基于GPS\GPRS\RFID的导盲机器人室外导航系统关键技术研究

摘要

导盲机器人是专为盲人等视障人员所研制开发的环境行走导向辅助工具。随着我国视力障碍者的数量逐渐增多，而视力障碍者一般只能利用自身的触觉和听觉来感知外在的环境信息，所获取的环境信息非常有限，给其日常生活带来许多不便。因此，研制出一款适合视力障碍者在室外辅助行走的导盲机器人是解决他们当今最基本、最迫切的问题之一。
　　本文在综合当前导盲机器人所用关键技术的基础上，提出了一种导盲机器人在室外环境下行走、导航及实时监控为一体化的设计方案。该系统以自行研发的导盲机器人为硬件载体，配备有导航手柄、超声波传感器、语音识别模块、RFID模块、GPS模块、GPRS模块和视觉模块。在充分考虑到人机交互功能的基础上，最大限度为盲人在室外提供行走导航服务。机器人在室外行走过程中，通过视觉摄像头不断获取路面道路信息，提取相关导航参数为机器人提供导航。同时，超声波传感器和RFID模块实时检测前方的环境信息，为机器人避障及周围环境识别提供依据；GPS模块不断接收卫星所传送过来的导航信息，使机器人能够实现实时定位，并可通过GPRS模块发送到远程监控服务平台，使远程端能够实时监控机器人的行走动态及轨迹；远程监控服务平台也可通过网络将相应的导航信息发送到机器人上，从而指导机器人的前行。语音模块的应用使盲人能够用语音轻松地实现与机器人的交流，充分体现出了人机交互便捷的功能。
　　在上述理论研究可行性的基础上，本文针对导盲机器人实验样机分别进行了GPS卫星定位信息的提取、GPRS通信模块的短信息发送接收与GPRS网络数据发送与接收、RFID标签数据接收提取、出行路径规划等实验；同时基于VB6.0软件平台设计开发了导盲机器人远程监控服务平台软件，成功实现了基于GPRS网络的数据发送与接收、机器人行走状态的实时监控、远程控制及提供导航信息服务等相关功能。通过上述一系列功能的成功实现与稳定运作，从而验证了导盲机器人整体系统运行的可行性。

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第1章 绪论

1. 1课题研究背景和意义

1. 2课题国内外发展状况

1. 3课题关键技术研究

1. 4论文主要内容和结构

第2章 导盲机器人总体平台设计

2. 1 机器人总体功能方案

2. 2 机器人总体控制方案

2. 3 机器人各功能单元设计方案

第3章 导盲机器人室外定位及远程通信

3. 1 室外GP S定位

3. 2 机器人对定位信息的反馈方案

3.3 GPRS远程通信

第4章 导盲机器人室外导航及路径规划

4. 1 普通行走道路的识别

4. 2 盲道及斑马线的识别

4.3 dijkstra算法最优路径选择

第5章 机器人控制软件及远程监控软件设计与实验

5. 1 导盲机器人实验样机及上位机控制软件简介

5. 2 导盲机器人远程监控软件

5. 3 导盲机器人运行试验

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目

1. 攻读硕士期间取得的学术成果

2. 攻读硕士学位期间参与的主要科研项目

致谢