一種殘疾人觸感頭帶裝置的設計與實現

孫靖凡 曹建峰 趙陽 梁茹薇

摘要：現實生活中視力受損的人在戶外行走會遇到各種問題，這款頭帶旨在幫助視力受損的人，識別危險，能夠在設備的幫助下能夠自主的活動。近幾年，我國殘疾人口數量不斷增加，據不完全統計，我國殘疾人口數量截止到 2010 年已經突破了九千萬，而盲人殘疾人的比例占總人數的比例居多，因為失去眼睛他們再也不能夠像正常人一樣生活。日常的外出等等或者在家里行走都遇到了不少的困難，正常的生活操作通過用手觸摸，或者借助于一些拐杖等都不是很好而且有很大的危險性，這使得他們做一些其他的事更加困難，不能夠很好體驗生活，大大降低了他們的幸福感。在這樣的背景下現設計一種殘疾人觸感頭帶裝置實現輔助殘疾人安全出行，判別危險物，使用方便，安全簡單的功能。

關鍵詞：殘疾人;智能;安全;頭帶

中圖分類號：TP399? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）03-0251-02

Abstract：In real life， people who have impaired vision can encounter problems in the outdoors. This headband aims to help people with impaired vision to identify danger and to be able to operate autonomously with the help of the equipment. In recent years， the number of disabled people in our country has been increasing. According to incomplete statistics， the number of disabled people in China has broken through ninety million in 2010， and the proportion of the disabled persons with blind people accounts for the proportion of the total， because they can no longer live like normal people. Everyday going out and so on， or walking at home， has a lot of difficulties. It is not very good and dangerous to touch the normal life by hand， or with some crutches. It makes them do some other things more difficult， can not make a good test of life， and greatly reduce their happiness. Feeling. Under this background， a kind of disabled touch head belt device is designed to assist the disabled to travel safely， to distinguish the dangerous objects， to use convenient， safe and simple functions.

Key words：Disabled;Intelligence;security;Headband

1 設計背景

根據世界衛生組織的統計數據表明，全世界有5億殘疾人，占人口總數的10%左右，其中80%分布在發展中國家。我國目前有殘疾人6000萬，并以每年70—80萬的人口速度增長，如果照這樣的趨勢發展下去，我國將面臨巨大的殘疾人保障問題。他們的生活也因為不同的身體方面缺陷，面臨著種種的危險，安全難以得到保障。而中國的殘疾人事業在近十年間得到了快速發展，無論是在殘疾人領域的法制建設與政策推進方面，還是在殘疾人權益的具體落實方面，均取得了很大的成就。保障殘疾人安全方面的設計與產品，所占的市場份額越來越大，不僅為廣大的殘疾人朋友帶去福音，同時也產生了巨大的社會效益。

2 硬件設計

（1）本設計的主要硬件設備

主控殼里面放置了Arduino主控板、SIM卡模塊和電池模塊通過開關控制，所述開關槽連接著電源模塊，所述電源模塊連接充電口通過USB口充電，主控板通過排線連接傳感器，所述主控板蓋雕刻著盲文，所訴傳感器外殼有傳感器外邊，傳感器底座，傳感器上罩組成。

（2）Arduino主控板

（3）SIM900

SIM模塊是一塊尺寸緊湊的GMS/GPRS模塊的，采用SMT封裝，基于STE單的芯片案，采用ARM926EJ-S構架，性能強大，可以內置客戶應用程序。可廣泛應用于無線POS、電力監控、智能抄表等方面。

（4）設計圖例

為使本設計目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實施例來描述本設計。

如圖1所示，本具體實施方式采用以下技術方案：它包含1、開關槽;2、充電口;3、連接口;4、主控板槽;5、主控板蓋;6、傳感器外邊;7、傳感器底座;8、傳感器上罩。所述主控殼里面放置了Arduino主控板、SIM卡模塊和電池模塊通過開關控制，所述開關槽1連接著電源模塊，所述電源模塊連接充電口2通過USB口充電，主控板通過排線連接傳感器，所述主控板蓋5雕刻著盲文，所訴傳感器外殼有傳感器外邊6，傳感器底座7，傳感器上罩8組成，具體實物圖如圖1所示。

（5）工作原理

使用時，將一種觸感頭帶裝置戴到頭上，打開主控板上的開關開電運行，三個聲納測距模塊每個模塊以90度角度測量，當使用者向前行走的時候每個模塊根據各自的測到的距離提醒使用者向前向左向右等動作，比如有障礙物時候向前向右等傳感器有不同的震動頻率，同時聲音傳感器發出提示聲音，里面的SIM800模塊會在卡機運行的每隔固定的階段定時向上位機發送行走的地點，上位機會根據上傳數據將路徑顯示出。

一種觸感頭帶裝置，其特征在于：開關槽;充電口;連接口;主控板槽;主控板蓋;傳感器外邊;傳感器底座;傳感器上罩。主控殼里面放置了Arduino主控板、SIM卡模塊和電池模塊通過開關控制，所述開關槽連接著電源模塊，所述電源模塊連接充電口通過USB口充電，主控板通過排線連接傳感器，所述主控板蓋雕刻著盲文，所訴傳感器外殼有傳感器外邊，傳感器底座，傳感器上罩組成。

3 軟件設計

（1）功能實現邏輯

首先將SIM900、聲吶測距模塊以及聲音傳感器模塊初始化，然后通過不同模塊的功能進行電壓比較，執行判斷，向使用者進行聲光報警，并進行下一步的測距和方位計算，對使用者進行智能的語音播報，提醒其潛在的危險。為防止本設計過于頻繁報警，影響使用者的正常生活，會產生周期性的中斷，并將SIM模塊發送地址。

（2）聲吶測距與方位計算

1.基本原理：利用接收回波和發射脈沖信號間的時間差來測距的方法。

2.相關物理公式：

4 結果分析

所述觸感頭帶裝置通過三個模塊分散通過排線連接。所述單個模塊里面集成了測距和震動模塊，和聲音傳導模塊，添加了定位系統。現有技術相比，本設計的有益效果為：便于實現輔助殘疾人安全出行，判別危險物，使用方便，安全簡單的操作。隨著物聯網時代的到來，越來越多的智能設備進入到我們的生活之中，替我們解決了生活中的種種困難，從小眾的奢侈品，隨著技術的提升，成本的降低，漸漸融入了人們的生活之中。在未來，這些技術為無論是為殘疾人還是普通人都將帶去巨大的便利，具有巨大的行業發展前景。

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【通聯編輯：唐一東】