一种基于压力发电的路障自动识别鞋的制作方法

本公开属于智能控制技术领域，具体涉及一种基于压力发电的路障自动识别鞋。

背景技术：

随着经济的发展和科技的进步，手机智能化发展速度越来越快，生活中也越发离不开手机，许多人的零散时间也大都用在了刷手机上，随之而来的道路交通事故发生率也愈发增多，低头族现象现已发展成为全球问题。据美国消费者产品安全委员会统计，2012年美国有多达1300人因走路时玩手机导致意外被送医院。中国相关部门的一份调查数据显示，超过6成的网友在开车时看手机，而在信号灯前等待或堵车偶尔看手机者占55％。

行人在玩手机时，眼睛一直会注视手机，而忽略了脚下的障碍物，行人很容易碰撞障碍物从而受伤。因此，如何设计一种人们日常穿戴的、能够获取障碍物信号并产生预警提示的物品是亟待解决的问题。

在研究设计中，发明人还发现了以下几个技术问题：第一、避障装置的测量距离短，需要在准确的前提下加长测量的距离范围,第二、蓄电池供电不足，具有无法及时充电的问题。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于压力发电的路障自动识别鞋。

本公开的目的是提供一种能够根据障碍物发出预警信号的路障自动识别鞋，鞋子上的设备识别前方障碍物信息并发出预警信号，提醒行走者前方具有障碍物。

为实现上述技术目的，本公开采用如下技术方案：

一种基于压力发电的路障自动识别鞋，包括鞋底和鞋面，在鞋底内部设置有压力发电装置、避障装置、预警装置、中央处理器和蓄电池，压力发电装置与蓄电池连接，压力发电装置为蓄电池充电；蓄电池连接避障装置、预警装置、中央处理器；中央处理器连接避障装置、预警装置；避障装置获取道路上的障碍物信息并发送给中央处理器，中央处理器控制预警装置发出针对障碍物的预警信号。

进一步的，为安装中央处理器和蓄电池，在鞋底靠近鞋面一端的端面向鞋底内部方向开设第一空腔，第一空腔内设置有中央处理器和蓄电池。

进一步的，为了安装压力发电装置，鞋底内部开设第二空腔，第二空腔内设置有压力发电装置。

进一步的，为实现压力发电装置和中央处理器、蓄电池在鞋底上的合理布置，沿鞋底向上的高度方向上，第二空腔位于第一空腔下端。

进一步的，避障装置包括红外测距传感器。

进一步的，为安装避障装置，在鞋底前端开设第三空腔，空腔内设置红外测距传感器。

进一步的，为了安装预警装置，鞋底靠近鞋面一端的端面向鞋底内部方向还开设有第四空腔，第四空腔内设置有预警装置。

进一步的，预警装置包括电喇叭、喇叭继电器、开关，电喇叭连接喇叭继电器，喇叭继电器连接开关，电喇叭发生响声提醒前方具有障碍物。

进一步的，为了更好的适应低头族，在鞋底内还设置有无线信号发射模块，中央处理器连接无线信号发射模块，中央处理器控制无线信号发射模块向手机发射视觉预警信号。

与现有技术相比，本公开技术方案所具有的有益效果为：

1、通过视觉、听觉两种预警信号提醒低头族，在前方有障碍物的情况下，由电喇叭发出刺激人听觉的响声信号，由手机发出刺激人视觉的显示信号，达到提醒人前方具有障碍物的目的，视觉与听觉相结合，减少应急反应时间。

2、基于压力发电为鞋底内的各个部件提供电能供应，电能由压力发电装置提供，靠人体运动机能产生压力，具有环保、节能的效果。

3、准确率高。红外测距传感器传递信号稳定，反应速度快，结构简单，可以准确的检测前方障碍物。

4、鞋子是人们日常出行必须的穿戴物品，通过在鞋子上设置第一、第二、第三、第四空腔，使压力发电装置、避障装置、预警装置和中央处理器合理布置在鞋子上，由鞋子为人们提供避障服务。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开的路障自动识别鞋的整体结构示意图。

图2为本公开的路障自动识别鞋的鞋底结构示意图。

图3为本公开的红外测距传感器的电路连接示意图。

图4为本公开的避障装置获取障碍物信息的示意图。

图5为本公开的预警装置的结构示意图。

图6为中央处理器处理信号的流程图。

其中：

1、压力发电装置；

2、避障装置，21、红外测距传感器；

3、预警装置，31、电喇叭，32、喇叭继电器，33、开关；

4、中央处理器；

5、鞋面；

6、鞋底，61、第一空腔，62、第二空腔，63、第三空腔，64、第四空腔；

7、蓄电池。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例1

本公开所公开的一种基于压力发电的路障自动识别鞋是基于无人驾驶汽车的车载传感系统感知道路环境的技术原理为出发点进行研究设计，利用压力发电装置1、避障装置2、预警装置3和中央处理器4相互配合协调，将手机的信号输出与路障自动识别鞋上的避障装置2相连接，利用移动信息技术的传递功能，将输出的警示信号传递到使用者手机上，进行视觉提醒，预警装置3可以对使用者进行听觉提醒，用于警示正沉迷于手机的行人，注意道路安全。

本公开中的自动识别是指当人行走时，根据红外测距传感器21的红外信号和发光二极管的工作原理对行走途中遇到的障碍物进行获取信息并将障碍信号传递给中央处理器4。

路障自动识别鞋包括鞋底6和鞋面5，鞋面5由透明不发光的材质制作而成，该材质重点应用在鞋面的外表面，鞋面内表面可选用保温、柔软的其他材质，鞋底6开设空腔，空腔内放置压力发电装置1、避障装置2和中央处理器4，具体如下：

鞋底6靠近鞋面5一端的端面向鞋底6内部方向开设第一空腔61，其中，鞋底前端为靠近穿戴者的脚尖一端，鞋底后端为靠近穿戴者的脚跟一端，鞋底中间部位位于鞋底前端和鞋底后端之间，鞋底后端开设第一空腔61，第一空腔61内固定安装中央处理器4和蓄电池7，鞋底6内部开设第二空腔62，第二空腔62为单独的一层，鞋底6的前端、中间部位、后端均具有第二空腔62，在竖直高度上，第二空腔62位于第一空腔61下端，第二空腔62内设置有压力发电装置1，相当于鞋底上全部布设压力发电装置1，以增大压力发电装置的铺设面积，增加发电量，压力发电装置1连接中央处理器4。

压力发电装置1为压力发电片，压力发电片为拇指大小的圆形结构，利用人的重力进行发电供鞋内的整个系统运转，因男女身高、体重比例的不同，以及每人的比例不同，采用统一适中的方法，把承受压力范围设定在100kg。一般常用的电池板是6x10，面积为1.6m²，发电240w，相当于1m²发电150w，人的脚按照矩形进行近似计算，按照25x9来算，就是0.0225m²，发电0.0225x150＝3.375w，则100kg就是337.5w，解决了压力发电装置支撑该系统正常运转的电能计算的问题，本公开的路障自动识别鞋具有节能减排的效果，该装置运转的电能由压力发电装置提供，靠人体运动机能产生压力，使势能转换为电能，具有环保、节能的功效。

蓄电池7为可充电电池，压力发电装置1与蓄电池7连接，压力发电装置1产生电能为蓄电池7充电，将电能储存起来，并且，只要人走路即可实现发电并为蓄电池7充电，蓄电池7优选采用锂电池，鞋底6的侧边可以开设充电口，必要时，使用者可以使用电源线插入充电口内为蓄电池7充电，蓄电池7同时为预警模块3、避障模块2、中央处理器4等提供电能，以便上述部件可以正常工作。

鞋底6前端沿高度方向的侧面上开设第三空腔63和第四空腔64，第三空腔、第四空腔在鞋底内沿水平方向开设，用于固定安装避障装置，避障装置包括红外测距传感器21，红外测距传感器与中央处理器连接，固定安装在第三空腔内。红外测距传感器由psd(位置敏感探测器)、ired(红外发光二极管)和信号处理电路集成组合而成，用于作为接近传感器，红外测距传感器利用三角测量原理，并输出对应的电压检测距离，所以这种传感器还可以用来作为接近传感器，障碍物等物体的反射率不易受到环境温度和运行时间的影响，红外测距传感器利用红外线高灵敏度的特点进行数据处理，将人们遇到的障碍物后由中央处理器完成分析，红外测距传感器能够大角度监测，借助光的反射，利用不同物体反射不同波长的特点判断障碍物信息，使数据更加精确，红外测距传感器的有效测量范围在20cm-150cm之间，精度准确，使用电源电压在4.5v-5.5v之间，常应用于机器人的研发，优选采用距离测量传感器单元gp2y0a02yk0f，红外测距传感器传递信号稳定，反应速度快，结构简单，准确率高，如图4和图6所示，d的阈值以1m为基础进行判断，从检测到发出信号时间不超过30秒，使人在距离不超过1米的障碍物检测范围内即可从反应到做出行为判断，避开障碍物。

鞋底上还开设有第四空腔64，第四空腔64内安装预警装置3，预警装置通过声音提醒使用者，若前方具有障碍物，则预警装置发出声音，若前方没有障碍物，则预警装置不发出声音，能够发出声音的装置是预警装置包括的电喇叭31，电喇叭31连接喇叭继电器32，喇叭继电器32连接蓄电池7，喇叭继电器32还连接有开关33，红外测距传感器的红外光检测到障碍物时，使喇叭继电器接通，通过电磁感应原理，产生电流，开关闭合使电路接通，预警装置运行并使电喇叭发出响声，提醒使用者前方具有障碍物，达到预警提示的作用。

中央处理器对压力发电装置、红外测距传感器发出的信号进行处理，并将处理结果以数字信号的方式传递至使用者的手机上，提示前方有路障，具体的，中央处理器连接无线信号发射模块，无线信号发射模块向手机发射无线信号，手机接收该无线信号。

本公开采用双重预警保障，当遇到障碍物时预警装置内的电喇叭可发出报警信号，手机屏幕也可发出预警显示，视觉与听觉相结合，减少应急反应时间，并且，针对盲人等眼睛不好的人群，还可以依靠听觉进行避障。

以上仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

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