基本信息
- 项目名称：
- 盲人智能导航避障仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该盲人智能导航仪具有精确位置定位、智能语音提示、自动检测障碍及躲避等功能，它可以协助盲人在复杂的环境中安全行走。本车的设计采用模块化设计的方法，以STR720为控制核心，对定位、语音提示以及路障识别等功能模块进行控制,实现了预期功能。本文首先介绍了盲人智能导航仪各个模块的设计，包括测量系统、控制系统及执行系统的设计，其次介绍了硬件实现的设计方案和软件设计发案。
- 详细介绍：
- 该盲人智能导航仪具有精确位置定位、智能语音提示、自动检测障碍及躲避等功能，它可以协助盲人在复杂的环境中安全行走。本车的设计采用模块化设计的方法，以STR720为控制核心，对定位、语音提示以及路障识别等功能模块进行控制,实现了预期功能。本文首先介绍了盲人智能导航仪各个模块的设计，包括测量系统、控制系统及执行系统的设计，其次介绍了硬件实现的设计方案和软件设计发案。 关键词：智能导航 ； 模糊控制； 微处理器 ； 语音提示 ； 超声波检测避障
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：为了使盲人这一特殊群体出行更为方便，本着人性化以及功能多样化设计的理念，我们设计出了不仅能够实现了避障而且具有语音提示以及GPS定位等功能的智能导航仪。基本思路：在盲人智能导航避障仪的设计中，我们使用具有ARM核心的微处理器STR720来控制盲人智能导航避障仪的各个功能模块，还运用了模糊控制算法进行路障的躲避，并具有丰富语音提示，达到了智能导航的目的。技术关键和创新点：（1）模块化设计 各模块可以实现特定功能，并相互联系实现整体功能。（2）智能定位 本避障仪是利用GPS接收模块实现对当前位置定位以及对周围环境信息的采集。（3）语音提示 避障仪可以对使用者进行语音提示，让使用者随时知道所在地点。（4）路障检测 导航仪采用超声扫描 ，探测盲人智能导航避障仪周围的环境，并检测障碍物的位置、距离等信息。(5)模糊控制算法避障 在检测到障碍物后，盲人智能导航避障仪利用模糊控制算法实现智能导航决策，实现躲避障碍的功能。 主要技术指标：(1)本盲人避障仪的路障检测范围覆盖了行进前方180度范围，达到了全面检测路况的目的。(2)本盲人避障仪所采用的GPS接收模块定位精度超过5米，并且可以全天候在大部分国家和地区使用。(3)本盲人智能导航避障仪所采用的STR720微处理器具有66MHz内核，同时还有六个通信接口及32个I／O口，足以连接外围器件或进行功能模块的扩展。
科学性、先进性
- 科学性、先进性：与传统的导航车相比较，本盲人智能导航避障仪不仅在功能上更加全面，在设计上也更加人性化化。传统的导航车一般只具有有限的路障检测的能力，不能及时反馈路面信息及位置信息。本盲人智能导航仪使用的STR720处理器、J13 GPS接收芯片及多组传感器的安装，使得本车不仅在路障检测的范围上有了长足进步，还可以对路面信息以及所在位置进行及时提示，并且提示语言丰富，使该盲人智能导航避障仪在复杂的道路环境中更好的服务使用者。 除此之外，我们对盲人智能导航避障仪定位的精度、路障检测的能力以及控制核心的处理速度有了更高的要求，使车的整体性能有了很大提高这可以让该盲人智能导航避障仪真正应用于实际生活。 。 参考资料：【1】侯爱琴.GPS软件接收的关键技术[J]. 西北大学学报（自然科学版）.2010，40（5）：760-763
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 磁盘,图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 盲人导航避障仪的使用简单，使用者只需握住车尾部的连杆同时根据语音提醒与车保持同向前进，就可以在路上安全行走了。该避障仪具有全面的功能和良好的环境适应性，可供广大地区的盲人群体全天候使用，同时也可应用在矿井等环境恶劣难以识别道路的场合中。由于该盲人智能导航避障仪采用模块化设计，也可以根据需要添加功能模块，如改造为导游车，矿井搜救仪等，同时该车的制造成本低廉，使得这款产品的推出定会带来很大的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 对于盲人智能导航避障仪的开发，一直以来是电子技术领域永不过时的课题。随着科技领域的不断进步与创新，盲人导航仪的研究与开发紧紧的跟上了时代进步的步伐。有许多服务于生活的盲人避障仪相继出现，在导航这个题材上也有许多作品产生。大多数盲人导航仪的作品一般都仅有路障检测及提示的功能，功能的不完善使这些车无法应用于实际生活中。另外，还有一些可以进行路径识别的盲人避障仪，较为知名的便是应用飞思卡尔芯片MC9S12DG128B制作的盲人避障仪。 目前，该盲人避障仪的开发重点在于车的路径识别。盲人避障仪的路径识别则靠CCD传感器来进行，CCD传感器的不足在于，其对于图像的识别不够精确且探测范围极其有限，很难应对复杂的路面环境，并且他们的功能单一，这些都限制了它在实际中的应用。另外一些盲人避障仪还用红外线探测的方法，对前方一定范围进行探测，然后根据反射回来的信息进行路径的选择。此外，应用超声波测距的原理进行路径检测也是一种有效的方案。这种方法实现简单，成本低，被广泛用于盲人导航避障仪领域中。在控制方案的选择上，大多数的盲人避障仪都采用了模糊控制原理对路径的识别和车速及方向进行控制。模糊控制算法在车的方向控制上所取得的效果已经得到大家的认可。智能导航仪的发展趋势之一将是智能化的路径识别，即根据使用者的需求，盲人智能导航避障仪能够自动寻找最合适的行走路线。更加精确的图像采集和处理，更加精确的位置定位，以及语音识别技术将会综合应用到盲人智能导航避障仪的设计中。
