XL105-232AP1射频模块实物图
4.语音模块
为了能够使信息更加全面准确的进行反馈，本文采用EM2218C语音模块进行具体信息的播报，使得使用者更能清晰地了解周围的环境。此款语音模块使用的电源是直流6——12V。它的主要功能有:接上电源和发声器(喇叭)，按住“REC”键开始录音，最长时间为60——120s。可以将120s的内容分成几段来录，并且连接相应的引脚便可以播放相应的声音。并且可以将录制内容分为十段，可以控制任意选取不同段播放。
EM2218C实物图
2.2.2信息融合设计
多传感器信息融合是指将经过集成处理的多传感器信息进行合成，形成对外部环境某一特征的一种表达方式。经过融合的多传感器信息能完善地、精确地反映环境特征。
信息融合是由传感器、处理机及相关设备与融合软件组成。信息融合通常在一个被称为信息融合中心的信息综合处理器中完成，一个融合中心本身可能包含另一个信息融合中心。多传感器信息融合可以是多层次、多方式的，根据应用场
合的不同，其信息融合的拓扑结构形式也是多样的。比较常用的拓扑结构是按传感器和融合中心的信息流关系分类，主要有并联型、串联型、混合型和网络型，这些融合关系都有各自的特点。
根据导盲机器人设计的特点，再结合各种多传感器信息融合的优点，选定以并联型的信息融合方式，如图2.3所示，所有传感器将自身观测或预处理后的结果传输给融合中心，由中心对全部传感器数据进行处理，得出对环境的判断和最终的结论。并联型适宜解决时空多传感器信息融合问题，且系统扩展性较好，即使增减传感器的数目亦不至于对融合中心产生太大的影响，这样可以很好的得到各个传感器的探测结果也能够使结构简单。
红外传感器 模块射频识别 模块超声波传感 器模块信 息 融 合 中 心 输 出 并联结构图
2. 3系统控制方案设计
导盲机器人是集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，是一种具有一定智能、在一定范围内移动且能完成各种规定任务的机器人，根据系统的这一特点，本文采用模块化的设计方案。
模块化机器人控制系统设计的主要内容是模块的划分和模块的设计。模块的划分既要考虑模块化机器人的应用范围、工件特点和性能，同时也要符合以下几条基本原则:
1.每个模块单元在功能上应具有相对独立性，并且可实现特定的功能。 2.每个模块单元与其它单元之间的连接应尽可能的简单，各个控制单元接口连接应方便、快捷、可靠。
3.每个模块在运动学和动力学上应具有相对的独立性。
本文总体控制模块的关系如图2.4所示，感知模块用于感知周围的环境，将信息送入控制模块，控制模块据此做出判断，发出指令给行走模块，从而实现移动机器人的运动。同时行走模块的反馈系统将其状态反馈给控制器，以便控制模块更准确地判别。人机交互模块是人与机器人进行交流的模块，人应该通过此模块向机器人发出指令，机器人可以通过这个模块向人汇报自己的状态。这些模块都是各自独立，组成了导盲机器人的总体控制思路。
感知模块周围环境控制模块人机交互模块转弯模块
图2.4总体模块关系
由于系统需要探测的信息很多，而且探测的方式也有多种，整体信息处理系统也采用模块化设计，如图2.5所示。这些模块相当于总体模块中的子模块。信息系统模块中的障碍探测模块是属于感知模块的子模块。数据处理模块、逻辑控制模块、数据传输模块是属于控制模块的子模块。语音控制模块是属于人机交互模块的子模块。车轮控制模块是属于转弯模块。将大模块分割为各个子模块，思路更加清晰，控制效果更为明显，而且各个子模块功能互相独立，模块与模块之间采用标准接口，当一个模块出现故障时，只需对相应模块做出调整，实现了控制系统的简洁与快速实现的功能。系统的模块化控制是需要做出一定的调配的，需要理清各个模块的优先级别。设定模块的执行等级和执行次序，并且将各个模块的逻辑关系需要利用控制硬件来设定。
2. 4 机械硬件设计
作为服务机器人的一个种类，机械结构的设计要更加人性化，这就需要人机工程学的理论作为设计的指导思想。所谓人机工程学是指研究人的特性及工作条
件与机器相匹配的科学，主要通过揭示人一机一环境系统的规律，以达到确保人、机、系统总体性能的最优化。以人机工程学理论作为指导，是导盲机器人结构设计的关键，其主要体现在以下几项:
1.操作装置设计
由于使用者的特点，所以导盲机器人主体设计的自动化程度越高越好，这样可以为使用者提供很大的便利。根据人机工程学理论，车体向前动力完全由使用者自身来提供，车体由三个轮子支撑，车体前部一个万向轮，后部两个差动轮，其中一轮（以下称为右轮）由步进电机控制。
导盲机器人底部结构示意图
为了更好的控制车体以及与车体形成交互功能，在推动杆靠近把手的位置安装一个操作盒，这种安装方式根据使用者的“触手可得”的设计理念，通过控制面板，可以人为的控制调整导盲机器人的运动方向，使整个操纵方式又进一步简单易操作，也使得机器人的操纵更加的人性化。盒上主要有耳机插孔，左转，右转以及电源。虽然导盲机器人自身配置扬声器，但是为了考虑到室内的安静，所以设计了耳机插孔，把对其他人的影响尽量减小。盒面如图2.7所示。
电源耳机插孔左转右转
控制面板
2.把手结构设计
根据人机工程学理论，在设计导盲机器人各部分尺寸时，对于机器人操纵杆而言，主要起到掌握方向和推动车体前进的作用，而且操纵高度非常关键：如果太高，操纵者将通过上臂将肩部耸起，长期使用将给操作者带来肩部的不适和病痛；如果太低，则操作者需要弯腰工作，这样对身体伤害更大。选用可伸缩的把手杆，根据不同人的不同身高调节适合每个人舒适程度的高度是十分重要的。同样，在设计把手位置的时候应该以最适合人的使用为目的，包括保持手臂的操作活动、使肘关节处于正常自然的状态等等，于是本文将把手设计在操作杆的尾端并且向下弯曲的状态，具体结构如图2.8所示，使操纵者保持一种舒适的状态进行操作，并且在把手上套海绵套起到防滑的作用。
导盲机器人把手
3.内部结构设计
根据多传感器的使用，以及轻便小巧的结构要求，将导盲机器人内部设计的紧凑合理。在车体前部中间的位置是超声波传感器模块射频识别模块，主要作为车体导航的手段，预先探测的方式来引领使用者前行。与次模块并列的是红外传感器模块，他们被固定在车体前部的左右两方用来探测行进两侧的环境信息。同样是一种预判的工作方式，只是红外传感器是对超声波传感器加以补充。舵机安装的位置是与舵轮同轴的，这样方便控制舵轮的转向减少了力的损失。操纵杆的衔接点是在车体的重心处起到了驱动作用，放在重心点是为了使车体运行平稳。电池与主控电路板则放在车体的其他空位。这样设计使得整个车体空间更加的饱满，具体各器件的安装三维建模如图2.9所示。