一种基于机器人的导盲方法及装置与流程

1.本发明涉及导盲的技术领域，尤其涉及一种基于机器人的导盲方法及装置。


背景技术：

2.盲人是一个社会上比较特殊的群体，由于视障导致自主出行和日常生活的出行都比较困难，同时随着城市建设的步伐的加快与现代交通的发达，复杂的交通场景给视障群体的日常出行带来诸多不便，比如盲道铺设不合理以及盲道被各种共享单车暂用位置，而且过马路的人行道上没有盲道等等，视障群体的“出行难”问题目前正困扰着社会。全世界约有3900万盲人，2亿4600万人患有弱视，然而全球范围内合格的导盲犬数目远少于需求量。另外，一只导盲犬的训练成本高达25000
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30000美元，训练周期长达18个月，而工作寿命仅有8
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10年。截止2020年，我国盲人数量达1731万，列世界之首，但导盲犬在中国的数量不足200只，普及率不到0.001％，我们在日常生活中是不常见，最主要的原因就是不安全，无论是盲道的不走心，还是导盲犬的培养成本很高，有各种各样的因素让盲人实在是“不敢”出门，或者是必须要家人陪同。为此就需要各种各样的方案或措施来降低盲人出行的风险。
3.目前，逐渐提出了新型的解决方案，有智能导盲杖，可穿戴设备的导盲眼镜，导盲背心等，但这些新型设备仍存在不足之处，如智能导盲杖虽然有一定的优点，但是其缺点也十分突出，比如功能单一，无法帮助使用者对紧急情况作出及时应对，另外需要在特定位置铺设电子标签，结合智能导盲杖使用，而且电子标签需要在全球覆盖面较广才有意义，但大部分的地方仍然还是不能去的，限制性太多。这些电子导盲产品包括红外导盲手杖、超声导盲手杖等，都仅限于导盲功能，不具有保证盲人安全等功能，这在一定程度上给盲人造成了行动不便和不安全后果。另外，目前的电子导盲犬多为轮式结构，不适合于复杂地形的导盲，如楼梯和地铁公车等。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提出一种基于机器人的导盲方法及装置，以解决现有技术的以下问题：现有技术的导盲方法仅限于导盲功能，并且不具有保证盲人安全等功能，这在一定程度上给盲人造成了行动不便和不安全后果。
5.本发明实施例的第一技术方案为：
6.一种基于机器人的导盲方法，其用于导盲机器人通过自带的电子牵引绳牵引目标盲人行走，其包括：当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；若是，则根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图，获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；若是，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
7.本发明实施例的第二技术方案为：
8.一种基于机器人的导盲装置，其用于导盲机器人通过自带的电子牵引绳牵引目标盲人行走，其包括：第一判断模块，用于当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；第一获取模块，用于当所述目标盲人已经接触到了所述电子牵引绳时，根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图；第二获取模块，用于获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；第二判断模块，用于根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；导盲操作模块，用于当所述目标盲人当前适合前往所述目的地数据对应的目的地时，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
9.本发明实施例的第三技术方案为：
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
11.当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；若是，则根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图；获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；若是，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
12.本发明实施例的第四技术方案为：
13.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
14.当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；若是，则根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图；获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；若是，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
15.采用本发明实施例，具有如下有益效果：
16.本发明通过根据目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取目标导盲指令对应的目标路线图，再进一步获取目标路线图对应路线的当前天气预报数据和目标盲人对应的目标身体健康数据，然后根据当前天气预报数据和目标身体健康数据，判断目标盲人当前是否适合前往目的地数据对应的目的地，最后若目标盲人当前适合前往目的地数据对应的目的地，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作，具有准确的室内外导盲作用，还可针对盲人群体的身体健康状况和天气情况进行导盲操作，可以在保证盲人安全的前提下进行导盲操作。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.其中：
19.图1为一个实施例中基于机器人的导盲方法一实施方式的实施流程图；
20.图2为一个实施例中基于机器人的导盲装置一实施方式的框架结构图；
21.图3为一个实施例中计算机设备一实施方式的结构框图。
具体实施方式
22.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作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。
23.请参阅图1，结合图1可以得到，本发明实施例的一种基于机器人的导盲方法，用于导盲机器人通过自带的电子牵引绳牵引目标盲人行走，包括以下几个步骤：
24.步骤s101：当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳。
25.在本步骤中，可选地，所述目标盲人通过语音方式向所述导盲机器人输入所述目标导盲指令，所述目标盲人可选通过握住所述电子牵引绳的指定部位，让所述导盲机器人通过所述电子牵引绳牵引着走。本发明可选在电子牵引绳的指定部位设置接触感应传感器，当所述目标盲人握住所述电子牵引绳的指定部位时，接触感应传感器可以感知。
26.步骤s102：若所述目标盲人已经握住所述电子牵引绳，则根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图。
27.其中，若所述目标盲人尚未握住所述电子牵引绳，则语音提示所述目标盲人握住所述电子牵引绳的指定部位。其中，根据当前所述目标盲人的位置和目的地数据对应的目的地，计算出所述目标导盲指令对应的目标路线图。
28.步骤s103：获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据。
29.其中，所述目标盲人在出行前需要考虑天气情况，尤其是要考虑到自身的健康状况，避免在出行路程中发生意外事件。在所述导盲机器人中设置了多种传感器，当目标盲人握住所述电子牵引绳的时候，多种传感器可以获取所述目标盲人的身体健康数据，如心率、血压和血糖等目标健康数据，当这些目标健康数据的范围不在正常范围之内时，不允许所述目标盲人出行。
30.步骤s104：根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地。
31.其中，当天气为阴雨天气以及所述目标盲人的目标身体健康数据异常时，判定所述目标盲人当前不适合前往所述目的地数据对应的目的地。
32.步骤s105：若所述目标盲人当前适合前往所述目的地数据对应的目的地，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
33.其中，若所述目标盲人的目标身体健康数据正常，则所述导盲机器人按照其预设
程序行走，所述电子牵引绳牵引着所述目标盲人前行。
34.在本实施例中，可选地，所述导盲机器人身上贴有反光贴和荧光贴来，以便进一步提高视障人群出行的安全性，反光贴可在车辆等灯光照射下进行反光，荧光贴则可在黑暗中通过白天吸收的光照自发的进行发光。
35.在本实施例中，可选地，所述根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地，包括：
36.第一，根据所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人的身体状况是否适合出行，若所述目标盲人的身体状况不适合出行，则语音提示所述目标盲人不要出行，并自动关闭电源。
37.第二，若所述目标盲人的身体状况适合出行，则进一步判断所述当前天气预报数据对应的天气是否为阴雨天气，阴雨天气不适合室外行走，但适合在室内行走。
38.第三，若所述当前天气预报数据对应的天气不是阴雨天气，则根据所述目的地数据和所述目标路线图，判定所述目标盲人当前适合前往所述目的地数据对应的目的地。
39.在本实施例中，可选地，所述通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作，包括：
40.第一，根据所述目标路线图按照目标预设速度匀速行走，并判断所述电子牵引绳对应的目标牵引拉力是否大于第一拉力且小于第二拉力。
41.其中，当所述电子牵引绳对应的目标牵引拉力大于第一拉力且小于第二拉力时，则说明所述电子牵引绳被所述目标盲人握住，其中第一拉力和第二拉力都是经验阈值，第二拉力是指所述电子牵引绳被被卡在固定物上后产生的最大拉力，或者是所述目标盲人停止不动时所述电子牵引绳产生的最大拉力，而第一拉力则是所述导盲机器人通过所述电子牵引绳牵引所述目标盲人行走的最小拉力。
42.第二，若所述电子牵引绳对应的目标牵引拉力大于第一拉力且小于第二拉力，则保持所述目标预设速度继续行走，直至到达所述目的地数据对应的目的地。
43.在本实施例中，可选地，若所述电子牵引绳对应的目标牵引拉力小于所述第一拉力，则包括：
44.第一，判断所述电子牵引绳是否已经和所述目标盲人脱离接触。其中，若所述电子牵引绳对应的目标牵引拉力小于所述第一拉力，则基本上说明所述电子牵引绳已经脱离所述目标盲人的手，但是还需要进一步证实，可通过所述导盲机器人中设置的多种传感器进行检测和证实。
45.第二，若所述电子牵引绳已经和所述目标盲人脱离接触，则停止前行并提示所述目标盲人重新握住所述电子牵引绳。其中，所述导盲机器人可通过语音提示所述目标盲人重新握住所述电子牵引绳。
46.第三，判断所述目标盲人是否已经重新握住所述电子牵引绳，可通过所述导盲机器人中设置的多种传感器进行检测和判断。
47.第四，若所述目标盲人已经重新握住所述电子牵引绳，则重新按照所述目标预设速度继续行走，直至到达所述目的地数据对应的目的地。
48.在本实施例中，可选地，若所述电子牵引绳对应的目标牵引拉力大于所述第二拉力，则包括：
49.第一，判断所述电子牵引绳是否已经和所述目标盲人脱离接触，如果所述电子牵引绳没有和所述目标盲人脱离接触，则是所述目标盲人此刻处于停止行走的状态，可能已经摔倒或者昏倒，也可能是身体劳累暂停行走。
50.第二，若所述电子牵引绳已经和所述目标盲人脱离接触，则判定所述电子牵引绳已被外物夹持，并停止前行。
51.第三，提示所述目标盲人重新找回并握住所述电子牵引绳。
52.在本实施例中，可选地，所述判断所述电子牵引绳是否已经和所述目标盲人脱离接触之后，还包括：
53.第一，若所述电子牵引绳未与所述目标盲人脱离接触，则停止前行并询问所述目标盲人是否继续前行。
54.第二，根据所述目标盲人的语音指令，停止前行或降低速度继续前行。
55.其中，当所述目标盲人的语音指令为停止前行时，则暂停行走；当所述目标盲人的语音指令为降低速度时，则将行走速度降低后继续匀速行走。
56.其中，当经过预设时长没有接收到所述目标盲人的语音指令时，则判定所述目标盲人已经出现危险症状，并进行警报。
57.在本实施例中，可选地，在所述通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作之后，在未到达所述目的地数据对应的目的地之前，包括：
58.当检测到有路障出现时，停止所述导盲机器人对应的导盲操作，并提示所述目标盲人停止前行。其中，提示可选为语音提示，当绕过路障或者等路障消失后，语音提示所述目标盲人继续前行，这样可以让所述目标盲人在车多人多的环境中得到相当程度的安全保证。
59.请参阅图2，结合图2可以得到，本发明实施例的一种基于机器人的导盲装置100，用于导盲机器人通过自带的电子牵引绳牵引目标盲人行走，其包括：
60.第一判断模块10，用于当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；
61.第一获取模块20，用于当所述目标盲人已经接触到了所述电子牵引绳时，根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图；
62.第二获取模块30，用于获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；
63.第二判断模块40，用于根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；
64.导盲操作模块50，用于当所述目标盲人当前适合前往所述目的地数据对应的目的地时，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
65.在本实施例中，具体地，本发明基于四足机器人(即导盲机器人)进行功能设计，硬件系统架构可分为四足机器人和其他相关硬件。首先四足机器人内嵌多目深度智能深度相机和边缘计算主控板，增设其他硬件设备包括slam激光雷达模块、gps模块、多元传感器模块、通信模块、音频输入输出模块、电子牵引绳等。
66.本发明四足机器人的功能实现如下所示：
67.其中，多目深度相机配合四足机器人深度学习算法实现视觉避障与精准识别，主
控可分为内置运动内部主控和感知主控，内部主控连接自身机械结构进行运动，感知主控连接外部视觉与多元传感信息；slam激光雷达模块负责对室内进行场景地图构建，完成空间路线规划；gps模块负责定位，连接导航软件(高德地图、百度地图等)可进行指定路线导航；多元传感器模块负责收集场景空间其他信息(如气体、温度等)，更好地感知周围环境；通信模块负责建立通信管道便于与云端数据交互；音频输入输出模块负责将必要语音信息播送实现语音交互，如路面导航提示信息与危险警报信息。搭载力传感器的电子牵引绳实时监测绳子处于紧绷或是松弛状态来反馈数据给主控进而确定是否牵引盲人走动。通过多元硬件模块、相关运动与视觉深度学习算法实现整体的导盲功能以达到最大程度的满足盲人的日常生活以及自主出行等。
68.图3示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是终端，也可以是服务器。如图3所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现上述的基于机器人的导盲方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行上述的基于机器人的导盲方法。本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
69.在另一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
70.当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；若是，则根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图，获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；若是，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
71.在另一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
72.当接收到来自所述目标盲人的目标导盲指令时，判断所述目标盲人是否已经握住所述电子牵引绳；若是，则根据所述目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取所述目标导盲指令对应的目标路线图，获取所述目标路线图对应路线的当前天气预报数据和所述目标盲人对应的目标身体健康数据；根据所述当前天气预报数据和所述目标身体健康数据，判断所述目标盲人当前是否适合前往所述目的地数据对应的目的地；若是，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作。
73.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编
程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
74.本发明实施例通过根据目标导盲指令对应包含的目的地数据，获取目标导盲指令对应的目标路线图，再进一步获取目标路线图对应路线的当前天气预报数据和目标盲人对应的目标身体健康数据，然后根据当前天气预报数据和目标身体健康数据，判断目标盲人当前是否适合前往目的地数据对应的目的地，最后若目标盲人当前适合前往目的地数据对应的目的地，则通过所述电子牵引绳对所述目标盲人进行导盲操作，具有准确的室内外导盲作用，还可针对盲人群体的身体健康状况和天气情况进行导盲操作，可以在保证盲人安全的前提下进行导盲操作。
75.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
76.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。