基于盛群单片机的机器导盲犬.pdf

基于盛群单片机的机器导盲犬 1 - - 作 品 创 意 书 一、摘要 本设计采用32-bitFlash高性能盛群单片机HT32F1765作为机器犬的控制核心，实现引 导视力障碍者在交通灯处安全穿过斑马线，针对性解决盲人安全过马路存在的一些安全隐患， 以改善视力障碍者的生活质量。机器犬通过搭载的图像、超声波、红外线等传感器，对斑马 线、交通灯、倒计时和斑马线路况信息的初步采集，进行智能信息融合与判决后自动控制机 器犬的行进，以达到机器犬安全引导视力障碍者穿过斑马线的目的。此外，机器犬还能够提 供极具人性化的语音交流进行操作引导。 关键字：智能避障 交通灯识别 斑马线识别 语音提示 自动控制 二、作品介绍 1、创作动机 过斑马线一直是盲人们最大的挑战。随着社会的发展，飞快的车辆以及需穿越的马路口 越来越多，而盲人或视力障碍者永远不能识别判断交通灯、斑马线以及判断飞快的车辆。这 是社会从未解决的问题。 中国是全世界盲人人口最多的国家。约有1233万视力残疾人。世界卫生组织(WHO)设在日 内瓦的防盲及防聋规划主任Thylefors博士指出：中国盲人人数占全世界盲人总数的20％，位 列世界第一，每年在中国约有45万人失明。教育学家分析，人类经验的获取约40％是来自视 觉，对于人类而言，视觉信息最容易了解，并且信息量很大，是人类的一个主要依赖。 在生活中有导盲棒和导盲犬。导盲棒可以让盲人探测到地面的坑槽及障碍物。但导盲棒 探测距离进，膝盖以上的障碍物将很难探测，只能局限的用于盲道，并不能识别红绿灯和斑 马线，所以过马路存在很大安全隐患。另外，导盲犬也能帮助人们，但导盲犬是一种很昂贵 而又稀少的动物，它日常费用也是相当昂贵的，并且需要长达18个月的培训，培训综合费用 达18至20万，对一般普通盲人来说是相当大的开销。 目前，社会及越来越多的人开始关心盲人这类特殊群众，街道建设都将建设了盲道，基 本解决盲人出行街道安全，而过马路还未解决。因此为盲人及社会提供一种成本低廉、操作 2 - - 简单、可靠性高的导盲仪器成了迫切的现实需求。所以，我们考虑到繁华城市盲人急需解决 的问题，而设计一款针对性的能识别斑马线、识别交通灯及自动避障的导盲机器犬。并有广 阔的开发前景及商业价值。 2、创新点 1）多通道传感器信息采集：本设计通过多个通道的信息反馈并对其进行融合处理，能够 比单一通道处理信息得到更加具有准确性、安全性的行动。 2）交通灯倒计时的采集：通过CMOS传感器采集交通灯倒计时的图像数据，经过算法分 析可对机器犬行进速度做出控制，更加优化了时间，使得盲人能更匀速更安全的通过马路。 3）机器犬自动定位：采用CMOS传感器采集机器犬行走区域内的图像信息，进行算法分 析并判断机器犬处于斑马线什么位置、是否偏离斑马线，这样能及时的对机器犬行走偏离斑 马线做出纠正，尽量居中斑马线，使得机器犬简单定位于斑马线。 4）简单路况判定：根据CMOS传感器检测的路面信息，通过单片机详细分析处理后，简 单判决路况基本信息，为自动避障提供辅助信号。 5）智能避障功能：根据图像、超声波、红外线传感器所测周围是否有障碍物，使得机器 犬调整行进方案，简单安全避开障碍物。 6）人性化语音提示：采用录放音语音芯片，将所有需要提示的语音录存好，不同情况调 用不同段落的语音。 3、作品说明 本作品由老师的指导和同学的共同努力下独立完成创意构思、作品可行性评估、初步作 品的设计测试等，且本作品未曾参赛或发表过。 三、工作原理 本系统主要采用48pin封装的HT32F1765作为控制核心，是一款基于ARM®CortexTM-M3 处理器内核的32位高性能低功耗单片机。工作频率高达72MHz 。多达 80个通用输入/输出 口，A、B、C、D、E端口映射为16个外部中断，工作电压2.7V至3.6V，四种工作模式。自 带12Bit模拟数字转换，高达 1Msps 转换速率，8个外部模拟输入通道等等优点。 本作品总体技术路线如下图1。