一种深度信息感知脑机融合避障导航装置.pdf

本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置，涉及一种利用深度感知信息来躲避障碍物，并完成导航功能的装置，属于医疗辅助设备及智能机器人领域，其特征是：定位导航装置置于无线信号发射接收装置的正下方，中央处理器置于下固定盒的中间部位，且位于系统设置器的下方，图形处理器置于中央处理器的右侧，随机访问存储器置于图形处理器的正下方，固定存储器置于中央处理器的左侧，感知装置电源置于安全预警指示灯的左侧，无线通讯器置于感知装置电源的左侧，红外深度传感器位于无线通讯器的左侧，信息感知控制器置于感知箱的最左端，左双目摄像机和右双目摄像机分别置于信息感知控制器的右侧和红外深度传感器的左侧。

权利要求书
1.  一种深度信息感知脑机融合避障导航装置，其特征是：安全指示灯和外放语音提示器分别置于下固定盒上，且通过数据线与中央处理器相连，无线信号发射接收装置位于下固定盒的左上方，定位导航装置置于无线信号发射接收装置的正下方，系统设置器置于定位导航装置的右侧，且位于外放语音提示器的下方，中央处理器置于下固定盒的中间部位，且位于系统设置器的下方，图形处理器置于中央处理器的右侧，且通过数据线与中央处理器相连接，随机访问存储器置于图形处理器的正下方，且通过数据线与中央处理器相连接，固定存储器置于中央处理器的左侧，且通过数据线与中央处理器相连接，蓄电装置置于下固定盒的底部，且位于中央处理器的正下方，数据处理装置充电接口置于蓄电装置的左下方，数据处理装置电源开关置于上固定盒的右上方，且与上固定盒的外侧相连接，外放语音提示器置于上固定盒的上部，显示器置于上固定盒的中间位置，音量控制器置于上固定盒的右上侧，且与上固定盒的外侧相连接，设置键盘置于显示器的正下方，盲文设置按钮置于设置键盘上，固定装置置于下固定盒的背面，感知装置电源开关置于感知箱右部外侧，安全预警指示灯置于感知箱内部的最右端，感知装置电源置于安全预警指示灯的左侧，无线通讯器置于感知装置电源的左侧，红外深度传感器位于无线通讯器的左侧，信息感知控制器置于感知箱的最左端，左双目摄像机和右双目摄像机分别置于信息感知控制器的右侧和红外深度传感器的左侧，其中，安全预警指示灯、无线通讯器、感知装置电源、红外深度传感器、信息感知控制器、左双目摄像机和右双目摄像机使用感知装置数据线相连接，固定框置于感知箱的上方与感知箱的上侧相连接，提示器旋转轴置于固定框的左侧，连接固定框和提示器连接轴，振动预警器和语音提示器置于提示器连接轴末端，提示器连接轴另一端连接提示器旋转轴，振动预警器和语音提示器通过提示器连接轴内的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，麦克风旋转轴一端置于固定框的右侧，麦克风旋转轴另一端连接麦克风连接轴，麦克风连接轴的另一端连接麦克风，麦克风通过麦克风连接轴中的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，脑机接口电磁线号发射器置于固定框的左侧端点，并通过固定框内的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，感知装置充电接口置于固定框的右侧端点，并通过固定框内的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，脑机接口电磁信号接收器置于人体视觉皮层上。

说明书一种深度信息感知脑机融合避障导航装置
技术领域
本发明一种深度信息感知避障导航装置，涉及一种利用深度感知信息来躲避障碍物，并完成导航功能的装置，属于医疗辅助设备及智能机器人领域。特别涉及将深度感知信息通过脑机接口来将感知信号传送给大脑，并整合导航信息来实现较为精准可靠的障碍物躲避功能。
背景技术
目前，国内外应用较多的导航装置主要是针对感知能力较为健全的人，如车载GPS导航和手机导航等，并没有针对先天或后天失明的残疾人而设计的导航装置。而部分可用于提高残疾人感知能力的装置的使用也非常不方便，反而增加了盲人的生活负担，而且该类装置并没有整合现有的导航地图的数据，无法提供可靠的导航信息。适用于机器或感知能力健全的人的导航装置，无法直接应用于感知能力缺失的盲人的导航和避障。如果，不能适应盲人的特定条件自然也就无法提供准确可靠的导航功能，并重构盲人部分感知能力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置，提供了一种可用于深度信息感知、通过融合脑机接口实现感知能力重建并整合导航地图数据来实现避障导航的装置，该装置可以更好的适用于盲人的避障导航和感知能力重建，提供更加可靠和精准的避障导航功能。
本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置是这样实现的：本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置由数据处理装置、信息感知装置和感知重建装置组成，数据处理装置由安全指示灯、外放语音提示器、系统设置器、图形处理器、随机访问存储器、数据处理装置充电接口、蓄电装置、固定存储器、中央处理器、定位导航装置、无线信号发射接收装置、下固定盒、数据线、音量控制器、设置键盘、盲文设置按钮、显示器、上固定盒、数据处理装置电源开关和固定装置组成，安全指示灯和外放语音提示器分别置于下固定盒上，且通过数据线与中央处理器相连，无线信号发射接收装置位于下固定盒的左上方，定位导航装置置于无线信号发射接收装置的正下方，系统设置器置于定位导航装置的右侧，且位于外放语音提示器的下方，中央处理器置于下固定盒的中间部位，且位于系统设置器的下方，图形处理器置于中央处理器的右侧，且通过数据线与中央处理器相连接，随机访问存储器置于图形处理器的正下方，且通过数据线与中央处理器相连接，固定存储器置于中央处理器的左侧，且通过数据线与中央处理器相连接，蓄电装置置于下固定盒的底部，且位于中央处理器的正下方，数据处理装置充电接口置于蓄电装置的左下方，数据处理装置电源开关置于上固定盒的右上方，且与上固定盒的外侧相连接，外放语音提示器置于上固定盒的上部，显示器置于上固定盒的中间位置，音量控制器置于上固定盒的右上侧，且与上固定盒的外侧相连接，设置键盘置于显示器的正下方，盲文设置按钮置于设置键盘上，固定装置置于下固定盒的背面；信息感知装置由感知装置电源开关、感知装置电源、无线通讯器、红外深度传感器、左双目摄像机、右双目摄像机、信息感知控制器、感知箱、振动预警器、语音提示器、提示器连接轴、提示器旋转轴、感知装置数据线、脑机接口电磁信号发射器、感知装置充电接口、麦克 风旋转轴、固定框、麦克风连接轴、安全预警指示灯和麦克风组成，感知装置电源开关置于感知箱右部外侧，安全预警指示灯置于感知箱内部的最右端，感知装置电源置于安全预警指示灯的左侧，无线通讯器置于感知装置电源的左侧，红外深度传感器位于无线通讯器的左侧，信息感知控制器置于感知箱的最左端，左双目摄像机和右双目摄像机分别置于信息感知控制器的右侧和红外深度传感器的左侧，其中，安全预警指示灯、无线通讯器、感知装置电源、红外深度传感器、信息感知控制器、左双目摄像机和右双目摄像机使用感知装置数据线相连接，固定框置于感知箱的上方与感知箱的上侧相连接，提示器旋转轴置于固定框的左侧，连接固定框和提示器连接轴，振动预警器和语音提示器置于提示器连接轴末端，提示器连接轴另一端连接提示器旋转轴，振动预警器和语音提示器通过提示器连接轴内的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，麦克风旋转轴一端置于固定框的右侧，麦克风旋转轴另一端连接麦克风连接轴，麦克风连接轴的另一端连接麦克风，麦克风通过麦克风连接轴中的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，脑机接口电磁线号发射器置于固定框的左侧端点，并通过固定框内的感知装置数据线与信息感知控制器相连接，感知装置充电接口置于固定框的右侧端点，并通过固定框内的感知装置数据线与信息感知控制器相连接；感知重建装置由脑机接口电磁信号接收器组成，脑机接口电磁信号接收器置于人体视觉皮层上。
使用时，数据处理装置通过固定装置固定于腰带或其他部位，信息感知装置通过固定框佩戴与头部，感知重建装置通过植入手术置于大脑皮层，打开数据处理装置电源开关和信息感知装置电源开关，通过数据处理装置上的设置键盘或信息感知装置上麦克风设置需要到达的目的地，其中设置键盘上的盲文设置按钮的设计不仅可以通过视觉正常的人来设置，而且盲人也可以自己设置，定位导航装置会实时反映出装置佩戴者当前的位置，系统会调用预先存储好的地图来实时引导佩戴者，并通过无线信号发射接收装置将引导信息发送给信息感知装置的无线通讯器，然后由感知箱内的信息感知控制器通过感知装置数据线将引导信息以语音形式或振动提醒的形式分别发送给语音提示器和振动预警器，信息感知装置中感知箱内的红外深度传感器用于获得当前感知箱正前方的深度图，左双目摄像机和右双目摄像机分别获得摄像机前方的二维图像，信息感知控制器将这两张静态的二维图像和深度图通过无线通讯器发送给数据处理装置的无线信号发射接收装置，无线信号发射接收装置获得的二维图像和深度图不仅可以作为训练库以提高深度预测的精度，同时获得的静态图像还可以作为盲人行走路线的分析和突发事件的法律凭证，然后中央处理器计算得到感知箱正前方的深度信息，并使用得到的深度信息发送避障命令，并通过外放语音提示器寻求周围人帮助，防止装置佩戴者与障碍物发生碰撞更好的保护装置佩戴者，中央处理器还可以将佩戴者的当前位置信息发送给装备佩戴者的监护者，同时中央处理器再通过无线信号发射接收装置将计算得到的深度信息和避障命令发送给信息感知装置的无线通讯器，深度信息和避障命令通过感知装置数据线到达信息感知控制器，信息感知控制器会控制安全预警指示灯在光线较暗的环境中闪烁提醒路人躲避防止发生碰撞，同时为左双目摄像机和右双目摄像机获取可靠图像提供一定的光源，然后由信息感知控制器将转换后的命令通过感知装置数据线发送给语音提示器和振动预警器，将深度信息通过感知装置数据线发送到脑机接口电磁信号发射器，脑机接口电磁信 号发射器会将获得的深度信息以电磁信号的形式发射出来，感知重建装置中的脑机接口电磁信号接收器会接收脑机接口电磁信号发射器发射的电磁信号，以电脉冲的形式刺激大脑皮层，训练大脑皮层对深度信息的感知，感知装置和数据处理装置分别使用感知装置充电接口和数据处理装置充电接口进行充电，同时数据处理装置充电接口还作为数据接口用于下载和上传数据。
有益效果
一、结构简单，方便实用。
二、降低监护成本，更好地保护装置佩戴者。
三、导航的精确度高，而且可以重建部分视觉感知能力，方便装置佩戴者的出行，提高装置佩戴者的生活体验。
附图说明
附图1为本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置中数据处理装置的下固定盒内侧结构示意图。
附图2为本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置中数据处理装置的上固定盒结构示意图。
附图3为本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置中数据处理装置的下固定盒外侧结构示意图。
附图4为本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置中信息感知装置结构示意图。
附图5为本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置中感知重建装置结构示意图。
附图中
其中零件为：安全指示灯(1)，外放语音提示器(2)，系统设置器(3)，图形处理器(4)，随机访问存储器(5)，数据处理装置充电接口(6)，蓄电装置(7)，固定存储器(8)，中央处理器(9)，定位导航装置(10)，无线信号发射接收装置(11)，下固定盒(12)，数据线(13)，音量控制器(14)，设置键盘(15)，盲文设置按钮(16)，显示器(17)，上固定盒(18)，数据处理装置电源开关(19)，固定装置(20)，感知装置电源(21)，无线通讯器(22)，红外深度传感器(23)，左双目摄像机(24)，右双目摄像机(25)，信息感知控制器(26)，感知箱(27)，振动预警器(28)，语音提示器(29)，提示器连接轴(30)，提示器旋转轴(31)，感知装置数据线(32)，脑机接口电磁信号发射器(33)，感知装置充电接口(34)，麦克风旋转轴(35)，固定框(36)，麦克风连接轴(37)，信息感知装置电源开关(38)，安全预警指示灯(39)，麦克风(40)，脑机接口电磁信号接收器(41)。
具体实施方式
本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置是这样实现的：本发明一种深度信息感知脑机融合避障导航装置由数据处理装置、信息感知装置和感知重建装置组成，数据处理装置由安全指示灯(1)、外放语音提示器(2)、系统设置器(3)、图形处理器(4)、随机访问存储器(5)、数据处理装置充电接口(6)、蓄电装置(7)、固定存储器(8)、中央处理器(9)、定位导航装置(10)、无线信号发射接收装置(11)、下固定盒(12)、数据线(13)、音量控制器(14)、设置键盘(15)、盲文设置按钮(16)、显示器(17)、上固定盒(18)、数据处理 装置电源开关(19)和固定装置(20)组成，安全指示灯(1)和外放语音提示器(2)分别置于下固定盒(12)上，且通过数据线(13)与中央处理器(9)相连，无线信号发射接收装置(11)位于下固定盒(12)的左上方，定位导航装置(10)置于无线信号发射接收装置(11)的正下方，系统设置器(3)置于定位导航装置(10)的右侧，且位于外放语音提示器(2)的下方，中央处理器(9)置于下固定盒(12)的中间部位，且位于系统设置器(3)的下方，图形处理器(4)置于中央处理器(9)的右侧，且通过数据线(13)与中央处理器(9)相连接，随机访问存储器(5)置于图形处理器(4)的正下方，且通过数据线(13)与中央处理器(9)相连接，固定存储器(20)置于中央处理器(9)的左侧，且通过数据线(13)与中央处理器(9)相连接，蓄电装置(7)置于下固定盒(12)的底部，且位于中央处理器(9)的正下方，数据处理装置充电接口(6)置于蓄电装置(7)的左下方，数据处理装置电源开关(19)置于上固定盒(18)的右上方，且与上固定盒(18)的外侧相连接，外放语音提示器(2)置于上固定盒(18)的上部，显示器(17)置于上固定盒(18)的中间位置，音量控制器(14)置于上固定盒(18)的右上侧，且与上固定盒(18)的外侧相连接，设置键盘(15)置于显示器(17)的正下方，盲文设置按钮(16)置于设置键盘上，固定装置(20)置于下固定盒(12)的背面；信息感知装置由信息感知装置电源开关(38)、感知装置电源(21)、无线通讯器(22)、红外深度传感器(23)、左双目摄像机(24)、右双目摄像机(25)、信息感知控制器(26)、感知箱(27)、振动预警器(28)、语音提示器(29)、提示器连接轴(30)、提示器旋转轴(31)、感知装置数据线(32)、脑机接口电磁信号发射器(33)、感知装置充电接口(34)、麦克风旋转轴(35)、固定框(36)、麦克风连接轴(37)、安全预警指示灯(39)和麦克风(40)组成，感知装置电源开关(38)置于感知箱(27)右部外侧，安全预警指示灯(39)置于感知箱(27)内部的最右端，感知装置电源(21)置于安全预警指示灯(39)的左侧，无线通讯器(22)置于感知装置电源(21)的左侧，红外深度传感器(23)位于无线通讯器(22)的左侧，信息感知控制器(26)置于感知箱(27)的最左端，左双目摄像机(24)和右双目摄像机(25)分别置于信息感知控制器(26)的右侧和红外深度传感器(23)的左侧，其中，安全预警指示灯(39)、无线通讯器(22)、感知装置电源(21)、红外深度传感器(23)、信息感知控制器(26)、左双目摄像机(24)和右双目摄像机(25)分别使用感知装置数据线(32)相连接，固定框(36)置于感知箱(27)的上方与感知箱(27)的上侧相连接，提示器旋转轴(31)置于固定框(36)的左侧，连接固定框(36)和提示器连接轴(30)，振动预警器(28)和语音提示器(29)置于提示器连接轴(30)末端，提示器连接轴(30)另一端连接提示器旋转轴(31)，振动预警器(28)和语音提示器(29)通过提示器连接轴(30)内的感知装置数据线(32)与信息感知控制器(26)相连接，麦克风旋转轴(35)一端置于固定框(36)的右侧，麦克风旋转轴(35)另一端连接麦克风连接轴(37)，麦克风连接轴(37)的另一端连接麦克风(40)，麦克风(40)通过麦克风连接轴(37)中的感知装置数据线(32)与信息感知控制器(26)相连接，脑机接口电磁线号发射器(33)置于固定框(36)的左侧端点，并通过固定框(36)内的感知装置数据线(32)与信息感知控制器(26)相连接，感知装置充电接口(34)置于固定框(36)的右侧端点，并通过固定框(36)内的 感知装置数据线(32)与信息感知控制器(26)相连接；感知重建装置由脑机接口电磁信号接收器(41)组成，脑机接口电磁信号接收器(41)置于人体视觉皮层上。使用时，数据处理装置通过固定装置(20)固定于腰带或其他部位，信息感知装置通过固定框(36)佩戴与头部，感知重建装置通过植入手术置于大脑皮层，打开数据处理装置电源开关(19)和信息感知装置电源开关(38)，通过数据处理装置上的设置键盘(15)或信息感知装置上麦克风(40)设置需要到达的目的地，其中设置键盘(15)上的盲文设置按钮(16)的设计不仅可以通过视觉正常的人来设置，而且盲人也可以自己设置，定位导航装置(10)会实时反映出装置佩戴者当前的位置，系统会调用预先存储好的地图来实时引导佩戴者，并通过无线信号发射接收装置(11)将引导信息发送给信息感知装置的无线通讯器(22)，然后由感知箱(27)内的信息感知控制器(26)通过感知装置数据线(32)将引导信息以语音形式或振动提醒的形式分别发送给语音提示器(29)和振动预警器(28)，信息感知装置中感知箱(27)内的红外深度传感器(23)用于获得当前感知箱(27)正前方的深度图，左双目摄像机(24)和右双目摄像机(25)分别获得摄像机前方的二维图像，信息感知控制器(26)将这两张静态的二维图像和深度图通过无线通讯器(22)发送给数据处理装置的无线信号发射接收装置(11)，无线信号发射接收装置(11)获得的二维图像和深度图不仅可以作为训练库以提高深度预测的精度，同时获得的静态图像还可以作为盲人行走路线的分析和突发事件的法律凭证，然后中央处理器(9)计算得到感知箱(27)正前方的深度信息，并使用得到的深度信息发送避障命令，并通过外放语音提示器(2)寻求周围人帮助，防止装置佩戴者与障碍物发生碰撞，更好的保护装置佩戴者，中央处理器(9)还可以将佩戴者的当前位置信息发送给装备佩戴者的监护者，司时中央处理器(9)再通过无线信号发射接收装置(11)将计算得到的深度信息和避障命令发送给信息感知装置的无线通讯器(22)，深度信息和避障命令通过感知装置数据线(32)到达信息感知控制器(26)，信息感知控制器(26)会控制安全预警指示灯(39)在光线较暗的环境中闪烁提醒路人躲避，防止发生碰撞，同时为左双目摄像机(24)和右双目摄像机(25)获取可靠图像提供一定的光源，然后由信息感知控制器(26)将转换后的命令通过感知装置数据线(32)发送给语音提示器(29)和振动预警器(28)，将深度信息通过感知装置数据线(32)发送到脑机接口电磁信号发射器(33)，脑机接口电磁信号发射器(33)会将获得的深度信息以电磁信号的形式发射出来，感知重建装置中的脑机接口电磁信号接收器(41)会接收脑机接口电磁信号发射器(33)发射的电磁信号，以电脉冲的形式刺激大脑皮层，训练大脑皮层对深度信息的感知，感知装置和数据处理装置分别使用感知装置充电接口(34)和数据处理装置充电接口(6)进行充电，同时数据处理装置充电接口还作为数据接口用于下载和上传数据。