电子导盲犬设计文档
电子导盲犬可行性研究报告
电子导盲犬可行性研究报告摘要本研究旨在探索和评估电子导盲犬作为一种可行的替代品，用于帮助视力受损的人进行导航。
通过使用现有的技术和算法，电子导盲犬能够识别环境中的障碍物，并引导用户避开这些障碍物，以确保他们的安全。
本报告对电子导盲犬的可行性进行了详细的研究和分析，并提出了进一步改进和发展的建议。
1. 引言1.1 背景视力受损是一种常见的健康问题，对受影响人群的生活产生了重大影响。
传统的导盲方法主要依赖导盲犬，但由于培训周期长、成本高昂和需求超过供给等因素，导致很多人无法获得导盲犬的帮助。
因此，研究开发一种替代品，如电子导盲犬，以提供更广泛的帮助是很有必要的。
1.2 目标本研究的目标是评估电子导盲犬的可行性，并通过使用现有的技术和算法来确定其在导航和避障方面的效果。
我们希望通过本研究，为开发更可靠和功能更强大的电子导盲犬提供参考和指导。
2. 方法2.1 设计本研究采用了以下步骤和方法进行电子导盲犬的可行性研究：1.收集数据：使用激光雷达和摄像头等传感器，收集在不同环境中的障碍物数据。
2.数据处理和分析：通过使用计算机视觉算法和深度学习技术，对收集到的数据进行处理和分析，以识别和分类障碍物。
3.系统开发：基于数据的分析结果，开发出一套电子导盲犬系统，用于实时导航和避障。
4.实验评估：通过在真实环境中进行实验，评估电子导盲犬系统的性能和效果。
2.2 数据收集和处理我们在不同的环境中使用了激光雷达和摄像头等传感器来收集数据。
其中，激光雷达用于获取环境的三维结构信息，而摄像头则用于获取障碍物的视觉特征。
收集到的数据经过预处理和特征提取后，被用于训练和优化算法模型。
2.3 系统开发和实验评估基于收集到的数据和算法模型，我们开发了一套电子导盲犬系统。
该系统由硬件和软件组成，硬件包括传感器设备和导航装置，而软件包括算法模型和用户界面。
我们在真实环境中进行了一系列实验，评估电子导盲犬系统的表现和效果。
实验结果表明，该系统能够准确识别障碍物，并通过引导用户绕过这些障碍物来实现可靠的导航。
电子导盲犬设计文档
电子导盲犬设计文档一、任务：目标、环境、需求、局限目标：能够帮助盲人朋友确定自己所在的位置，并且帮助盲人朋友安全顺利地到达目的地。
可使盲人朋友生活更加安全、自由、便捷。
环境：通过智能小车上安装的arm9处理器。
来实现全部的功能。
需求：1、能前后左右移动；2、可测速、限速、变速；3、可动态壁障；4、能够识别简单的标志；5、可定位，发出简单的提示，识别简单的语音。
局限：不能像正常导盲犬那样很好的跟盲人朋友进行沟通，协调。
二、总体设计控制功能主要是基于arm9的多功能处理器实验板，外接被控设备。
通过接收外部的信息来实时的控制电子导盲犬的功能，比如定位、转向、语音提示等等。
各个模块的开发单独进行的，但功能又不是独立了，因为还要协调其他模块才能使小车更好的协调。
各个模块是并行工作了，就是说启动后，小车就可以行进，超声波模块就进行测距、测速；图像采集模块就已通过摄像头在采集图像数据；GPS模块也实现定位的功能等。
1、处理流程：2、控制框架图和接口设计如下：二、模块设计：1、超声波模块：主要是为了及时发现障碍物。
通过发送和接收超声波两个阶段，经处理器计算后测定障碍物是否处于规定范围内，进而判断是否要报警。
如果处于警戒线内，则通过扬声器发出报警声。
随着障碍物的接近，提高报警强度。
处理器还可根据此模块收集的数据控制电机的变速转向，进而绕过障碍物。
流程如下：2、GPS 模块：该模块的功能是精确定位，并且通过扬声器告知盲人朋友当前的位置。
实现方式是通过GPS的天线发射并接收数据，并对接收到的数据进行处理。
再与内置的电子地图相结合，计算出当前的位置。
该模块是把gps传感器与mini2440实验板的UART（通用异步接收发送装置）连接。
软件实现的关键两部是对从UART接收的数据进行处理和如何把处理的结果与内置的地图相结合实现语音定位。
此模块还可以与指南针模块相结合，指定小车具体的行进路线。
流程如下：3、图像采集模块：该某快主要是为了采集简单的图像标记，比如红绿灯标志。
导盲机械狗的研究与设计
导盲机械狗的研究与设计摘要：本文构建了一个应用与导盲和搜寻的基于物联网的智能机械狗系统，使用YOLOv5单阶段目标检测算法通过局域网对机械狗传输的图像进行识别。
通过模仿狗的步态以提高机械狗行走的稳定性和腿运动的平滑度。
关键词：四足机器人；导盲；APP物联网资助项目：2022年自治区级大学生创新训练项目“导盲机械狗”，项目编号S202110595270。
人类和自然界的动物都经过了亿万年的进化，在进化的过程中腿足成为这些动物们非常重要的移动工具，可见，四足机器人应对复杂地形的能力相比于轮式机器人是有一定优势的。
其外形模仿四足动物，可以自主行走，具有类生物属性，能够行走在不同的地理环境中，完成多种复杂的运动，比如说可以代替导盲犬来为盲人提供出行的便利。
直至今日，我们在日常生活中仍然很少见到盲人，但据2021年统计我国的视障人士数量为1731万，由此可见，绝大部分的盲人都不具备出行的条件。
据《2020宠物行业白皮书》数据显示[1]，2020年我国宠物犬数量为5222万，然而导盲犬仅有200只。
而利用导盲犬引导是目前盲人主要的出行方式，培养导盲犬的过程是非常艰难的，耗资巨大，导盲犬的工作也会有很多不确定因素的干扰，这也导致了盲人的出行问题不能很好的解决。
因此，开发出一款用于导盲的机械狗对残疾人的出行具有重大意义，其市场前景广阔。
1 智能机械狗总体设计智能机械狗主要由机械结构、硬件电路系统、软件系统，运动学算法四部分组成，具体从盲人实际需求出发，确立了整体设计方案以及必要的基本功能和一些拓展功能，三维建模如图1所示。
图1 智能机械狗三维模型2 智能机械狗结构设计（1）机械狗腿部设计。
如图2所示，采用推杆，舵盘结构模拟狗的肌肉减少了大腿处舵机的承重，使关节部分更易产生爆发力和加速度。
足部和大腿由小腿和连杆共同连接、形成平行四边形结构，可保持脚掌与大腿的相对平行，此设计仅用一台舵机控制大腿与小腿的转动就可实现狗爪的上下移动功能；在大腿和髋骨处也放置两台舵机分别控制大腿的前后转动和左右转动，这样在三台舵机的控制下即可实现机器狗爪尖在一定的三维空间内自由移动，这里在关节处增加一组减速齿轮可更好的控制关节转动。
电子导盲犬项目实施方案
电子导盲犬项目实施方案背景介绍随着科技的不断发展，人们对于改善盲人生活质量的需求也越来越迫切。
传统的导盲犬虽然在帮助盲人行动方面起到了重要作用，但是也存在着一些问题，比如训练费用昂贵、训练周期长、无法适应一些特殊环境等。
因此，电子导盲犬项目应运而生，它利用先进的科技手段来辅助盲人行动，为盲人提供更便捷、安全的出行体验。
项目目标电子导盲犬项目的目标是研发一种能够辅助盲人行动的智能设备，通过声音、震动等方式引导盲人行进，帮助他们避开障碍物、识别环境，并提供导航功能，让盲人能够更加自主地进行出行。
项目实施方案1. 技术研发首先，电子导盲犬项目需要进行技术研发，研发团队需要结合人工智能、传感器技术等先进技术，设计出一种能够精准感知周围环境并与盲人进行交互的智能设备。
该设备需要能够识别各种障碍物，并能够根据环境变化做出相应的提示和引导。
2. 用户需求调研在研发过程中，需要与盲人用户进行充分的沟通和调研，了解他们在日常生活中遇到的实际问题和需求，以便更好地设计出符合实际需求的电子导盲犬设备。
用户需求调研将为项目提供重要的指导和反馈，确保最终的产品能够真正满足盲人的实际需求。
3. 设备测试在研发出初步方案后，需要进行设备的实地测试。
测试过程中需要模拟各种不同的环境和场景，验证设备的准确性、稳定性和实用性。
通过测试，及时发现并解决设备存在的问题，不断改进和完善设备的功能和性能。
4. 用户培训一旦设备研发完成并投入使用，就需要对盲人用户进行培训，教导他们如何正确使用电子导盲犬设备。
培训内容包括设备的功能介绍、使用方法、注意事项等，以确保盲人用户能够熟练地使用设备，并能够在实际生活中获得帮助。
5. 后续跟踪和维护项目实施后，需要建立健全的后续跟踪和维护机制。
定期对设备进行维护和检修，及时解决设备出现的问题。
同时，需要与用户保持密切的联系，收集用户的反馈意见，及时了解设备的使用情况和存在的问题，以便进行改进和优化。
项目成果通过以上实施方案，电子导盲犬项目将能够研发出一种能够有效辅助盲人行动的智能设备，为盲人提供更加便捷、安全的出行体验。
基于北斗卫星导航系统的电子导盲犬的开发及应用
基于北斗卫星导航系统的电子导盲犬的开发及应用近年来，随着科技的发展，很多残疾人的生活质量得到了很大的提升。
其中，视力残疾人的生活质量是最需要提高的一个方面。
为了改善视力残疾人的生活质量，开发出一种基于北斗卫星导航系统的电子导盲犬已经成为了研究的热点之一。
电子导盲犬是一种基于北斗卫星导航系统和人工智能技术开发的一种无声导航器材，其可以为盲人提供可靠的导航功能。
它可以感知环境，判断情况，引导盲人前进，并可以及时告知盲人前方是否有障碍物。
这个无声的导航器材内部通过嵌入式设备来接收北斗卫星导航系统的信号，并通过传感器获取周围环境的信息，然后将这些信息通过蜂鸣器，振动器等多种方式实时的反馈给盲人，从而实现完美的导航目的。
电子导盲犬的开发，主要涉及以下几个方面的研究：首先是需要开发一套科学、可靠的算法，来评估和反馈不同障碍物的信息，比如墙壁、障碍物，以及行走的路线。
其次，还需要整合北斗卫星导航系统的技术，来确保导航的精准度和稳定性。
再次，开发者需要利用深度学习技术来训练自主的神经网络，更好地提高既有的推断能力，从而更好的为盲人提供服务。
电子导盲犬的应用前景非常广阔，首先在市场需求上，据悉,我国视力残疾人人数超过8600万，而目前现有的导盲设备在功能、体积、舒适性等方面还有很大的提升空间。
因而，具有人工智能、无线传输、北斗卫星导航等高新技术应用，且可以持续升级完善的电子导盲犬将会是未来市场的宠儿。
总之，电子导盲犬的开发，与推广应用都是残疾人事业的重大推动力量。
其可以改善盲人的生活质量，帮助他们更好地融入社会，并为包括学校、街道、公交、机场等地方在内多方场所，提供更加广阔的无障碍通行服务。
为了使更多的盲人可以得到帮助，我们必须持续推广，完善电子导盲犬的技术，扩大开发规模，在科技、生活与社会服务方面实现更加全面深入的应用与推广。
电子导盲犬项目实施方案
电子导盲犬项目实施方案1. 项目背景在现代社会中，视障人士在日常生活中面临许多困难和挑战。
为了解决他们的出行问题，通过技术手段提供便利和支持，本项目推出了电子导盲犬项目。
2. 项目目标2.1 提供视障人士的导引和支持，增强他们的独立性和自信心。
2.2 利用技术手段替代传统导盲犬，减少对动物资源的依赖。
2.3 通过电子设备的配备，使得导盲犬服务更加便捷和智能化。
3. 项目内容3.1 硬件设备为视障人士提供一套包括智能手环、声音感应器和无线耳机等硬件设备。
智能手环通过触摸屏幕和按键等方式与用户进行交互，声音感应器用于探测周围环境的障碍物，并通过声音提示进行提醒，无线耳机则用于传递导引信息。
3.2 软件系统开发一款专门的App软件，通过与硬件设备进行连接，实现导盲功能。
软件界面简洁明了，操作便捷，有可视化提示，能够满足不同视障人士的需求。
4. 项目实施步骤4.1 前期准备4.1.1 成立项目组，明确项目的组织架构和责任分工。
4.1.2 调研市场需求，进行竞品分析，制定项目实施的具体方案和时间计划。
4.2 硬件设备开发4.2.1 设计硬件设备的外观和功能，并进行原型制作和测试。
4.2.2 完善硬件设备的制造流程，确保产品的质量和稳定性。
4.2.3 进行用户测试和反馈收集，对设备进行改进和优化。
4.3 软件开发4.3.1 确定软件的功能需求和用户界面设计。
4.3.2 进行软件的编码和测试，确保软件的稳定性和兼容性。
4.3.3 进行用户测试和反馈收集，对软件进行改进和优化。
4.4 试点实施4.4.1 选择一定数量的视障人士作为试点用户，配备硬件设备并安装软件。
4.4.2 对试点用户进行培训和指导，确保他们能够正确使用设备和软件。
4.4.3 收集试点用户的使用反馈和建议，做好相关记录和整理。
4.5 推广和应用4.5.1 完善项目宣传材料，进行推广活动，增加项目的知名度和影响力。
4.5.2 向相关单位和机构推介项目，并与其合作开展电子导盲犬服务。
基于Nano的机器导盲犬
基于Nano的机器导盲犬摘要在四足机器人快速发展的今天，导盲这个领域仍然是少数人注意到的。
而设计并制作一台可以自动识别路况并实现导盲功能的导盲犬可以为盲人出行起到极大地作用。
本项目旨在制作一台用无刷电机、电调和磁编码器进行行走方式的控制，再加上环境温湿度、光照等模块的使用，使得使用者可以及时了解当前环境，并且可以存储地图路线，获取实时画面之后进行危险检测、路况分析。
激光雷达构建地图，实现寻路。
关键词：导盲，路况识别，传感器引言随着科技的飞速发展，人们的生活已经进入了智能化时代，智能家居、智能手环的不断更新，无人驾驶已经在研发的道路上越来越成熟。
科技在逐渐造福人类，但同时也有科技还未深入实现的地方，例如机器导盲的实现。
1 国内外研究现状目前来自不同国家的主流四足仿生机器人特点突出，技术先进，其中包括：美国的Spot系列机器狗、“阿尔法狗”、第三代“猎豹”机器人；瑞士的“ANYmal”以及中国的四足仿生机器人，目前“波士顿动力”机器人已经在市场上销售，值得一提的是，国内的四足仿生机器人的上游供应商在电机、电控、电池积累了丰富的经验和技术，例如小象电动；下游已在物资运输、火力打击、侦察引导、巡视、教育、快递等领域进行测试。
第三代猎豹机器人（Cheetah 3）由麻省理工学院研制，可以实现跳跃、在崎岖的地形驰骋或爬上堆满杂物的楼梯，并在遇到突然的猛拉、推搡时能迅速恢复其平衡。
令人惊讶的是，它实现这些动作不依靠视觉和任何外部传感器，全凭控制算法，能轻松爬上满是障碍物的楼梯，在突然被猛推或猛拉时迅速恢复平衡。
我国虽然研发机器人起步落后，但研发速度快，牢牢抓住电机、电控、电池为核心的生产研发电动机器人的三大要素，以小象电动自主研发的一体化机器人电驱动关节电机为基础，为国产智慧的四组仿生机器人提供了可能。
目前已经完成四足仿真机器人的研发试验和生产，用于物资运输、巡视、教育、快递等领域。
2 项目内容设计并制作一只基于Nano和STM32F407单片机的机器导盲犬，导盲犬共分为两部分：一部分是基础功能的实现，使用STM32F407开发板以及使用无刷电机、电调和磁编码器进行行走方式的控制，再加上环境温湿度、光照等模块的使用，同时使用语音模块实现使用者的语音输入与导盲犬的语音输出，使得使用者可以及时了解当前环境。
导盲犬
研究内容
智能导盲犬属于服务机器人范畴，它通过 自身的传感器对周围环境进行探测，然后 反馈给自己本身，从而改变自己的路径来 规避障碍。视觉障碍者利用智能导盲犬能 够成功避开障碍，可以顺利到达目的地， 从而弥补他们视觉信息的缺失。
实现原理
当目标点位于障碍物左(右) 侧时,则导盲犬 左(右) 转,当目标点在导盲犬正前方且障碍 物距离导盲犬很近时,则导盲犬需根据它的 左侧和右侧的环境信息来决定左转还是右 转。当左侧障碍物距离大于右侧障碍物距 离时,导盲犬选择向左转,因为左转比较安全, 反之向右转。
组员：
基于模糊控制的智能导盲犬
系统数学开题报告
目录
研究背景
研究内容 实现原理
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பைடு நூலகம்
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研究背景
1、世界上视觉障碍者数量众多,而他们只能用60%的感觉来 获取经验。因而智能导盲犬的设计对于视觉障碍者的帮助 是很大的。 2、随着科学技术的不断成熟和发展,人们对机器人的需求不 应该停留在仅仅满足于工业自动化生产,而应该把更多的注 意力转移到为人类的生活服务上来。 3、智能导盲犬是机器人的发展趋势,各种控制算法的开发与 应用也为智能化提供了更多的实现方式。其中,模糊控制方 法在智能导盲犬的控制中得到了很好的应用。
示例图： 障碍物
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一、任务：目标、环境、需求、局限
目标：能够帮助盲人朋友确定自己所在的位置，并且帮助盲人朋友安全顺利地到达目的地。
可使盲人朋友生活更加安全、自由、便捷。
环境：通过智能小车上安装的arm9处理器。
来实现全部的功能。
需求：1、能前后左右移动；2、可测速、限速、变速；3、可动态壁障；4、能够识别简单的标志；5、可定位，发出简单的提示，识别简单的语音。
局限：不能像正常导盲犬那样很好的跟盲人朋友进行沟通，协调。
二、总体设计
控制功能主要是基于arm9的多功能处理器实验板，外接被控设备。
通过接收外部的信息来实时的控制电子导盲犬的功能，比如定位、转向、语音提示等等。
各个模块的开发单独进行的，但功能又不是独立了，因为还要协调其他模块才能使小车更好的协调。
各个模块是并行工作了，就是说启动后，小车就可以行进，超声波模块就进行测距、测速；
图像采集模块就已通过摄像头在采集图像数据；GPS模块也实现定位的功能等。
1、处理流程：
2、控制框架图和接口设计如下：
二、模块设计：
1、超声波模块：
主要是为了及时发现障碍物。
通过发送和接收超声波两个阶段，经处理器计算后测定障碍物是否处于规定范围内，进而判断是否要报警。
如果处于警戒线内，则通过扬声器发出报警声。
随着障碍物的接近，提高报警强度。
处理器还可根据此模块收集的数据控制电机的变速转向，进而绕过障碍物。
流程如下：
2、GPS 模块：
该模块的功能是精确定位，并且通过扬声器告知盲人朋友当前的位置。
实现方式是通过GPS的天线发射并接收数据，并对接收到的数据进行处理。
再与内置的电子地图相结合，计算出当前的位置。
该模块是把gps传感器与mini2440实验板的UART（通用异步接收发送装置）连接。
软件实现的关键两部是对从UART接收的数据进行处理和如何把处理的结果与内置的地图相结合实现语音定位。
此模块还可以与指南针模块相结合，指定小车具体的行进路线。
流程如下：
3、图像采集模块：
该某快主要是为了采集简单的图像标记，比如红绿灯标志。
实现方式是同样是通过UART串口来实现，其外接摄像头装置。
由于现在的摄像头芯片中基本都已经集成了A/D 转换装置，所以只需对接收到的数据进行分析样本就行了。
判断出是什么标记，进而发出声音信号提示盲人朋友。
红绿灯采集流程如下：
4、测速模块：
该模块主要是为了检测并控制小车的速度。
使之能够和盲人朋友达到同步。
主要实现方法是通过在车轮内侧安置黑白相间的光栅，再通过光栅传感器对其进行扫描。
对所获得的数据计算出车轮的转速，进而计算出小车的速度。
如果太大或太小，就可以通过PWM调制处理器输出的脉冲宽度来调节电机的转速。
因为步进电机是受脉冲信号控制的。
还可根据盲人朋友的要求适当的改变速度。
流程图：
5、电机模块：
该模块主要是实现驱动小车的行驶。
实现方式是通过处理器的通用输入输出接口（GPIO）外接L298N驱动模块，再由L298N 控制步进电机的转向、转速。
控制信号是脉冲信号，可以通过改变脉冲信号的宽度控制电机的转速；通过改变脉冲信号的电平控制电机的转向。
电机和实验板的连接如下：
控制流程如下：
三、预期结果
以开发板为基础进行研究和开发，外接必要的部件。
通过自己开发相应的应用软件。
实现基本的功能，如果开发顺利，还可以适当的加入一些其他的功能呢，使系统功能更加丰富，稳定。
开发出一款真正人性化的电子导盲犬。
四、计划安排
各人员分工负责，每个人负责不通的模块，使各模块并行进行，加快开发进度。
近期任务为：
九月份实现小车驱动开发；
十月份完成GPS模块和数据采集模块的开发
人员分工如下:
电机驱动模块：陈华云、吴迪玮
GPS模块：陈贵添、陈婷婷
数据采集模块：简小青、陈小锦。