[1]Предложенная полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для ориентации незрячих людей в окружающем пространстве, и может быть использована для информирования слабовидящих и незрячих людей о наличии препятствий по пути их следования, как на улице, так и внутри помещений.
[2]Известна трость-сканер для людей с ограниченными возможностями по зрению, описанная в патенте на полезную модель (RU 141620 U1, A61F 9/08, 04.10.2013). Известная трость-сканер для людей с ограниченными возможностями по зрению представляет собой тактильную трость, в стержне и рукоятке которой смонтированы управляемый посредством клавиатуры электронный блок обработки информации, получающий энергию от встроенного в трость модуля питания и содержащий энергонезависимую память для хранения оцифрованных аудиосообщений, подключенную по цифровой шине к микропроцессору, к которому также подключены через модуль согласования три ультразвуковых приемоизлучателя.
[3]Наиболее близким аналогом представленной полезной модели является умная трость WeWALK 541050, описанная в «Руководстве пользователя умной трости WeWALK 541050», 30.03.2022, https://ru.manuals.plus/wewalk/541050-smart-cane-manual#axzz88bPrm9m6. Известная умная трость содержит отверстие для ремешка на запястье, мягкую ручку, тактильные кнопки, ультразвуковой датчик, сенсорную панель, светодиод, адаптер для белой трости, кнопку включения/выключения и блок питания.
[4]Недостатками известных устройств является то, что они представляют отдельные дорогостоящие трости с встроенным механизмом обнаружения препятствий, а не являются универсальным устройством для крепления на любую трость. Также в известных решениях отсутствует повышающий преобразователь для поднятия и стабилизации напряжения, нет переключателя для экономии заряда. Известные устройства не оснащены современным быстрым, оперативным, универсальным способом заряда аккумулятора.
[5]Целью предложенной полезной модели является создание насадки на тактильную трость для предупреждения столкновений незрячих людей с нависающими препятствиями городской среды (таксофоны, клумбы, балконы, столбы и др.).
[6]Технический результат предложенной полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей ультразвукового устройства-насадки на тактильную трость, обеспечивающих кратчайший интервал времени получения данных о геометрии окружающего пространства, о наличии опасности столкновения пользователя с препятствиями от высоты колена до высоты человеческого роста в автоматическом режиме, не требующем механического воздействия, направленного на поиск возможного наличия этих препятствий.
[7]Технический результат достигается за счёт того, что насадка на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей, содержащая ультразвуковой датчик расстояния, микроконтроллер, по меньшей мере один светодиод, и блок питания, расположенные внутри корпуса, отличающаяся тем, что содержит повышающий преобразователь, электрически соединенный с микроконтроллером, ультразвуковой датчик расстояния расположен вдоль оси трости с направлением осей ультразвуковых потоков соответственно на препятствия, микроконтроллер выполнен с возможностью получения от ультразвукового датчика информации о расстоянии до препятствия, её обработки и передачи управляющего сигнала на контроллер и вибромотор, при этом в торцевой части корпуса выполнен паз цилиндрической формы, выполненный с возможностью крепления к трости посредством защёлок, при этом блок питания выполнен в виде аккумулятора, снабжённого контроллером заряда аккумулятора. Аккумулятор выполнен с возможностью беспроводной зарядки. Вибромотор выполнен с возможностью включения, если расстояние от ультразвукового датчика до препятствия меньше 1,2 м, и с возможностью выключения, если расстояние от ультразвукового датчика до препятствия больше 1,2 м.
[8]Представленная полезная модель иллюстрируется следующими чертежами.
[9]На фиг. 1 представлена структурная схема насадки на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей.
[10]На фиг. 2 представлен фронтальный вид насадки на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей.
[11]На фиг. 3 представлен вид сверху насадки на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей.
[12]На фиг. 4 представлен вид сбоку насадки на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей.
[13]Насадка на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей содержит корпус 1, ультразвуковой датчик расстояния 2, вибромотор 3, повышающий преобразователь 4, аккумулятор 5, контроллер 6, контроллер заряда аккумулятора 7, беспроводную зарядку 8, переключатель 9, паз для крепления 10, защёлки 11, светодиод 12, микроконтроллер 13.
[14]Корпус насадки 1 выполнен из пластика белого цвета и устанавливается на любой белой трости вне зависимости от рукояти.
[15]Ультразвуковой датчик расстояния 2 – устройство, предназначенное для определения расстояния от датчика до объекта, содержащее излучатель, генерирующий ультразвуковые волны, приемник, кварцевый резонатор, резисторы, конденсаторы и микросхемы.
[16]Ультразвуковой датчик расстояния 2 закреплен неподвижно в корпусе 1 таким образом, чтобы обеспечить обнаружение препятствий в радиусе действия ультразвукового приёмоизлучателя, при этом ультразвуковой датчик 2 утоплен в корпусе 1 для защиты от дождя и солнца. Ультразвуковой датчик 2 излучает ультразвуковые продольные волны частотой 40 кГц, которые отражаются практически от любых поверхностей, даже прозрачных, а проводимые измерения будут наиболее точными, если датчик 2 направлен перпендикулярно объекту.
[17]Приемоизлучатель улавливает любое препятствие в диапазоне 90 градусов по вертикали и по горизонтали, полностью исключает столкновение с препятствием от высоты колена до уровня человеческого роста, распознает расстояние и рассчитывают его. Диапазон расстояния – от 10 сантиметров до 2,5 метров. Информация передается на контроллер 6 и он, в зависимости от расстояния, передает сигнал на вибромотор 3. Происходит вибрация частотой 40 герц, и по трости она передается к человеку или устройство подает звуковой сигнал частотой 500-1400 герц посредством пьезоэлектрического динамика.
[18]Ультразвуковой датчик 2 передает полученный сигнал на микроконтроллер 13, который в зависимости от расстояния передает управляющий сигнал на контроллер 6 и далее на вибромотор 3, происходит вибрация, и по трости она передается к человеку. Контроллер 6 работает на основе специально разработанной программы (алгоритма).
[19]Микроконтроллер 13 получает информацию о расстоянии до препятствия с ультразвукового датчика расстояния 2. Данные проходят через математический фильтр данных для удаления шума, установленный на микроконтролле, после чего происходит их обработка в специально разработанной программе. Если расстояние до препятствия, распознаваемое ультразвуковым датчиком расстояния 2, меньше 1,2 м, тогда на контроллер 6 передается команда (управляющий сигнал о включении), после чего включается вибромотор 3, если расстояние больше 1,2 м, тогда на контроллер 6 передается команда о выключении – вибромотор 3 отключается.
[20]Повышающий преобразователь 4 подключается от контроллера заряда аккумулятора 7. Контроллер заряда аккумулятора 7 нужен для заряда аккумулятора 5 и его защиты от перезаряда, переразряда и коротких замыканий. Повышающий преобразователь 4 электрически подключен к микроконтроллеру 13, выполняет функцию стабилизатора напряжения, а также предназначен для поднятия напряжения от 3.3 до 5 В.
[21]Конструктивно ультразвуковой датчик расстояния 2, вибромотор 3, повышающий преобразователь 4, аккумулятор 5, контроллер 6 и беспроводная зарядка 8 расположены внутри корпуса 1.
[22]Светодиод 12 используется для улучшения видимости незрячего человека для других в темноте, а также в качестве визуального ориентира рабочего состояния насадки. Светодиод 12 подключен к микроконтроллеру 13, работает совместно с вибромотором 3. Когда включается вибромотор 3 – зажигается светодиод 12, когда вибромотор 3 выключается – светодиод 12 гаснет.
[23]Насадка на тактильную трость для ориентации в пространстве незрячих людей функционирует следующим образом.
[24]Незрячий человек устанавливает насадку на трость, помещая трость в паз 10 цилиндрической формы, расположенный в торцевой части корпуса 1 и закрепляет её с помощью защёлок 11. Далее пользователь включают переключатель 9 путем нажатия на кнопку, при этом должен загореться индикаторный светодиод 12 и прозвучать звуковой сигнал о включении, показывая тем самым рабочее состояние насадки. Для зарядки насадки используют аккумулятор 5, который подзаряжают с помощью беспроводной зарядки 8 (напряжение зарядки – 5 В, сила тока зарядки – 1 А). Заряда аккумулятора 5 хватает на неделю.
[25]Ультразвуковой датчик расстояния 2 излучает сигнал частотой 40 кГц, который при отражении от препятствия, возвращается на насадку. Как только микроконтроллер 13 с помощью ультразвукового датчика расстояния 2 и на основе алгоритма обнаружит препятствие (зона эргономического пространства инвалида по зрению), он дает сигнал на вибромотор 3. Сигнал сработавшего вибромотора 3 ощущается человеком через рукоять тактильной трости в виде вибрации частотой 40 герц.
[26]Пример достижения технического результата.
[27]Незрячий человек устанавливает насадку (габаритные размеры насадки: длина – 97,84 мм; ширина – 59 мм; высота – 40 мм; масса составляет 240 г) на трость Армед KR929 рядом с рукояткой, включает переключатель – устройство издает звуковой сигнал (писк) и вибросигнал. При приближении к препятствию (например, шлагбауму) на расстоянии 1,2 метра устройство подает вибросигнал на трость. Время реакции на препятствие – 0,012 секунды.
[28]Предлагаемая насадка на трость имеет незначительный вес, защищена от влаги и солнца, заряжается беспроводным способом, а главное оперативно сообщает о наличии препятствий в окружающем пространстве.
