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[项目] 智能导盲杖

hnyzcj 发表于 2017-3-29 15:02:28 | 显示全部楼层 [复制链接]
20 3511
智能导盲杖
作者:陈诺陈杰、李晓坤   单位:淮南一中

创意来源:
导盲杖是盲人这个群体使用最为普遍的一种工具,然而传统的导盲杖仅仅是一根拐棍。而随着我国城镇化进度快速发展,城市道路环境日趋复杂。传统导盲杖已经远远不能满足盲人的出行需求,盲人迫切需要一种智能导盲杖。因此有了我们下面智能导盲杖的创意设计。
01.jpg 1
作品设计:
A非接触障碍物的检测: 盲人使用传统导盲杖时,通过感触脚边的障碍物及盲道进行判断,可以避开脚边障碍,但经常会撞上脸部高度处的招牌等物体。但在实际道路行走时,却极有可能遇到复杂环境,传统导盲杖没有触碰到障碍物无法感知的障碍物。
B三维立体检测:本作品设置了左中右三个传感器,左右为红外检测开关,中间为超声避障模块。中间传感器通过声音提示盲人,而左右传感器检测左右方向上的障碍物,通过手柄上的振动装置提醒盲人。三个传感器形成一个传感器集群,在一定方向和角度上避免了导盲的盲区。
C转向提示:盲人在行走过程中间,需要转向,可以通过按下左右转向按钮,点亮导盲杖上的转向灯,给路人转向提示。
D自动调平:智能导盲杖的三维立体检测头,带有自动调平功能,不同盲人因为使用习惯的不同,导盲杖与地面形成的夹角也不同,但检测头始终能够与地面保持水平。
E一键找寻:本智能导盲杖配有一个智能找寻钥匙扣,当导盲杖放置于一个位置时,盲人可以通过按下找寻键,快速找到导盲杖。

项目器材:
序号
名称
数量
1
1
2
IO 传感器扩展板 V7.1
1
3
SEN0207 防水超声波测距模块
1
4
SEN0019 3-80cm红外数字避障传感器
2
5
led
2
6
微型振动模块
2
7
数字大按钮模块
2
8
拨码开关
1
9
7.4V电池
1
10
Bluno Beetle
2
11
3.7V电池
2

制作过程:
a电路连接:
拐杖部分使用Arduino Uno作为主控器,使用超声测距和2个红外数字避障传感器作为避障监测端,2个震动模块传达左右向障碍物信息,2个按钮配合两个LED让盲人给行人转向提示信息。具体电路连接如下。
02.jpg
2电路连接
b代码编写:
建模安装:
导盲杖的主体选用了一个伸缩拖把杆,分为传感器部分、主控器部分、输入和感知三部分。拐杖主体结合在一起设计模型如下。
连接件
由于拆装的是一个拖把杆,我们的主控器要安放到拖把顶上,所以设计连接件用于连接拖把与主控盒部分。
03.png 04.jpg

3连接件模型                              图4连接件打印实物
05.jpg

5连接件安装在拖把杆头部
如果在安装过程中感觉拖把头部很难进入连接件时,可以使用热水将连接件烫一下后,再安装。
06.png 07.png
6主控器仓模型                                    图7主控仓盖模型
08.jpg 09.jpg
8图9用四根螺丝将连接件与主控仓固定
安装好主控仓后,在主控仓位上适当位置上钻孔,最初想法是连接线从拖把杆内部走线,但手头没有合适工具能够在金属表面打孔的所以临时改为走明线。将主控器及相关传感器电子部件放入主控仓内并将连接线从孔中穿出。
10.jpg
10将红外避障开关从孔中穿线
11.jpg
11主控器放置仓内并固定
12.jpg
12钻孔并正确安装LED指示灯
13.jpg
13将输入感知部件相关传感器从仓盖孔中穿过
传感器部分采用了一个防水超声波和两个红外开关,形成一个多角度的检测集群。为了让传感器和拖把杆融合起来。我们设计了固定卡子和传感器仓。
14.png
14固定卡子
15.png
15传感器仓
16.png
16传感器仓盖
17.jpg
17
将传感器安装到适当位置上,中路为超声波传感器,左右为红外避障开关。
18.jpg
18
安装好后,用热熔胶从仓内部对传感器进行固定
19.jpg
19
把手
把手部分安装输入感知器件:转向按钮,左右振动提示器,以及蜂鸣器。
20.png 21.jpg
20把手3D模型                        图213D打印把手
用电钻在手柄上钻孔,分别安装以上电子件
22.jpg 23.jpg
22安装后整体效果                图23测试转向功能
一键找寻功能使用了两块Bluno Beetle控制器,通过无线蓝牙通讯实现主从之间通信。蓝牙模块主从设置请参考制作蓝牙控制开关。
24.jpg
24蓝牙主控端电路连接(钥匙扣端)
25.jpg
25蓝牙主控端图
26.jpg
26蓝牙被控端电路连接
27.png
27被控端3D模型设计
为了提高作品的集成度,我们将蓝牙被控端放置于拐杖把手尾部。电路上与智能拐杖相对独立。
IMG_20170309_101647.jpg
28
注:本文为安徽省教育科学规划课题:基于Arduino平台的普通高中通用技术课程开发项目成果。项目编号:JG14218。
此作品已获2017安徽省青少年科技创新大赛二等奖
(原创作品)
发表于 2017-3-29 17:06:34 | 显示全部楼层
沙发
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发表于 2017-3-29 17:06:58 | 显示全部楼层
板凳
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发表于 2017-3-29 17:07:10 | 显示全部楼层
地板
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发表于 2017-3-29 17:07:29 | 显示全部楼层
这个真的很棒。
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发表于 2017-3-29 17:36:58 | 显示全部楼层
到东西,可以申请专利了
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发表于 2017-3-29 17:39:52 | 显示全部楼层
gray6666 发表于 2017-3-29 17:36
到东西,可以申请专利了

已经在做了
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发表于 2017-4-3 22:25:06 | 显示全部楼层
陈杰牛啊,看来下次还要去你们学校再找你学习啊。
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发表于 2017-4-4 09:44:53 | 显示全部楼层
cd33103 发表于 2017-4-3 22:25
陈杰牛啊,看来下次还要去你们学校再找你学习啊。

来呀来呀
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发表于 2017-4-4 10:55:57 | 显示全部楼层
cd33103 发表于 2017-4-3 22:25
陈杰牛啊,看来下次还要去你们学校再找你学习啊。

为什么要说还
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发表于 2017-4-4 11:31:48 | 显示全部楼层
  非常好的作品。
  如果能把部分功能转移到随身物品,比如盲人基本都会佩戴的墨镜上就更方便了。比如眼镜左右镜片可以是小型显示器让其他人跟方便的看到转向指示,毕竟人们习惯性是去看另外一个人的脸而不是他手上的拐杖。
  然后耳机和震动提示功能也是可以整合到墨镜上去。这个设计可以是导盲杖为传感器端,墨镜为信息反馈端来设计。甚至由于墨镜离开嘴巴近,可以编写语音控制来方便盲人控制。 脑洞就开到这,希望楼主能坚持做完这个真正对社会有帮助的作品。
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发表于 2017-4-4 11:36:40 | 显示全部楼层
Lii 发表于 2017-4-4 11:31
  非常好的作品。
  如果能把部分功能转移到随身物品,比如盲人基本都会佩戴的墨镜上就更方便 ...

你说的太牛逼了,就这么定了
没有必要集中起来
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发表于 2017-4-4 11:39:00 | 显示全部楼层
Lii 发表于 2017-4-4 11:31
  非常好的作品。
  如果能把部分功能转移到随身物品,比如盲人基本都会佩戴的墨镜上就更方便 ...

按你这样改过,这个作品岂不是很吊
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发表于 2017-4-4 11:46:10 | 显示全部楼层
hnyzcj 发表于 2017-4-4 11:39
按你这样改过,这个作品岂不是很吊

唯一问题就是眼镜的供电会是个麻烦,要轻便还要持久。电池可以放拐杖里有线连接到眼镜,但是得保证线断开情况下也可以正常使用。也就是要有2个供电模式。
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发表于 2017-4-4 11:58:11 | 显示全部楼层
Lii 发表于 2017-4-4 11:46
唯一问题就是眼镜的供电会是个麻烦,要轻便还要持久。电池可以放拐杖里有线连接到眼镜,但是得保证线断开 ...

眼睛和拐杖肯定是要分开的
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发表于 2017-4-4 12:06:25 | 显示全部楼层
hnyzcj 发表于 2017-4-4 11:58
眼睛和拐杖肯定是要分开的

  我意思是眼镜电不够的时候 拐杖可以当充电宝临时使用一下。 而且盲人对自己的外表着装要求相对低一些,有跟线问题也不会太大。如果不解决眼镜续航问题,真心还不如不分开只有手杖。
  然后就手杖来说,既然是智能设备供电就必须考虑。那么手杖在使用过程中实际是一直是在被挥动的,如果能把多余的动能转换成电力也会多少延长一下续航。然在家充电的方式肯定也要考虑到盲人不方便精确操作的问题,传统普通人使用的插口充电设计必须优化一下,比如设计成挂放或者插放就可以充电的方式。既然要做就要考虑各种实际使用的场合嘛,不光是功能实现就好了。
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发表于 2017-4-4 13:32:38 | 显示全部楼层
cd33103 发表于 2017-4-3 22:25
陈杰牛啊,看来下次还要去你们学校再找你学习啊。

等我们创客空间搞好后,欢迎你们过来玩。
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发表于 2017-4-14 14:17:29 | 显示全部楼层
你说的太牛逼了
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发表于 2017-4-14 15:50:54 | 显示全部楼层
只能膜拜瞻仰一下  然后继续学习  希望有一天能变得像你一样厉害  哈哈
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发表于 2017-4-14 15:53:43 | 显示全部楼层
最好能考虑下这个东西的放水能力,比如某些洞孔能不能密封或者怎么样  因为毕竟盲人可能下大雨也是要出门的  
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发表于 2017-4-15 15:19:29 | 显示全部楼层
是的你说的 对
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