专利名称：智能导盲人机互动装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种导盲装置，具体涉及一种使用方便、可靠安全并且适用范围 广泛的智能导盲人机互动装置。
背景技术：
随着现代科学与技术的发展，国内外针对盲人导盲技术的研究已经达到一定水 平，其中导盲装置的人机互动环节也各具特色，例如电子导盲杖，装有超声波感应器，能够 感应到前方脸部高度处的障碍物，并通过震动手柄通知使用者；导盲手套，在普通手套上装 有若干超声波传感器，达到避障功能；机器人导盲，作为机器人应用的另一具体领域，能发 挥机器人的实际机动性和灵活性，涉及通信、控制和导航等多项技术，导盲机器人的核心是 智能和导航技术，要求机器人具有必要的运动控制与传感模块，具备人机语音界面和无线 通信功能。现今，已出现红外遥控、语音识别等相关装置，但应用于导盲机器人领域的人机互 动装置在功能性方面还存在些不足，如红外遥控器的控制利用红外发射单元将使用者的 控制指令按照一定的编码格式，通过无线方式传递给电器设备，在遥控器所拥有的功能键 较多时候使用者只能通过传统的记忆加按键组合的繁琐控制模式，使用起来很不方便。传 统的语音识别装置对周围环境的要求比较高，在户外机器人使用过程中，识别的效果受噪 音环境影响比较大，在导盲过程中，人机互动环节同步性较差。因此，在人机接口装置中，有 必要利用盲人等特殊人群的听觉和触觉，使用者可以通过语音和振动感应实现人机互动。
实用新型内容发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种使用方便、可靠 安全并且适用范围广泛的智能导盲人机互动装置，本实用新型可以实现智能导盲机器人的 人机互动功能，同时利用绳索感应张力检测装置实现互动装置和导盲机器人保持适当的距
1 O技术方案为实现上述目的，本实用新型的智能导盲人机互动装置，包括主控制 器，所述主控制器采用16位微处理器，控制主电路通过232串口连接无线模块，实现指令的 无线传输；主控制器通过音频输入端口接入耳机麦克风，主控制器通过音频输出端口接入 耳机听筒，能实现语音信息的输入输出；主控制器通过绳索感应张力检测装置与导盲机器 人连接，确保装置和车之间保持适当的距离；主控制器通过驱动与振动感应器相连接，使用 者可以振动感应相应的状态输出；主控制器的中断输入口接入盲文触键，实现四个方向键 和三个功能键的辅助输入功能。所述主控制器具有输入/输出端口、定时器/计数器、A/D和D/A转换、串行设备 输入输出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等部分，具有较高的处理速度使其能够快 速的处理复杂的数字信号，具有的语音处理功能。本实用新型包含语音的MIC输入端，自带音量调节控制；语音输出接口 Mout，由DAC输出接口经语音集成放大器SPY0030A放大，然后接麦克风耳机输出；无线传输模块为 串口接入嵌入式无线通信模块，集成符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器，将装 置需要传送的指令通过无线的方式实现和导盲机器人进行传输。所述绳索感应张力检测装置为张力传感器，本装置选用的传感器是一种高精度张 力测量传感器，用于电线和化纤连接线的张力测量，保证互动装置与导盲机器人间保持适 当的距离。所述振动感应器选用低功率纽扣振动感应器，采用逻辑门器件实现驱动从而驱动 振动感应器功能。所述无线传输模块为串口接入嵌入式无线通信模块，集成有射频收发器和微处理 器；可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构；所述无线通信模块数据接口采用TTL电平收 发接口与主控制器相连接。所述盲文触键接入主控制器的外中断输入口 INAl 7。所述导盲机器人为采用轮式结构运动的导盲机器人。本实用新型具有语音处理功能，该语音处理功能主要包括语音的训练和识别两个 环节，首先从一个或多个讲话者多次重复讲话中提取的语音参数模板，如“前进”、“后退”、 “停止”等若干条语音指令，形成特定的语音模型库；当训练完毕后，在实际使用过程中，当 输入特定的语音指令时，语音处理单元把输入语音的特征参数与语音模型库进行比较分析 和模式匹配，最终得到识别结果，完成相应指令的动作。有益效果本实用新型的智能导盲人机互动装置与现有技术相比，具有以下优占.
^ \\\ ·1.本实用新型的智能导盲人机互动装置具有语音处理功能，可以形成语音模型库 并完成相应指令的动作；同时具有音量调节单元，可以根据实际环境的噪声情况，灵活调整 音量大小，采用模糊处理技术，实现混杂环境下语音指令地有效识别；2.本实用新型的人机互动装置通过采用绳索感应张力检测装置，可以保证本装置 和导盲机器人的适当安全行驶距离；3.本实用新型创新地采用振动感应器作为装置的感应输出部件，选用低功率纽扣 振动感应器，同时利用盲文触键作为辅助输入设备，更好地确保户外复杂环境下人机互动 的可靠性和盲人的安全；4.本实用新型的智能导盲人机互动装置利用无线传输模块为串口接入嵌入式无 线通信模块，数据接口采用TTL电平收发接口与主控制器相连接，将装置需要传送的指令 通过无线的方式实现和导盲机器人进行无线传输；5.本实用新型可作为智能导盲机器人的人机互动单元，可以广泛地应用于户外智 能导盲机器人的导盲。
图1为本实用新型的结构框图；图2为导盲机器人构成示意图；图3为音频信号采集示意图；图4为语音信号识别流程4[0024]图5为张力传感器检测电路图，其中VEE 张力传感器的12V电源输入正端；VSS 张力传感器的12V电源输入地；VOl 张力传感器的信号输出正端；V02 张力传感器的信号 输出负端；INAO 张力传感器输出信号经电压跟随器后输出端，接入主控制器ADO ；图6为振动感应器驱动电路图；图7为无线传输模块接线图，其中SLEEP 无线传输模块的休眠端口 ；CENTER 无 线传输模块的中心节点控制端；DEVICE 无线传输模块的终端节点控制端；CONFIG 无线传 输模块的配置端；RESET 无线传输模块的复位控制端。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作更进一步的说明。如图1所示，本实用新型的智能导盲人机互动装置，包括主控制器1、无线传输模 块2、耳机麦克风3、绳索感应张力检测装置4、振动感应器5、耳机听筒6和盲文触键7，主 控制器1采用16位微处理器，控制主电路通过232串口连接无线模块2，实现指令的无线 传输；主控制器通过音频输入端口接入耳机麦克风3，其音频输出端口接入耳机听筒6，能 实现语音信息的输入输出；绳索感应张力检测装置4为张力感应模块，连接互动装置和导 盲机器人之间，确保装置和车之间保持适当的距离；振动感应器5通过驱动8与主控制器1 相连接，使用者可以振动感应相应的状态输出；盲文触键7接入主控制器1的中断输入口， 实现四个方向键和三个功能键(加速、减速、启动/停止)的辅助输入功能。主控制器1的型号为SPCE061A，主控制器1具有输入/输出端口、定时器/计数 器、A/D和D/A转换、串行设备输入输出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等部分，具 有较高的处理速度使其能够快速的处理复杂的数字信号，具有的语音处理功能；其中语音 的MIC输入端，自带自动增益(AGC)控制；语音输出接口 Mout，由DAC输出接口经语音集成 放大器SPY0030A放大，然后输出，接麦克风耳机，SPY0030A工作在2. 4 6. OV范围内，最 大输出功率可达700mW。盲文触键7接入主控制器1的外中断输入口 INAl 7。如图2所示，本实用新型的智能导盲人机互动装置的外观结构为把手10，该把手 10与导盲机器人9连接。导盲机器人9为采用轮式结构运动的导盲机器人。导盲机器人9 为采用轮式结构运动的导盲机器人。把手10与导盲机器人9通过绳子12连接，绳子12和 导盲机器人9连接处安装有高精度张力传感器，张力传感器通过内含电线的绳体12与把手 10相连，把手10内部安装如图1所示的主控制器1和外围电路，把手10的握手处装有盲文 按键7和振动感应器5，把手10的边缘还给出耳机接口 11和无线通信接口 2。图3为音频信号采集示意图，输入的语音信息，通过AD采样转化为数字信息，其 中语音压缩编码的方式有波形编码，直接将波形信号转变为数字代码，尽量真实地还原波 形；参数编码，提取语音信号的特征参数进行编码，尽量保持语音信号的可懂性，而还原后 的波形可能与原波形差别很大；混合编码，将参数编码和波形编码技术结合起来，克服了两 种编码的缺点。图4为语音信号识别流程图，本实用新型的智能导盲人机互动装置具有语音处理 功能，该功能主要包括语音的训练和识别两个环节。首先从一个或多个讲话者多次重复讲 话中提取的语音参数模板，如“前进”、“后退”、“停止”等若干条语音指令，形成特定的语音 模型库；当训练完毕后，在实际使用过程中，当输入特定的语音指令时，语音处理单元把输入语音的特征参数与语音模型库进行比较分析和模式匹配，最终得到识别结果。同时，装 置具有音量调节单元，可以根据实际环境的噪声情况，灵活调整音量大小，采用模糊处理技 术，实现混杂环境下语音指令地有效识别。本装置选用的张力传感器是一种高精度张力测量传感器，用于电线和化纤连 接线的张力测量。接线方式，红线电源正，绿线电源负，黄线信号正，白线信号负；量程 lKg-200Kg ；标准信号输出(0-5) V。图5为张力传感器检测电路图，VEE接+12v，VSS接地， VOl接地，V02作为信号输出端，后接电压跟随器，后端输出接入主控制器的AD输入端ΙΝΑ0， 检测绳索的张力。图6为振动感应器驱动电路图，振动感应器为DC2V-5V微型振动感应器，驱动芯片 采用74F07逻辑门实现振动感应器的驱动功能。IB12 IB15分别作为M0T0R1 4的驱动 控制端口。图7为无线传输模块接线图，无线传输模块2为串口接入嵌入式无线通信模块，集 成符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器，可实现点对点、一点对多点、多点对多 点之间的设备间数据的透明传输；可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构；无线通信模 块2数据接口采用TTL电平收发接口与主控制器1相连接，将装置需要传送的指令通过无 线的方式实现和导盲机器人进行传输。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种智能导盲人机互动装置，其特征在于包括主控制器(1)，所述主控制器(1)采 用16位微处理器，控制主电路通过232串口连接无线模块O)；主控制器(1)通过音频输 入端口接入耳机麦克风(3)，主控制器(1)通过音频输出端口接入耳机听筒(6)；主控制器 (1)通过绳索感应张力检测装置(4)与导盲机器人(9)连接；主控制器(1)通过驱动(8)与 振动感应器( 相连接；主控制器(1)的中断输入口接入盲文触键(7)。
2.根据权利要求1所述的智能导盲人机互动装置，其特征在于所述绳索感应张力检 测装置(4)为张力传感器。
3.根据权利要求2所述的智能导盲人机互动装置，其特征在于所述振动感应器(5) 选用低功率纽扣振动感应器，采用逻辑门器件实现驱动(8)驱动振动感应器功能。
4.根据权利要求1至3任一项所述的智能导盲人机互动装置，其特征在于所述无线 传输模块( 为串口接入嵌入式无线通信模块，集成有射频收发器和微处理器；可组成星 型、树型和蜂窝型网状网络结构；所述无线通信模块(2)数据接口采用TTL电平收发接口与 主控制器(1)相连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的智能导盲人机互动装置，其特征在于所述盲文 触键⑵接入主控制器⑴的外中断输入口 INAl 7。
6.根据利要求1至3任一项所述的智能导盲人机互动装置，其特征在于所述导盲机 器人(9)为采用轮式结构运动的导盲机器人。
专利摘要本实用新型公开了一种智能导盲人机互动装置，包括主控制器，主控制器采用16位微处理器，控制主电路通过232串口连接无线模块；主控制器通过音频输入端口接入耳机麦克风，主控制器通过音频输出端口接入耳机听筒；主控制器通过绳索感应张力检测装置与导盲机器人连接；主控制器通过驱动与振动感应器相连接；主控制器的中断输入口接入盲文触键。本实用新型具有语音识别和播报、无线指令传送、绳索张力感应和振动感应器输出等功能，通过语音和振动感应实现人机互动，能够保证互动装置和导盲机器人保持适当的安全行驶距离，增加手持装置的使用安全性和交互方便性，有效解决室外环境下智能导盲机器人的人机交互问题，具有良好的应用价值。
文档编号A61H3/06GK201847887SQ201020545010
公开日2011年6月1日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者刘凯, 胡仁杰, 马智勇 申请人:东南大学