jù)、定位導(dǎo)航、障礙檢測和一鍵求救等功能;通過微處理器計算導(dǎo)航線路并轉(zhuǎn)換為語音信息，實現(xiàn)盲人自主出行的目的;利用腳部的觸覺來感知安裝在鞋子底部不同位置馬達的震動來提示使用者，實現(xiàn)導(dǎo)航;該系統(tǒng)可使盲人解放雙手，增加出行安全性。

關(guān)鍵詞：可穿戴;導(dǎo)盲器;低功耗;模塊化;人工智能

1 緒論

眼睛是心里的窗戶，是人類了解、感知世界的窗口。但社會上有一類特殊群體——盲人，他們需要社會給予更多的關(guān)懷和幫助，使他們能夠更好的獨立生活。行走對正常人來說是再普通不過的事情，但是對他們來說，如何安全行走生便成了生活中最大的問題。為了解決這個問題人們設(shè)計出多種導(dǎo)盲裝置，如傳統(tǒng)的盲杖、探知前方障礙物的盲人眼鏡。他們都存在一定的缺點和優(yōu)點。而國外研制的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)價格昂貴不適合普通大眾使用。

基于以上缺點，我們根據(jù)盲人行走過程中會遇到的各種問題進行了大量的分析和研究，就如何提高導(dǎo)盲裝置的準確性、智能性、便攜性這些問題提出構(gòu)思，我們設(shè)計出了這款可穿戴式微功耗智能導(dǎo)盲器。

2 設(shè)計方案

通過對市面上導(dǎo)盲器情況的調(diào)查、研究和分析，結(jié)合實際，我們提出了以下設(shè)計方案：

（1）系統(tǒng)整體硬件電路、通訊模塊、語言播報模塊的設(shè)計。

（2）鑒于移動設(shè)備的互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計。

（3）系統(tǒng)軟件各子程序設(shè)計。

3 可穿戴式微功耗智能導(dǎo)盲器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

我們對于市場上的導(dǎo)盲器進行了解，可主要分為以下幾類：手杖類、可穿戴式、移動式導(dǎo)盲器。通過資料的查找和市場調(diào)查，人們對可穿戴式的導(dǎo)盲設(shè)備更加青睞。因此我們做出如下設(shè)計：將日常所穿的鞋子作為智能導(dǎo)盲系統(tǒng)的裝載設(shè)備，基于可穿戴技術(shù)并配合智能手機使用，實現(xiàn)導(dǎo)盲功能。將系統(tǒng)安裝在鞋子的底部空間中，主要由微處理器、震動裝置、傳感器模塊、藍牙無線傳輸模塊、壓電式轉(zhuǎn)換器和電源模塊等部分組成。該系統(tǒng)利用藍牙連接智能手機，利用手機中的GPS模塊、電子地圖、語音播報、藍牙通訊模塊等功能實時收發(fā)位置數(shù)據(jù)，通過微處理器計算導(dǎo)航線路，并轉(zhuǎn)換為語音信息，利用藍牙耳機播報給盲人實現(xiàn)自主出行的目的。鞋子前端設(shè)有超聲波傳感器，用來檢測前進方向道路上的障礙物，并根據(jù)障礙物的遠近，將位置信息通過震動裝置傳遞給盲人，達到避障效果，也可將障礙物的距離轉(zhuǎn)換為語音信號播報給盲人，配合利用腳部的觸覺來感知安裝在鞋子底部不同位置的震動馬達的動作，以實現(xiàn)不同方向上障礙物的檢測和出行路線的引導(dǎo)。

人體本身都具有取之不盡的充沛能量。呼吸、人體熱能、血壓、手臂和手指運動、行走時足部壓力等均能產(chǎn)生能量，分別在幾毫瓦至幾十瓦不等，其中足部產(chǎn)生的壓力能量最大，可達67W，又因人行走時足部動作比較規(guī)則，有利于能量收集。該課題研究了一種壓電式轉(zhuǎn)換器，將壓力產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電能，可以成為系統(tǒng)中部分模塊供電、提供能量的有益補充，降低整個系統(tǒng)的功耗。反演動作的同步及運動位置的精確控制，還需進行大量實驗研究。

4 結(jié)論

我們設(shè)計的這款可穿戴式微功耗智能導(dǎo)盲器利用可穿戴技術(shù)徹底解放使用者的雙手，超聲波探頭配合馬達雙重保證出行安全，配合智能手機使用，同時兼具通訊功能和危險時刻的求助功能，也可在手機上語言設(shè)定好出行路徑，通過藍牙耳機進行語言導(dǎo)航，解決了盲人自主出行的問題。

參考文獻

[1]洪菲.基于RFID射頻識別的室內(nèi)導(dǎo)盲系統(tǒng)的研究[D].廈門：廈門大學(xué)，2009.