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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 盲人智能導(dǎo)航避障儀
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 該盲人智能導(dǎo)航儀具有精確位置定位、智能語(yǔ)音提示、自動(dòng)檢測(cè)障礙及躲避等功能，它可以協(xié)助盲人在復(fù)雜的環(huán)境中安全行走。本車的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，以STR720為控制核心，對(duì)定位、語(yǔ)音提示以及路障識(shí)別等功能模塊進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能。本文首先介紹了盲人智能導(dǎo)航儀各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其次介紹了硬件實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)發(fā)案。
- 詳細(xì)介紹：
- 該盲人智能導(dǎo)航儀具有精確位置定位、智能語(yǔ)音提示、自動(dòng)檢測(cè)障礙及躲避等功能，它可以協(xié)助盲人在復(fù)雜的環(huán)境中安全行走。本車的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，以STR720為控制核心，對(duì)定位、語(yǔ)音提示以及路障識(shí)別等功能模塊進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能。本文首先介紹了盲人智能導(dǎo)航儀各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其次介紹了硬件實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)發(fā)案。 關(guān)鍵詞：智能導(dǎo)航 ； 模糊控制； 微處理器 ； 語(yǔ)音提示 ； 超聲波檢測(cè)避障
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：為了使盲人這一特殊群體出行更為方便，本著人性化以及功能多樣化設(shè)計(jì)的理念，我們?cè)O(shè)計(jì)出了不僅能夠?qū)崿F(xiàn)了避障而且具有語(yǔ)音提示以及GPS定位等功能的智能導(dǎo)航儀。基本思路：在盲人智能導(dǎo)航避障儀的設(shè)計(jì)中，我們使用具有ARM核心的微處理器STR720來(lái)控制盲人智能導(dǎo)航避障儀的各個(gè)功能模塊，還運(yùn)用了模糊控制算法進(jìn)行路障的躲避，并具有豐富語(yǔ)音提示，達(dá)到了智能導(dǎo)航的目的。技術(shù)關(guān)鍵和創(chuàng)新點(diǎn)：（1）模塊化設(shè)計(jì) 各模塊可以實(shí)現(xiàn)特定功能，并相互聯(lián)系實(shí)現(xiàn)整體功能。（2）智能定位 本避障儀是利用GPS接收模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前位置定位以及對(duì)周圍環(huán)境信息的采集。（3）語(yǔ)音提示 避障儀可以對(duì)使用者進(jìn)行語(yǔ)音提示，讓使用者隨時(shí)知道所在地點(diǎn)。（4）路障檢測(cè) 導(dǎo)航儀采用超聲掃描 ，探測(cè)盲人智能導(dǎo)航避障儀周圍的環(huán)境，并檢測(cè)障礙物的位置、距離等信息。(5)模糊控制算法避障 在檢測(cè)到障礙物后，盲人智能導(dǎo)航避障儀利用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航?jīng)Q策，實(shí)現(xiàn)躲避障礙的功能。 主要技術(shù)指標(biāo)：(1)本盲人避障儀的路障檢測(cè)范圍覆蓋了行進(jìn)前方180度范圍，達(dá)到了全面檢測(cè)路況的目的。(2)本盲人避障儀所采用的GPS接收模塊定位精度超過(guò)5米，并且可以全天候在大部分國(guó)家和地區(qū)使用。(3)本盲人智能導(dǎo)航避障儀所采用的STR720微處理器具有66MHz內(nèi)核，同時(shí)還有六個(gè)通信接口及32個(gè)I／O口，足以連接外圍器件或進(jìn)行功能模塊的擴(kuò)展。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性、先進(jìn)性：與傳統(tǒng)的導(dǎo)航車相比較，本盲人智能導(dǎo)航避障儀不僅在功能上更加全面，在設(shè)計(jì)上也更加人性化化。傳統(tǒng)的導(dǎo)航車一般只具有有限的路障檢測(cè)的能力，不能及時(shí)反饋路面信息及位置信息。本盲人智能導(dǎo)航儀使用的STR720處理器、J13 GPS接收芯片及多組傳感器的安裝，使得本車不僅在路障檢測(cè)的范圍上有了長(zhǎng)足進(jìn)步，還可以對(duì)路面信息以及所在位置進(jìn)行及時(shí)提示，并且提示語(yǔ)言豐富，使該盲人智能導(dǎo)航避障儀在復(fù)雜的道路環(huán)境中更好的服務(wù)使用者。 除此之外，我們對(duì)盲人智能導(dǎo)航避障儀定位的精度、路障檢測(cè)的能力以及控制核心的處理速度有了更高的要求，使車的整體性能有了很大提高這可以讓該盲人智能導(dǎo)航避障儀真正應(yīng)用于實(shí)際生活。 。 參考資料：【1】侯愛(ài)琴.GPS軟件接收的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2010，40（5）：760-763
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 磁盤(pán),圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 盲人導(dǎo)航避障儀的使用簡(jiǎn)單，使用者只需握住車尾部的連桿同時(shí)根據(jù)語(yǔ)音提醒與車保持同向前進(jìn)，就可以在路上安全行走了。該避障儀具有全面的功能和良好的環(huán)境適應(yīng)性，可供廣大地區(qū)的盲人群體全天候使用，同時(shí)也可應(yīng)用在礦井等環(huán)境惡劣難以識(shí)別道路的場(chǎng)合中。由于該盲人智能導(dǎo)航避障儀采用模塊化設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)需要添加功能模塊，如改造為導(dǎo)游車，礦井搜救儀等，同時(shí)該車的制造成本低廉，使得這款產(chǎn)品的推出定會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 對(duì)于盲人智能導(dǎo)航避障儀的開(kāi)發(fā)，一直以來(lái)是電子技術(shù)領(lǐng)域永不過(guò)時(shí)的課題。隨著科技領(lǐng)域的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，盲人導(dǎo)航儀的研究與開(kāi)發(fā)緊緊的跟上了時(shí)代進(jìn)步的步伐。有許多服務(wù)于生活的盲人避障儀相繼出現(xiàn)，在導(dǎo)航這個(gè)題材上也有許多作品產(chǎn)生。大多數(shù)盲人導(dǎo)航儀的作品一般都僅有路障檢測(cè)及提示的功能，功能的不完善使這些車無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際生活中。另外，還有一些可以進(jìn)行路徑識(shí)別的盲人避障儀，較為知名的便是應(yīng)用飛思卡爾芯片MC9S12DG128B制作的盲人避障儀。 目前，該盲人避障儀的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)在于車的路徑識(shí)別。盲人避障儀的路徑識(shí)別則靠CCD傳感器來(lái)進(jìn)行，CCD傳感器的不足在于，其對(duì)于圖像的識(shí)別不夠精確且探測(cè)范圍極其有限，很難應(yīng)對(duì)復(fù)雜的路面環(huán)境，并且他們的功能單一，這些都限制了它在實(shí)際中的應(yīng)用。另外一些盲人避障儀還用紅外線探測(cè)的方法，對(duì)前方一定范圍進(jìn)行探測(cè)，然后根據(jù)反射回來(lái)的信息進(jìn)行路徑的選擇。此外，應(yīng)用超聲波測(cè)距的原理進(jìn)行路徑檢測(cè)也是一種有效的方案。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，被廣泛用于盲人導(dǎo)航避障儀領(lǐng)域中。在控制方案的選擇上，大多數(shù)的盲人避障儀都采用了模糊控制原理對(duì)路徑的識(shí)別和車速及方向進(jìn)行控制。模糊控制算法在車的方向控制上所取得的效果已經(jīng)得到大家的認(rèn)可。智能導(dǎo)航儀的發(fā)展趨勢(shì)之一將是智能化的路徑識(shí)別，即根據(jù)使用者的需求，盲人智能導(dǎo)航避障儀能夠自動(dòng)尋找最合適的行走路線。更加精確的圖像采集和處理，更加精確的位置定位，以及語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)將會(huì)綜合應(yīng)用到盲人智能導(dǎo)航避障儀的設(shè)計(jì)中。
