智能便攜手杖的設(shè)計(jì)研究

1、    智能便攜手杖的設(shè)計(jì)研究    程君霞 許可 程瑛璠 牛妞 王潔 姜雪一、前言隨著高科技的發(fā)展，智能手杖興起，現(xiàn)如今基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器的高科技，手杖對(duì)于老人、孕婦以及各類特殊人群提供了非常有力的幫助。與此同時(shí)，隨著嵌入式的迅速發(fā)展，智能設(shè)備已經(jīng)普遍進(jìn)入到百姓萬家的生活當(dāng)中，很多人的身邊并不缺少智能化設(shè)備。然而，針對(duì)某些特殊人群的智能化技術(shù)產(chǎn)品確是少之又少。在這交通與生活狀況日趨復(fù)雜多變的環(huán)境，手杖不僅需要提供支撐作用，還需要定位系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警等功能。而老人及作為社會(huì)上為數(shù)不少的一個(gè)群體，更應(yīng)該引起大家的關(guān)注。而對(duì)于另一種特殊人群孕婦而言，新聞中常有

2、報(bào)道她們?cè)诠矆?chǎng)合時(shí)物品掉落，由于身體原因無法彎腰將其拾起，必須求助于旁人，孕婦出行，總有不便。因此，出于功能要齊全以及輕便的考慮，此產(chǎn)品將一些具有特殊功能的工具“集成”在手杖上。二、智能便攜手杖的總體設(shè)計(jì)方案（一）材料應(yīng)用我們選用碳纖維作為新型多功能拐杖的主要材料。碳纖維復(fù)合材料具有很多優(yōu)異性能，如它的質(zhì)量很輕、強(qiáng)度高、剛度高，具有優(yōu)良的減振性，耐疲勞和耐腐蝕等性能。用于拐杖設(shè)計(jì)中，可以減少特殊人群的負(fù)擔(dān)，減震性更助于老人行走;碳纖維復(fù)合材料還具有回收性能，有利于減少資源的浪費(fèi)。拐杖底部采用橡膠腳套。橡膠是一種具有可逆形變的高彈性聚合物材料，在室溫狀態(tài)下具有彈性，在較小的外力作用下便能發(fā)生較

3、大的形變，去除外力作用后又能恢復(fù)原來的形狀。產(chǎn)品采用金屬伸縮桿，既結(jié)實(shí)又輕便;頂端的塑料握夾可以幫助行動(dòng)不便的特殊人群拾起掉落的物品，增強(qiáng)了實(shí)用效果。（二）外觀設(shè)計(jì)本產(chǎn)品有伸縮性，不使用時(shí)可收縮成迷你雨傘大小的圓柱體，外觀美麗攜帶方便，符合大眾審美。色彩方面可供顧客選擇自己喜歡的顏色和圖案設(shè)計(jì)，無特殊要求則產(chǎn)品默認(rèn)為簡(jiǎn)潔大方的純白色。產(chǎn)品的色彩設(shè)計(jì)與造型設(shè)計(jì)息息相關(guān)，它吸引著消費(fèi)者的眼球，靚麗富有親和力的色彩對(duì)造型設(shè)計(jì)又十分具有感染力。（三）功能設(shè)置1.頂部是收縮式拾物夾，收縮時(shí)為手握式拱形。2.杖身設(shè)有聲報(bào)警器，在使用者需要幫助時(shí)傳出呼救信號(hào)。3. 底部裝有虹膜式光圈技術(shù)的防滑摩擦橡膠，靠近

4、底端處設(shè)有三個(gè)上下收縮式穩(wěn)定型三角滑輪，在步行不便的時(shí)候可將滑輪推出，方便步行。4.內(nèi)部設(shè)有g(shù)ps定位系統(tǒng)，可將使用者當(dāng)前位置信息發(fā)送至后臺(tái)（親人手機(jī)內(nèi)），確保使用者的安全，并根據(jù)定位系統(tǒng)向聯(lián)系人提供使用者位置路線。5.手杖可連接藍(lán)牙，連接到手機(jī)后按下按鈕即可自動(dòng)撥打綁定用戶的緊急聯(lián)系人。6.杖頂?shù)氖治帐绞拔飱A中心設(shè)有usb接口，可進(jìn)行usb充電。三、智能便攜手杖的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)和引入本產(chǎn)品內(nèi)部的首要設(shè)計(jì)模塊是通過手機(jī)端來達(dá)到控制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的效果，同時(shí)采用了傳感器和嵌入式等涉及物聯(lián)網(wǎng)的多種技術(shù)來達(dá)到不同類型的模塊之間的控制及轉(zhuǎn)換，對(duì)日常出行的人群進(jìn)行實(shí)時(shí)的路線監(jiān)測(cè)，從而保障用戶的自身安全。內(nèi)設(shè)有

5、傳感網(wǎng)絡(luò)層，其中包含了模擬量傳感器，所以所有的通訊數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行傳送前的信息化處理。（一）聲報(bào)警器系統(tǒng)聲報(bào)警器多用于危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)危險(xiǎn)的發(fā)生，通過聲音向周圍人群發(fā)出警告和求救的信號(hào)。它的主要原理是利用了經(jīng)低頻功率放大的音頻小信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲能，即實(shí)現(xiàn)了電子能和聲能的轉(zhuǎn)換。（二）gps定位gps模塊通過與單片機(jī)相連可發(fā)送坐標(biāo)位置信息，提供定位服務(wù)。指定接收人的手機(jī)會(huì)收到個(gè)人gps定位報(bào)警系統(tǒng)發(fā)送的短信消息，單片機(jī)根據(jù)發(fā)送短信的特定步驟，具體是短信息主要基于gms網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的sim短信息服務(wù)之上在移動(dòng)終端間傳送。gps本質(zhì)就是利用gps定位衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)。gps由美國(guó)國(guó)防部研制建立;它

6、是一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全方位、天候、時(shí)段、以及高精度的特點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了為全球用戶提供高精度、低成本的精確定時(shí)、三維位置和速度等的導(dǎo)航信息的目的，是應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域中的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)典范，它有力推動(dòng)了數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且極大提高了信息化水平。具備監(jiān)控平臺(tái)、傳輸網(wǎng)絡(luò)以及gps終端，這三個(gè)要素便可以提供了行駛路徑的監(jiān)控、對(duì)用戶的定位、防盜和呼叫指揮的效果。（三）藍(lán)牙接口藍(lán)牙技術(shù)使用方便、可靠性高，低成本并且低功耗，這種短程無線數(shù)據(jù)與語言通信技術(shù)主要用于通信。就目前而言，藍(lán)牙技術(shù)包含了識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)和通信技術(shù)，是這些與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用融合集成，使得小型網(wǎng)絡(luò)在智能家居中很適合。當(dāng)今社會(huì)愈來愈趨向于信息化，信

7、息的快速交流和傳遞占有重要地位，而藍(lán)牙先天便捷快速的優(yōu)勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了質(zhì)的升級(jí)。就本產(chǎn)品而言，采用了藍(lán)牙無線技術(shù)，使其能夠在移動(dòng)電話、pda無線耳機(jī)等等相關(guān)的外設(shè)間進(jìn)行無線信息交流，能夠簡(jiǎn)化特殊人群的移動(dòng)通訊設(shè)備，同時(shí)與gps定位和聲報(bào)警器聯(lián)系起來，更加方便保障自身安全。（四）usb端口采用了usb端口進(jìn)行充電補(bǔ)能，使得本產(chǎn)品更加方便、便攜。該usb端口符合大眾io接口的連接，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速充電提供電量以支持高gps定位系統(tǒng)、聲報(bào)警器系統(tǒng)和藍(lán)牙系統(tǒng)等技術(shù)的正常運(yùn)行，同時(shí)本產(chǎn)品耗電量較少，可采用移動(dòng)充電寶等方式進(jìn)行充電。（五）系統(tǒng)微處理器微處理器由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理

8、器，它作為智能手杖的核心組成部分，不僅要及時(shí)完成與各個(gè)傳感器和邏輯部件之間的信息交換，而且還要迅速進(jìn)行內(nèi)部間的數(shù)據(jù)處理、分析以及運(yùn)算。此外，如若遇到老人跌倒等突發(fā)異常情況，處理器會(huì)把信息通過3g傳給位置管理系統(tǒng)及時(shí)告知其家人，進(jìn)行實(shí)時(shí)安全檢測(cè)。為了大大提高通信接口以及數(shù)據(jù)處理的速率，采用了高性能的lpc2124芯片一個(gè)提供仿真系統(tǒng)和跟蹤功能的低功耗微高性能控制器，并將高速flash存儲(chǔ)器植入了控制器內(nèi)部。四、結(jié)語在這款專為特殊人群設(shè)計(jì)的智能便攜手杖中，運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)（傳感網(wǎng)技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信）進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與改造，設(shè)計(jì)了一款集多功能于一體的的便攜手杖，它擺脫了大眾化手杖的思想，利用新型科技提供更為方便與安全的功能技術(shù);其中與智能設(shè)備相連接，更加便捷，一鍵式呼救、一鍵式伸縮以及gps定位系統(tǒng)等等。都大大增加了出行的安全可靠性。而在此設(shè)計(jì)中，同時(shí)考慮到在某些特殊場(chǎng)合的不便，于是增加了可伸縮的功能，三段式縮，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在不用時(shí)收縮即可收納起來，不占用過多空間，為出行人群提供便攜。這款智能便攜手杖功能齊全，很多地方仍在調(diào)試中不斷改進(jìn)，爭(zhēng)取做到高功效、低成本。同時(shí)在這個(gè)智能化的時(shí)代，隨著高科技發(fā)展，智能設(shè)備普遍進(jìn)入到人們的生活，很多人的身邊并不缺少智能化設(shè)備。然而，針對(duì)某些特殊人群（如