1.本实用新型属于拐杖领域，具体涉及一种盲人出行使用的智能拐杖。
背景技术：2.随着社会的进步，人们对盲人的关照也越来越多。目前，国际上大部分国家都有导盲犬，导盲犬被认为是盲人独立出行的最佳伙伴。但是导盲犬的培养训练周期长、成本高，一般盲人家庭都无法承受，此外目前导盲犬的数量也较少，无法满足所有盲人的出行需求。
3.在导盲犬如此缺乏的时代背景之下，盲人的出行在很大程度上就需要依靠拐杖实现，虽然现在社会中出现很多供盲人使用的多功能拐杖，但是智能化程度都不高，使用起来不舒适，且探测障碍物的功能及交互性都不强，不能很好地解决盲人出行的安全、便利等问题。随着科技发展， 特别是多媒体人机交互技术已经开始普遍应用，智能拐杖得到了越来越多的研究。
技术实现要素：4.针对上述问题情况，本实用新型提供一种盲人出行使用的智能拐杖，解决了目前导盲犬比较昂贵以及传统的导盲装置功能比较单一的技术问题，使得盲人的出行更加便利化和智能化。
5.为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
6.一种盲人出行使用的智能拐杖，包括手柄和拐杖本体，所述拐杖本体上设置有电源模块、网络模块、语音输入模块、语音输出模块、报警模块、速度检测模块、导航模块、无线模块以及控制处理中心，所述控制处理中心分别与网络模块、语音输入模块，语音输出模块，报警模块，速度检测模块、导航模块以及无线模块连接，用于对智能拐杖进行控制，所述拐杖本体的上端设置有光线传感器、第一激光距离传感器以及led灯，在拐杖本体的下端设置有速度控制装置，速度控制装置与底部滑轮相连接，用于对滑轮的转动速度进行控制，所述手柄上还设置有与控制处理中心连接的第一震动马达、gps定位芯片以及心率传感器。
7.进一步的，所述速度控制装置包括设置在限速箱壳内的电机、钢丝绳、固定滑轮、刹车钳以及刹车钳前端的刹车片，刹车钳通过旋转柱进行定位，所述钢丝绳一端与电机相连，另一端绕过固定滑轮与刹车钳的端部相连，带动刹车钳绕旋转柱进行旋转，所述钢丝绳、固定滑轮、刹车钳以及刹车片分别为两个，对称设置在速度控制装置的两侧。
8.进一步的，所述网络模块为gprs模块、3g模块或4g模块。
9.进一步的，在所述速度控制装置的前端还设置有第二激光距离传感器，速度控制装置通过连接端子与控制处理中心相连。
10.进一步的，所述第一震动马达与第一激光距离传感器相连，在拐杖本体的下端与速度控制装置的连接处还设置有第二震动马达，所述第二震动马达与第二激光距离传感器相连。
11.进一步的，所述语音输入模块和语音输出模块设置在拐杖本体的上端靠近手柄位
置处，语音输入模块包括语音接收单元和语音识别单元，语音接收单元用于接收外界的语音信息；语音识别单元，用于识别声音和音频内容；语音输出模块，用于将音频从拐杖中播出。
12.进一步的，所述控制处理中心为单片机，优选为51系列单片机。
13.再进一步的，所述拐杖本体的上端部设置有卡扣槽，与雨伞下端的卡扣相配合，用于对雨伞进行卡接，拐杖本体上还有设置挂钩，用于平时悬挂雨伞。
14.更进一步的，所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，还包括一通过网络模块与控制处理中心连接的客户端，所述客户端可以在移动终端上显示。
15.本实用新型技术方案，具有如下有益效果：
16.通过语音输入模块和语音输出模块，增加了交互性，方便盲人通过语音传输相关指令以及接收相关反馈信息；通过速度控制装置可以对行进速度进行最高限速，保护盲人行进安全；激光距离传感器可以实时监控脚部和胸部前方障碍物的出现并通过震动马达进行震动警告，心率传感器可以实时判断盲人的行进状态，进而调节最高限速；通过客户端可以让其他亲人和朋友实时监测盲人出行的相关信息，增加出行的安全性，此外还设置有雨伞卡扣槽，大大增加了雨天出行的便利性和安全性。
附图说明
17.图1为本实用新型的整体结构示意图；
18.图2为本实用新型的速度控制装置结构示意图；
19.图3为本实用新型的手柄结构示意图；
20.图4为本实用新型连接打开雨伞时状态图；
21.图5为本实用新型与雨伞连接结构图；
22.图6为本实用新型内部控制流程图；
23.图中：1、光线传感器；2、第一激光距离传感器；3、led灯；4速度控制装置；41、限速箱壳；42、电机；43、钢丝绳；44、固定滑轮；45、刹车钳；46、刹车片；47、旋转柱；5、滑轮；6、第一震动马达；7、gps定位芯片；8、心率传感器；9、第二激光距离传感器；10、连接端子；11、第二震动马达；12、卡扣槽；13、卡扣。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
25.如图1-5所示，一种盲人出行使用的智能拐杖，包括手柄和拐杖本体，拐杖本体上安装有电源模块、网络模块、语音输入模块，语音输出模块，报警模块，速度检测模块，导航模块、无线模块以及控制处理中心，所述控制处理中心分别与上述模块连接，用于对智能拐杖进行控制，所述拐杖本体的上端设置有光线传感器1、第一激光距离传感器2以及led灯3，在拐杖本体的下端设置有速度控制装置，速度控制装置与底部滑轮相连接，用于对滑轮的转动速度进行控制，所述手柄上还设置有与控制处理中心第一震动马达、gps定位芯片以及
心率传感器。
26.网络模块用于接入互联网。本实用新型中的网络模块按具体情况下可以是gprs模块、3g模块或4g模块。若智能拐杖运行在安卓系统上，则当智能拐杖通过网络模块接入互联网后，基于安卓系统具有的开放性的特点，则可以接入不同功能的网络应用，例如：与城市公交信息系统联网以帮助盲人搭乘公交车、实现智能导航、一键打车、走失报警及sos求救等功能。
27.gps定位芯片，用于实时采集拐杖本体的位置信息；
28.激光距离传感器包括第一激光距离传感器和第二激光距离传感器，分别设置在拐杖的手柄处和拐杖本体底部速度控制装置上，分别对应于人的中部和人体的脚部，采集这两个位置盲人前方是否存在障碍物来判断前方是否可以前行。
29.拐杖中有两个震动马达，第一震动马达和手柄处的第一激光距离传感器相连，第二震动马达在速度控制装置与第二激光距离传感器相连，当激光距离传感器检测到前方3米的地方出现障碍物时，通过控制处理中心可以使得与其相连的震动马达就会开始震动。
30.语音输入模块和语音输出模块设置在拐杖本体的上端靠近手柄位置处，方便盲人发出和接收语音信息，语音输入模块包括语音接收单元，用于接收外界的语音信息；语音识别单元，内部存储有使用者的声线，用于识别声音和音频内容；语音输出模块，用于将音频从拐杖中播出；
31.报警模块，用于当用户发出求助语音时语音输入模块识别之后，通过无线模块主动连接手机上预设救援联系人，若救助联系人在4秒内没有回应则会立即报警。
32.心率传感器，用于实时检测使用者当前的运动状态，通过上坡运动和下坡运动心率的差别来识别当前用户的运动状态，从而通过速度控制装置来调节滑轮的滑动最高速度。
33.速度检测模块：根据心率传感器判断使用者的运动状态进而来调整轮子的最高限速，正常情况下轮子的速度由使用者握着拐杖的手柄向前走的速度来控制，但是有最高速度的限制。
34.控制处理中心，用于实现整个拐杖内部的控制。可以采用51系列单片机或者是其他控制芯片；
35.本实用新型还附带有客户端，客户端通过无线模块与控制处理中心相互通信，控制处理中心将接收到的所有信息通过无线通讯网络传送至客户端，并通过客户端在其他移动终端（例如手机或电脑）上显示出来。可以实时了解到拐杖的运动轨迹及实时状况信息，从而了解到盲人的出行路线，客户端可以由家人持有，一旦盲人出现危险，可以及时发现。 通过无线通讯网络与控制处理中心相互通信。
36.所述速度控制装置通过连接端子15与控制处理中心连接，包括设置在限速箱壳41内的电机42、钢丝绳43、固定滑轮44、刹车钳45以及刹车钳前端的刹车片46，刹车钳45通过旋转柱47进行定位，所述钢丝绳43一端与电机42相连，另一端绕过固定滑轮44与刹车钳45的端部相连，带动刹车钳45绕旋转柱47进行旋转，所述钢丝绳43、固定滑轮44、刹车钳45以及刹车片46分别为两个，对称设置在电机的两侧。
37.在拐杖本体的上端部设置有卡扣槽12，与雨伞下端的卡扣13相配合，用于下雨天时对雨伞进行卡接，拐杖本体上还有设置挂钩，用于平时悬挂雨伞。
38.本实用新型的一种盲人出行使用的智能拐杖，具体再使用时，盲人首先说出所要去的目的地，拐杖本体上的语音接收单元接收到语音信息后，传送至语音识别单元，语音识别单元首先识别声音是否是使用者的声音，然后将识别出的使用者的声音内容传送至控制处理中心，控制处理中心启动导航模块，通过网络将信息在导航地图制定出当前最优的盲人专用行走路线。制定完毕后，将信息传送至语音输出模块，由语音输出模块进行实时路线行走指导，当到达目的地附近时两个震动马达会同时震动一下以告知目的地已经到达。
39.在盲人前行过程中两个激光距离传感器会实时检测盲人的脚踝前方和腰部附件前方是否存在障碍物，若存在障碍物，则控制处理中心会触发提示模块，使激光距离传感器对应的震动马达持续轻微地震动，并将这个信息通过语音输出模块播放出来，如语音播报模块播报出“脚踝前方3米有障碍物”，当前方没有障碍物时震动马达才会停止震动。
40.在前行的过程中，拐杖的轮速完全由盲人控制但是轮速设有最高限速，心率传感器可以判断盲人处于爬坡、下坡或是平路行走状态，每个行动状态对应的最高轮速不一样，当速度检测模块传送到控制处理中心的数值接近当前状态的最高轮速时，控制处理中心传来控制信号使得电机42转动，电机42拖动左侧钢丝绳43和右侧钢丝绳43，带动刹车钳45绕旋转柱47选择，使两个刹车片46的底端往车轮位置贴近，使得车轮速度到限速值。
41.在盲人前进的过程中光线传感器1会实时检测当前的光照程度，通过光照的程度，控制处理中心会控制led 灯3的开关使得盲人在较暗的条件下行走也能被发现。同时盲人随时可以通过语音直接向拐杖求助，和导航的语音识别一致，拐杖在获得盲人求助信息后控制处理中心会通过无线模块直接联系手机上预设的紧急联系人，如果紧急联系人4秒内没有接听则会直接报警。
42.当下雨的情况下盲人可以取出包中的雨伞，卡扣槽和雨伞的卡扣直接按下卡接在卡扣槽中就可以扣牢，这样可以大幅度减少还要一直手拿着雨伞的风险。
43.图6为本实用新型的内部控制流程图，通过控制处理中心，控制处理盲人在出行过程中遇到的各种问题，提高出行便利性。
44.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种盲人出行使用的智能拐杖，包括手柄和拐杖本体，其特征在于，所述拐杖本体上设置有电源模块、网络模块、语音输入模块、语音输出模块、报警模块、速度检测模块、导航模块、无线模块以及控制处理中心，所述控制处理中心分别与网络模块、语音输入模块，语音输出模块，报警模块，速度检测模块、导航模块以及无线模块连接，用于对智能拐杖进行控制，所述拐杖本体的上端设置有光线传感器(1)、第一激光距离传感器(2)以及led灯(3)，在拐杖本体的下端设置有速度控制装置(4)，速度控制装置与底部滑轮(5)相连接，用于对滑轮的转动速度进行控制，所述手柄上还设置有与控制处理中心连接的第一震动马达(6)、gps定位芯片(7)以及心率传感器(8)。2.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，所述速度控制装置(4)包括设置在限速箱壳(41)内的电机(42)、钢丝绳(43)、固定滑轮(44)、刹车钳(45)以及刹车钳前端的刹车片(46)，刹车钳(45)通过旋转柱(47)进行定位，所述钢丝绳(43)一端与电机(42)相连，另一端绕过固定滑轮(44)与刹车钳(45)的端部相连，带动刹车钳(45)绕旋转柱(47)进行旋转，所述钢丝绳(43)、固定滑轮(44)、刹车钳(45)以及刹车片(46)分别为两个，对称设置在速度控制装置的内部两侧。3.根据权利要求2所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，在所述速度控制装置(4)的前端还设置有第二激光距离传感器(9)，速度控制装置(4)通过连接端子(10)与控制处理中心相连。4.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，所述第一震动马达(6)与第一激光距离传感器(2)相连，在拐杖本体的下端与速度控制装置的连接处还设置有第二震动马达(11)，所述第二震动马达(11)与第二激光距离传感器(9)相连。5.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，所述网络模块为gprs模块、3g模块或4g模块。6.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，所述语音输入模块和语音输出模块设置在拐杖本体的上端靠近手柄位置处，语音输入模块包括语音接收单元和语音识别单元，语音接收单元用于接收外界的语音信息；语音识别单元，用于识别声音和音频内容；语音输出模块，用于将音频从拐杖中输出。7.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，所述控制处理中心为单片机。8.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，所述拐杖本体的上端部设置有卡扣槽(12)，与雨伞下端的卡扣(13)相配合，用于对雨伞进行卡接，拐杖本体上还有设置挂钩，用于平时悬挂雨伞。9.根据权利要求1所述的一种盲人出行使用的智能拐杖，其特征在于，还包括一通过网络模块与控制处理中心连接的客户端，所述客户端可以在移动终端上显示。
技术总结本实用新型公开了一种盲人出行使用的智能拐杖，包括手柄和拐杖本体，拐杖本体上设置有电源模块、网络模块、语音输入模块、语音输出模块、报警模块、速度检测模块、导航模块以及控制处理中心，控制处理中心与网络模块、语音输入模块，语音输出模块，报警模块，速度检测模块以及导航模块连接，用于对智能拐杖进行控制，拐杖本体的上端设置有光线传感器、第一激光距离传感器以及LED灯，在拐杖本体的下端设置有速度控制装置，速度控制装置与底部滑轮相连接，用于对滑轮的转动速度进行控制，手柄上还设置有与控制处理中心连接的第一震动马达、GPS定位芯片以及心率传感器。通过本实用新型装置，提供了一种更智能的拐杖，满足了盲人的出行需要。出行需要。出行需要。
技术研发人员：朱光熠 王文军 王菁
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/7/5
