一种可飞行的导盲机器人控制系统

文献发布时间：2024-04-18 19:58:30

技术领域

本发明涉及导盲技术领域，具体为一种可飞行的导盲机器人控制系统。

背景技术

近年来，盲人行动辅助装置的研究越来越得到重视，特别针对其是否能适应不同应用背景、成本是否合理的问题。

而常见的导盲设备，如机器人导盲犬，通常通过模拟真实导盲犬的数据，并配合感知机构对道路障碍物进行感知和传输，并提醒使用者前方出现障碍需要绕道，从而达到导盲的目的。

现有的装置机器人导盲犬，对于一些狭窄、较复杂的通道不能准确地进行引导并给出行为的提示，一些机器人设备只能针对于楼梯等空间，空间制约性较大；而较为智能的导盲杖、导盲马甲、导盲鞋等，系统简单，功能相对简单，且有些重量较大，不方便盲人佩戴，对盲人出行的便捷性产生了一定影响。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可飞行的导盲机器人控制系统，解决了现有的装置机器人导盲犬，对于一些狭窄、较复杂的通道不能准确地进行引导并给出行为的提示，一些机器人设备只能针对于楼梯等空间，空间制约性较大；而较为智能的导盲杖、导盲马甲、导盲鞋等，系统简单，功能相对简单，且有些重量较大，不方便盲人佩戴，对盲人出行的便捷性产生了一定影响的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可飞行的导盲机器人控制系统，包括云计算模块，其特征在于：所述云计算模块对数据进行接收和计算，并将计算出的结果向外部进行传输，所述云计算模块包括无线通讯模块和导航定位模块，所述无线通讯模块上无线连接有无人机模块，所述无线通讯模块对无人机模块传输的数据和图像进行接收和储存，并将接收到的数据传输到数据处理模块中，所述无线通讯模块上连接有数据处理模块，所述数据处理模块对无线通讯模块传输的数据和图像进行分析和处理，所述数据处理模块与导航定位模具相连接，所述导航定位模块结合网络地图，配合数据处理模块中的数据对使用者的位置进行定位，同时给出具体线路的方向，所述数据处理模块上连接有实施反馈模块，所述数据处理模块在配合导航定位模块对使用者的位置进行分析，并对使用者现在位置是否存在障碍物进行分析后，将分析得出的结论发送到实施反馈模块中，并通过实施反馈模块提醒使用者如何进行移动。

优选的，所述无人机模块包括有深度摄像A模块和深度摄像B模块，所述深度摄像A模块采集盲人图像，又可以采集盲人的点云，用来识别盲人的四肢和躯干的运动状态。

优选的，所述深度摄像A模块包括有四肢识别模块和躯干识别模块，所述四肢识别模块进一步对盲人的四肢进行检测和跟踪，通过分析深度图像数据，结合机器学习和计算机视觉算法，可以提取出四肢的特征，包括有手臂、腿部，所述躯干识别模块进一步对盲人的躯干部位进行特征提取，通过分析深度图像数据和颜色信息，结合机器学习和图像处理算法，可以提取出躯干的特征表示，包括有上身和下身。

优选的，所述深度摄像B模块采集图像和物体的点云用来无人机自主避障，所述深度摄像B模块包括有障碍物识别模块和人体识别模块，所述障碍物识别模块检测和识别无人机周围的障碍物。

优选的，所述深度摄像B模块采集的图像数据，结合计算机视觉算法，可以实时识别出无人机飞行路径上的物体，如墙壁、建筑物、树木。

优选的，所述人体识别模块检测和识别人体，通过深度摄像B模块采集的图像和深度信息，结合人体检测和姿态估计算法，可以实现对周围人体的识别和跟踪。

优选的，所述实施反馈模块对数据处理模块中处理的最终结论进行接收，并提醒使用者做出相对应的选择，所述实施反馈模块包括有数据接收模块。

优选的，所述数据接收模块与蓝牙耳机模块相连接，所述数据接收模块接收来自数据处理模块的最终结论和指令，这些结论和指令通常是关于用户的环境、导航建议、障碍物检测、路线规划，数据接收模块处理和解释这些信息，并将其转化为适当的反馈形式，以便传达给用户。

优选的，所述蓝牙耳机模块将反馈信息传送给用户，通过蓝牙连接，可以将反馈以音频的形式发送到用户的蓝牙耳机或听觉辅助设备上，这使用户能够通过耳机收到实时导航指示、警告、建议，从而更好地理解其周围环境和采取相应的行动。

一种可飞行的导盲机器人控制系统的使用方法，包括以下步骤：

S1、无人机起飞，并建立无人机模块与云计算模块的无线通讯；

S2、设置无人机高度，在使用者头顶悬停，并跟随使用者进行同步移动；

S3、通过深度摄像头A模块和通过深度摄像头B模块，识别使用者躯干、四肢动作

同时识别使用者和设备自身的障碍物种类；

S4、无人机模块跟随使用者一起向前移动，保证两者的相对位置不变，同时判断使用者前方是否有障碍物；

S5、前方无障碍物，使用者收到提醒继续向前走；

S6、在前方有障碍物的情况下，通过蓝牙耳机模块，提醒使用者前方有障碍物，同时描述障碍物特征，如距离远近、动态静态高度，提高使用者的安全性；

S601、根据障碍物的特征、远近数据，给出相对应的行动指令，方便使用者绕过障碍物继续行驶。

(三)有益效果

本发明提供了一种可飞行的导盲机器人控制系统。具备以下有益效果：

(1)、该可飞行的导盲机器人控制系统在使用时，从第三视角、相对于盲人和障碍物进行观察，与导盲犬或其他导盲穿戴设备而言，其更容易全面识别盲人和周围的障碍物信息。

(2)该可飞行的导盲机器人控制系统在使用时，通过无人机的设计，不用盲人自己手持或手牵，解放其双手，减轻负载，增加盲人使用过程中的安全性，并对环境适应性更强，对路面无要求。

附图说明

图1为本发明云计算模块示意图；

图2为本发明无人机模块示意图；

图3为本发明实时反馈模块示意图；

图4为本发明深度摄像A模块示意图；

图5为本发明深度摄像B模块示意图；

图6为本发明流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图6，本发明提供一种可飞行的导盲机器人控制系统，包括云计算模块，云计算模块对数据进行接收和计算，并将计算出的结果向外部进行传输，达到对数据进行分析计算，保证使用者行驶安全的效果，云计算模块包括无线通讯模块和导航定位模块，无线通讯模块上无线连接有无人机模块，无线通讯模块对无人机模块传输的数据和图像进行接收和储存，并将接收到的数据传输到数据处理模块中，无人机模块能够进行飞行和移动，同时也起到数据传输的效果。

无线通讯模块上连接有数据处理模块，数据处理模块对无线通讯模块传输的数据和图像进行分析和处理，数据处理模块与导航定位模具相连接，导航定位模块结合网络地图，配合数据处理模块中的数据对使用者的位置进行定位，同时给出具体线路的方向，通过导航定位模块与互联网数据相连接，使通过网络地图和数据处理模块中采集的数据进行比对和分析，判断使用者的路线位置，起到精确导航的效果，数据处理模块上连接有实施反馈模块，数据处理模块在配合导航定位模块对使用者的位置进行分析，并对使用者现在位置是否存在障碍物进行分析后，将分析得出的结论发送到实施反馈模块中，并通过实施反馈模块提醒使用者如何进行移动。

无人机模块包括有深度摄像A模块和深度摄像B模块，深度摄像A模块采集盲人图像，又可以采集盲人的点云，用来识别盲人的四肢和躯干的运动状态，深度摄像A模块包括有四肢识别模块和躯干识别模块，四肢识别模块进一步对盲人的四肢进行检测和跟踪，通过分析深度图像数据，结合机器学习和计算机视觉算法，可以提取出四肢的特征，包括有手臂、腿部，躯干识别模块进一步对盲人的躯干部位进行特征提取，通过分析深度图像数据和颜色信息，结合机器学习和图像处理算法，可以提取出躯干的特征表示，包括有上身和下身，通过设置有深度摄像A模块，保证对使用者动作判断的精确性，方便后续对路线的规划和对障碍物的解决方法。

深度摄像B模块采集图像和物体的点云用来无人机自主避障，深度摄像B模块包括有障碍物识别模块和人体识别模块，障碍物识别模块检测和识别无人机周围的障碍物，通过深度摄像B模块采集的图像数据，结合计算机视觉算法，可以实时识别出无人机飞行路径上的物体，如墙壁、建筑物、树木，人体识别模块检测和识别人体，通过深度摄像B模块采集的图像和深度信息，结合人体检测和姿态估计算法，可以实现对周围人体的识别和跟踪，通过设置有深度摄像B模块，提高了适应性，方便遇到不同的障碍物时，可以进行识别和分类，并提供相对应的解决方法，同时可以对行人进行观察，防止碰撞的情况发生。

实施反馈模块对数据处理模块中处理的最终结论进行接收，并提醒使用者做出相对应的选择，实施反馈模块包括有数据接收模块，数据接收模块与蓝牙耳机模块相连接，数据接收模块接收来自数据处理模块的最终结论和指令，这些结论和指令通常是关于用户的环境、导航建议、障碍物检测、路线规划，数据接收模块处理和解释这些信息，并将其转化为适当的反馈形式，以便传达给用户，蓝牙耳机模块将反馈信息传送给用户。通过蓝牙连接，可以将反馈以音频的形式发送到用户的蓝牙耳机或听觉辅助设备上，这使用户能够通过耳机收到实时导航指示、警告、建议，从而更好地理解其周围环境和采取相应的行动，通过实施反馈模块对障碍物的解决方法进行接收，并及时传输到使用者，方便使用者根据解决方法快速通过障碍物。