第一发明人姓名:卢家睿

性别:男

民族:汉族

第一发明人所在学校:上海民办华二初级中学

第一发明人年级:八年级

辅导教师姓名:周宇迪

作品摘要:

*结构组成:

本导盲杖由手柄、杖体、滚轮、支架、警示灯、自发电模块、备用电源模块、超声波测距模块和路面平整状况诊断模块组成。电子开关装在手柄上便于打开。杖体采用中空铝合金管制作，可折叠，内部隐藏电线，外部用来固定自发电模块。滚轮直径32厘米，用醒目的轻质塑料制造。支架为钢丝，利于减轻重量。警示灯为便于悬挂的笔状透明结构。超声波测距和路面平整状况诊断模块固定在支架和滚轮之间的平台上方，在平台下方安装备用电源模块。
*主要特征:

导盲杖重1.5kg，结构紧凑，可折叠存放。外表颜色鲜艳，带笔状警示灯，可提醒路人避让。滚轮直径大，能轻松翻越地面起伏，降低对地面凹凸度的感应灵敏度。超声波测距模块实时探测路面前上方5米内的障碍物分布，间隔4秒播报一次到障碍物的距离。路面平整状况诊断模块用振动探测路面上有没有小的绊脚石，用倾角探测路面上有没有向上或向下的台阶，防止盲人跌倒和踏空。自发电和应急电源模块保障导盲杖具有更强大的续航能力。
*主要用途:

误碰撞和路面平坦问题是困扰盲人安全出行的巨大障碍。本导盲杖除了对路面前上方障碍物进行探测之外，还对路面平坦状况进行探测，安装了醒目的防误碰撞警示标识和警示灯,因此能够为盲人的安全出行提供更多保障，让盲人的活动范围变得更大。社会为盲人提供的如盲人图书馆等公共服务设施很多，解决了困扰盲人的出行安全问题，就可以让盲人走的更远，让这些服务设施被利用起来，使盲人的生活更加精彩，让他们更好地融入社会大家庭。
*创新点:

本发明创新性为基于超声波探测的电子导盲杖增加了路面平整状况诊断模块、笔状警示灯模块和自发电模块。能够利用振动探测和倾角探测告诉盲人路面上有没有绊脚石和向上或向下的台阶，防止跌倒或踏空。笔状警示灯便于悬挂在更显眼的位置，避免和路上行人产生误碰撞。自发电模块节约导盲杖使用成本，同时还大幅度增强了导盲杖的续航能力。本导盲杖结构紧凑，使用方便，能够从路面和空中两个角度同时进行探测，保障盲人的走路更加安全。

*问题提出:

中国有一千多万盲人，社区的盲人服务设施也很多，可我们却很少见到盲人，导致这一现象的一个重要原因就是盲人的安全出行问题。虽然现有的导盲杖形式多样、功能种类繁多，但实际使用起来受环境条件影响大，操作复杂，造价高，因此并未获得广泛应用，盲人出行难的问题也未能得到有效解决。路面的平坦问题和误碰撞问题，是困扰着盲人出行的最大祸害。我希望改进导盲杖来解决这些问题，让社会为盲人提供的公共服务最大化地被利用起来。
*解决方案:

（1）导盲杖为减轻重量，采用简易支撑支架，轮子为颜色鲜艳的轻质塑料，杖体为两节空心的铝合金管，能折叠存放，外表贴警示标识，内部隐藏电线和震动马达等。手柄后端安装导盲电子开关，便于盲人使用。 （2）导盲杖超声波测距模块由STC89C52单片机、HC-SR04超声波传感器和语音芯片组成。超声波测距的范围设置小于5m，语音芯片每间隔4秒钟就自动播报一次测到的到盲人正前方障碍物的距离，用来防止盲人的头或身体被撞到。 （3）导盲杖路面平整状况诊断模块采用改装后的XD-79A角度开关实现。在路面凹凸不平时，该模块会感应路面颠簸产生的瞬态变化，让蜂鸣器发出断断续续的声音，提醒盲人注意。在感应到导盲杖向前或向后倾斜的角度超出设定的安全值范围时，蜂鸣器又会连续报警，提醒盲人前方路面上有大的凸起、凹陷、上下坡或台阶，行走时要更加小心。在路面凹凸和倾斜程度都安全时，蜂鸣器没有任何声音发出。(4)笔状警示灯模块通过在透明水笔里加装红绿两种颜色的LED灯实现，用来提醒路人注意，不要误撞到盲人。 （5）自发电模块采用导盲杖的滚轮带动一个微型发电机来实现。备用电源是三节5号电池，可以让导盲杖连续工作36小时。
*使用或试用效果:

导盲杖超声波测距模块在路面空旷时，每隔4秒钟播报一次已超出量程，在路面前上方5m距离内有障碍物时，每隔4秒钟播报一次到障碍物的距离。路面平整状况诊断模块在路面平整时，没有任何提示；在路面有小的凹凸不平时，发出断断续续的蜂鸣声，提示路面崎岖，走路小心；在爬上台阶或大石块，以及下台阶或大坑时，会发出连续刺耳的蜂鸣声，提醒路面非常不平，走路要更加小心。笔状警示灯便于悬挂，同时发出两种警示灯光，便于识别。
*优点:

本发明的轮式电子导盲杖重量轻、成本低、向前推着使用、操作简单省力。导盲功能不仅可以实时探测出到路面前上方障碍物的距离，而且还可以实时探测出路面上是否有绊脚石、凹陷和上下台阶等不平整状况出现，分别用语音、断断续续的蜂鸣声和连续刺耳的蜂鸣声对探测到的结果及时进行播报，提醒盲人注意行走安全。本导盲杖续航能力强，路人警示效果好，受光照、灰尘、雨雪等使用环境影响小，路面探测灵敏度可调，结构紧凑，能折叠存放。
*还需进一步研究的问题:

该电子导盲杖目前只能探测盲人正前方的路面平整状况，不能探测导盲杖两侧的路面路况，这需要以后再进行改进。另外，该导盲杖今后还可以安装上GPS定位模块，家人可以用手机了解盲人所处的地理位置，方便联络。

作品图片:

查新说明:自我查新结论：新颖

通过文献调研发现：虽然论文和专利报道的导盲杖有些具有实时探测和提示道路上是否有障碍物的功能，但是没有提供实时播报前方路障具体距离的信息的功能。另外，已报道的导盲杖没有实时探测路面凹凸程度的监测与警示功能，也均未采用振动和倾角探测器来探测路面是否有绊脚石、凹陷和上下台阶。本发明研制的轮式导盲杖不仅可以用超声波实时探测盲人到前方路障的距离，而且安装在导盲杖上的路面平整状况诊断模块还可以用振动传感器探测路面是否有小的局部凹凸或绊脚石，用倾角传感器探测路面是否有更大的倾角，更大的绊脚石、凹陷和上下台阶等。导盲杖具有语音播报和语音报警系统，重量轻，结构紧凑，杖杆可以折叠，体积小，便于收藏。杖杆直立时，依靠导盲杖下端的支撑架和滚轮可以使导盲杖竖直站立，为盲人提供便利。该导盲杖的轮子橙黄色的鲜艳颜色容易引起周围行人的注意，加装的双色笔状警示灯模块更能保障盲人不被其他路人撞到。本导盲杖下端的大滚轮在使用中不仅更稳定，而且也更省力。对比目前已经报道的各种导盲杖，本发明研制的导盲杖具有新颖性、独特性和实用性等特点。