基于地圖導(dǎo)航的智能化盲人拐杖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳翠婷 任春明

摘要：當(dāng)前，盲人出行處于一個(gè)十分不便利的階段，因而此項(xiàng)目的宗旨是能為盲人出行帶來方便。項(xiàng)目擬通過語音播報(bào)、地圖導(dǎo)航、超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三方面技術(shù)完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)并達(dá)到幫助盲人順利出行的目的。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的輔助工具是一根內(nèi)嵌超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的盲人拐杖和與超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連的微信小程序APP。

關(guān)鍵詞：語音播報(bào)；地圖導(dǎo)航；超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、項(xiàng)目研究背景

殘障者不應(yīng)該只待在居室內(nèi)，應(yīng)同普通人一樣經(jīng)常參加戶外活動(dòng)，有益身心健康。總的來說，我國(guó)的無障礙設(shè)計(jì)和建設(shè)起步較晚，但發(fā)展較為迅速，整體水平落后于美國(guó)、英國(guó)和日本，原因是這些國(guó)家發(fā)展無障礙較早，立法較為完善，社會(huì)更為關(guān)注無障礙。

二、項(xiàng)目研究目標(biāo)及主要內(nèi)容

1. 目標(biāo)：

研制出一款結(jié)合百度地圖或高德地圖導(dǎo)航系統(tǒng)、語音播報(bào)系統(tǒng)、超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于一體的有利于盲人出行的智能盲人拐杖，讓盲人也能像正常人一樣正常出行，享受現(xiàn)代文明所帶來的成果。

2.主要內(nèi)容：

（1）地圖導(dǎo)航系統(tǒng)：嵌入地圖導(dǎo)航系統(tǒng)（例如百度地圖或高德地圖），可依據(jù)行程長(zhǎng)短規(guī)劃出最優(yōu)出行路線。

（2）語音播報(bào)系統(tǒng)：嵌入多種語言環(huán)境的語音播報(bào)系統(tǒng)，方便使用不同方言的人群語音錄入出發(fā)地及目的地，并實(shí)時(shí)播報(bào)沿途中的路況環(huán)境。

（3）超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：用超聲波監(jiān)測(cè)所處位置周邊以及出行途中的障礙物，并語音播報(bào)，避免行走途中發(fā)生意外。

三、項(xiàng)目創(chuàng)新特色概述

在日常生活中，盲人基本都是通過普通的盲杖來輔助行走的，有的甚至只是一根普通的長(zhǎng)桿，它只有接觸才會(huì)發(fā)覺局部的障礙物，存在著明顯的不足。我們所設(shè)計(jì)的電子導(dǎo)肓拐杖是基于STC89C52單片機(jī)控制，利用HSR-04超聲波測(cè)距和WT588D語音模塊結(jié)合固定在定制拐杖上的智能語音提示拐杖。當(dāng)盲人的前方有障礙物的時(shí)候會(huì)被該系統(tǒng)檢測(cè)到時(shí)候，從而提示語音供使用者判斷。和傳統(tǒng)拐杖相比它具有障礙提示功能，具有可折疊性，占用空間小，攜帶方便。

四、項(xiàng)目研究技術(shù)路線

1. 地圖導(dǎo)航：

在地圖導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)中，選擇百度地圖或高德地圖模塊實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，而百度地圖及高德地圖本身就具備方便攜帶，同時(shí)這兩個(gè)地圖的應(yīng)用程序已經(jīng)具備很強(qiáng)的功能，現(xiàn)在很多人都在運(yùn)用，且導(dǎo)航的功能也日益成熟，也使其成為了智能盲人拐杖導(dǎo)航的最好選擇。在智能盲人拐杖導(dǎo)航的應(yīng)用中，在地圖的功能中留下語音接口，盲人通過語音輸入目的地，在單片機(jī)的串口進(jìn)行接收，單片機(jī)串口接收后對(duì)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，當(dāng)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)在之前預(yù)設(shè)好的幾個(gè)點(diǎn)周圍時(shí)，便通過語音模塊發(fā)出消息，如“已經(jīng)到達(dá)xx地點(diǎn)”，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)交互，以此完成具體的地圖導(dǎo)航工作。

2.語音播報(bào)系統(tǒng)：

在語言播報(bào)功能的實(shí)現(xiàn)中，選擇WT588D語音模塊這一國(guó)產(chǎn)語音模塊，而這一模塊本身的價(jià)格優(yōu)勢(shì)、性能優(yōu)勢(shì)以及可重復(fù)擦除燒寫的功能，都使得這一語音模塊的應(yīng)用能夠較好的對(duì)語言播報(bào)功能提供支持。

3.超聲波雷達(dá)障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

在超聲波避障功能的實(shí)現(xiàn)中，超聲波測(cè)距模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是這一功能中的關(guān)鍵技術(shù)，項(xiàng)目組根據(jù)盲人出行所需要的避障要求，選擇了HC-SR04超聲波測(cè)距模塊作為超聲波避障的核心模塊。而之所以選擇HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，是因?yàn)槠浔旧砟軌驅(qū)崿F(xiàn)2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)到高3mm，這就使得這一模塊能夠較好的滿足盲人出行的超聲波避障需求。

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（作者單位：天津財(cái)經(jīng)大學(xué)理工學(xué)院）