基于GPS和Arduino的智能语音导盲仪

程超　江逸豪

摘 要 基于GPS和Arduino设计了一款智能语音导盲仪。利用3D打印制作导盲仪的外壳部件，利用GPS定位、超声波传感器等电子元器件与Arduino结合，实现人机交互，记忆路线，爬楼避障和安全提醒的功能。

关键词 智能语音 导盲仪 Arduino GPS

中图分类号：TH789 文献标识码：A

当今社会，随着盲人数量的不断增加，导盲设备的需求也越来越大，市场上主流的导盲设备有超声波导盲仪、穿戴式导盲仪、移动式机器人和导引式手仗，但已无法满足人们的个性化需求；使用导盲犬却不能去任意目的地；一些复杂地形，使用者的活动都会受到限制，如楼梯或斜坡，安全性也不高。因此我们设计了一款智能语音导盲仪，该导盲仪结合了现今四大导盲仪的优点，可以语音控制，也能记录行走路线，也能实现复杂路况下的行走。

1设计说明与原理

该导盲仪模型如图1所示：（a）为导盲仪主体的模型图；（b）是该导盲仪的主体结构；（c）是导盲仪的外壳部分；（d）是机械脚；（e）为机械脚的连接件。该导盲仪为一辆具有三支机械臂的小车，这三条机械臂的下方都配置着一对轮子，另外配置着AI人工智能、GPS导航芯片、超声波测距模块、蓝牙模块、蓝牙耳机、光敏电阻、高强度可伸缩绳索、3.7V航模用电池。

1.1机械臂和语音交互模块

三支配置轮子的机械臂，当导盲仪行走在普通路面时机械臂活动关节锁定，轮子活动关节打开，使用轮子前行，稳定安全且省电。不平整的路面行驶时，如楼梯，斜坡，坑洼等，三支机械臂的锁定会打开，机械臂下方的轮子锁定。

在装置里加上AI模块实现语音交互功能，减少使用者因无人陪伴而产生的空虚感。并且通过语音识别模块对使用者的指令进行识别。

1.2 GPS导航定位和超声波测距

利用GPS导航系统，确定目的地后生成最优化路线，随后将指令传给使用者，并记录行走线路和实时反馈。导盲仪上设有多方向超声波传感器，遇到障碍物，发出停止行走指令，并重新生成路线。此时固定的绳索打开，导盲仪将预定的路线行走一遍，实时反馈给使用者确保能顺利通过。

1.3通信和安全提醒模块

内置蓝牙模块，使用者佩戴蓝牙耳机实现人机交互功能。当光敏传感器检测到在光线暗的场所行走时，会点亮导盲仪上的红色LED灯，闪烁以达到提醒作用。

2分析和总结

使用者佩戴蓝牙耳机，手握可伸缩绳索，确定好目的地，导盲仪将路线反馈给使用者。

行走过程中不断更新位置和路线达到实时反馈。若探测到障碍物，振动模块工作，并发出停止指令，随后打开可伸缩绳索的伸缩限制，导盲仪对该路线进行穿过测试，确保使用者可以安全通过。复杂地形，导盲仪先停止，打开可伸缩繩索上的振动模块，关闭可伸缩绳索的伸缩限制，关闭三支机械臂的活动锁定，打开机械臂下方三个轮子的锁定，通过机械臂爬行找到安全最优通行的路线，并提醒使用者。

设计的智能语音导盲仪将现今四种主流导盲设备的优点结合起来。实现了语音交互，GPS导航定位，记录行走路线的功能；利用超声波传感模块和三支可活动机械臂，实现爬楼，避障功能；加入LED灯光模块实现安全提醒，避免行走中被撞的情况发生。对于如何能快速找到该导盲仪还值得去研究。该导盲仪成本的可控性和操作的简便性，为盲人的出行提供了很大的便利。

参考文献

[1] 张超.基于单片机的超声波导盲杖设计研究[J].科技信息，2014（04）：136.

[2] 余震.论智能盲人导航腰带[J].才智，2018（11）：219-220.

[3] 周岩，徐成波.基于超声波的智能语音导盲小车[J].电脑与电信，2013（12）：30-32.

[4] 张新乔，李强，徐振中等.基于GPS/GSM的智能导盲手杖设计[J].南方农机，2015，46（12）：68.