盲人駕駛員結合聽覺和振動中的觸覺有效地駕駛車輛

，避開途中的障礙。

 

作者:
Stephen J. Mraz - 科技讓盲人能夠駕駛

行業:
科研, 機器/機械

產品:
控製器, LabVIEW, 實時

挑戰:
建造盲人個人能夠駕駛的汽車，並且要求駕駛員能夠在以單車道道路指定的曲線路線駕駛；將速度控製在預定上限之內；並且能夠及時停車防止相撞

解決方案:
在項目的早期，通過定製電路板控製電機。板卡帶有PIC微控製器，管理大量晶體管和繼電器
，用於以不同強度激活馬甲中的電機。從運行LabVIEW的PC通過RS-232信號發送需要使用指令。

 

 

    為了刺激能夠為盲人帶來更多自由的技術的發展，美國國家盲人協會在2004年向工程師和發明家提出了一個挑戰：建造盲人個人能夠駕駛的汽車。兩年之後
，隻有 美國弗吉尼亞理工大學的機器人和機械實驗室接受了這個挑戰。學校的機械工程係和九個本科學生利用協會的3000美元撥款和感興趣公司的硬件與軟件捐贈，在 這個項目上花了兩年時間。協會挑戰要求駕駛員能夠在以單車道道路指定的曲線路線駕駛
；將速度控製在預定上限之內；並且能夠及時停車防止相撞。

 

    由於資金有限

，美國弗吉尼亞理工大學的團隊（現在稱為盲人駕駛員項目）從相對簡單的越野車開始，將它調整為適合新駕駛員的車輛。

 

    最初的步驟之一是添加Hokuyo UTM-30LX單平麵激光測距儀
，起到類似雷達的作用。傳感器將車輛前方物體的範圍和距離數據傳送到NI的CompactRIO實時控製器上。控製器包 含FPGA，處理目標
，並將測距儀數據轉換成相關信息，使駕駛員能夠用於保持在路麵上駕駛，並且不與障礙物（錐形桶）相撞。

 

    運行NI LabVIEW程序的控製器能夠支持USB功能


，因為測距儀隻能通過USB工作。同時筆記本和控製器之間通過以太網通訊。筆記本還讓有視力的乘客和開發員 監視所有的硬件和軟件操作，為現場快速標定修改程序。控製器還從霍爾傳感器接收車輛速度的反饋以及弦絲電位計發送的駕駛角度。

 

    當dang然ran困kun難nan的de部bu分fen是shi將jiang傳chuan感gan器qi信xin息xi傳chuan達da給gei盲mang人ren駕jia駛shi員yuan。他ta們men所suo選xuan擇ze的de方fang法fa是shi利li用yong駕jia駛shi員yuan的de其qi他ta感gan觀guan，例li如ru聽ting覺jiao和he觸chu覺jiao。舉ju例li而er言yan，駕jia駛shi員yuan身shen穿chuan連lian接jie多duo個ge電dian機ji的de馬ma jia。meigedianjiyibutongdeqiangdujinxingxuanzhuan。weilebaochizaisudushangxianzhinei，qizhongyigedianjixuanzhuanzhishixuyaoshache，xuanzhuandeqiangduyusuoxudeshacheliliangxiangguan。ruguokongzhiqijiangsuoyoudeshurushu 據解釋為前方有一個無法避免的障礙物，馬甲中的另一個電機將會旋轉，指示駕駛員立即停車。

 

    在項目的早期，通過定製電路板控製電機。板卡帶有PIC微控製器，管理大量晶體管和繼電器，用於以不同強度激活馬甲中的電機。運行LabVIEW的 PC通過RS-232信號發送需要使用指令。但是
，在團隊獲得了CompactRIO控製器時，他們發現可以使用NI 9458batongdaojidianqimokuaiqudaidianluban，zheyangbujinsuoxiaoleyingjiandaxiao，bingqiejianhualezhichiruanjian。gengweizhongyaodeshi，tasuoduanlejiancedaozhangaiwudaodianjikaishixuanzhuanzhijiandeshijian，zhezai 行車的緊要關頭是非常關鍵的因素。

 

    對於駕駛，方向盤的一個機製是在每次“點擊”時偏轉5°。控製器中的勢力場算法將激光數據映射到合適的通道中。之後

，控製器使用語音生成模塊告訴駕駛員需要“點擊”多少次以及向哪個方向偏轉。

 

    團(tuan)隊(dui)同(tong)時(shi)開(kai)發(fa)了(le)觸(chu)覺(jiao)地(di)圖(tu)，以(yi)便(bian)駕(jia)駛(shi)員(yuan)了(le)解(jie)他(ta)們(men)所(suo)在(zai)的(de)位(wei)置(zhi)。這(zhe)個(ge)扁(bian)平(ping)的(de)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)在(zai)一(yi)個(ge)表(biao)麵(mian)上(shang)有(you)小(xiao)洞(dong)
，與(yu)沙(sha)壺(hu)球(qiu)遊(you)戲(xi)桌(zhuo)相(xiang)似(si)。在(zai)特(te)定(ding)的(de)小(xiao)孔(kong)（象素）中發出壓縮空氣表示激光範圍搜索器探測到的障礙物。地圖稱為AirPix
，讓駕駛員“感覺”到障礙物

，並繞過他們。

 

    在過去的那個夏天，團隊讓30個ge盲mang人ren或huo有you視shi覺jiao缺que陷xian的de人ren坐zuo在zai方fang向xiang盤pan後hou，體ti驗yan駕jia駛shi汽qi車che的de感gan覺jiao。無wu論lun這zhe是shi他ta們men的de第di一yi次ci駕jia駛shi，或huo是shi多duo年nian後hou重zhong新xin握wo起qi方fang向xiang盤pan，他ta們men的de反fan應ying都dou特te別bie積ji極ji。實shi際ji上shang
，一yi個ge團tuan隊dui成cheng員yuan半ban開kai玩wan笑xiao地di說shuo：“我們需要和駕駛員說，不要在停車場吃麵包圈。”

 

    駕駛員誌願者還提出了許多改進汽車的建議
，團隊將會評估這些反饋並設法在今年實現。