Квазистереоскопическая система обнаружения препятствий для слепых на базе Raspberry Pi 3 и STM8L

Abstract

Разработана квазистереоскопическая система обнаружения препятствий для слепых с повышенной информативностью. Повышение информативности осуществляется за счет применения одноплатного компьютера Raspberry Pi 3 и микроконтроллера STM8L. Подсистема панорамного ультразвукового обнаружения позволяет определять наличие препятствий и их удаленность по частоте следования звукового сигнала, а подсистема создания тактильного рельефа – по интенсивности тактильной информации. В устройстве предусмотрена возможность коммутации подсистем с источником питания в соответствии с режимом обнаружения препятствий. С помощью кнопки подачи питания осуществляется отключение подсистемы создания тактильного рельефа, ток потребления которой не менее 500 мА, с сохранением работы подсистемы ультразвукового обнаружения препятствий, ток потребления которой не более 20 мА, при этом обеспечивается экономия заряда элемента автономного питания, продление срока его работы без подзаряда. Приведены результаты разработки программной модели – алгоритм работы системы, код программы построения кадра с картой глубин в реальном времени, код программы работы вибромоторов, модульные тесты для тестирования програмного кода подсистемы создания тактильного рельефа. На основе данных исследований был собран и испытан макет устройства. После определенного цикла тренировок, слабовидящий человек приобретает способность к лучшей ориентации в пространстве. Автономность системы обеспечивается экономным энергопотреблением за счет применения разработанного алгоритма работы системы и современной энергоэффективной аппаратной части.Quasi-stereoscopic obstacle detection system for blind people with increased information content has been developed. Increasing information content is carried out through the use of a single-board computer Raspberry Pi 3 and STM8L microcontroller. The subsystem of panoramic ultrasonic detection allows you to determine the presence of obstacles and their remoteness by the frequency pulses of the sound signal, and the subsystem of creating a tactile relief – by the intensity of tactile information. The device provides the ability to switch subsystems with a power source in accordance with the obstacle detection mode. Using the power supply button, the tactile relief subsystem is turned off, the consumption current of which is not less than 500 mA, while the operation of the ultrasonic obstacle detection subsystem, the consumption current of which is not more than 20 mA, is saved, while the charge of the autonomous power element is saved, and its life is extended without recharge. The results of developing a program model are presented – the system operation algorithm, the program for constructing a frame with a real-time depth map, the code for the vibration motor program, unit tests for testing the program code of the tactile relief subsystem. Based on the research data, a mock device was assembled and tested. After a certain training cycle, a visually impaired person acquires the ability to better orientate in space. The autonomy of the system is ensured by economical energy consumption through the application of the developed algorithm of the system and modern energy-efficient hardware.