基於Arduino的智能拐杖檢視原始碼討論檢視歷史

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基於Arduino的智能拐杖該產品從老年人上樓時容易摔倒、單腳拐杖無法很好的支撐出發，得到了設計靈感。我們針對老年人出行問題進行了問卷調查，明確了相關需求並設計了拐杖所要實現的功能。

該智能拐杖由三部分組成。手柄處（即拐杖的頭部）包含着Wifi模塊、控制兩腳上下樓梯的按鈕、角速度傳感器、血氧傳感器；拐杖的柱身含有電機模塊；拐杖底部是四腳底座結構。

輔助上下樓梯功能的實現依託於電機所控制的前腳的移動，以及手柄處彎鈎鈎住扶梯以增加施力點和着力點。

這款拐杖可以方便老人上下樓梯，避免着力不穩而摔倒。該產品可以為提高老年人出行的安全係數做出極大貢獻，助力於建設更安全的老年社區，可以讓子女更加安心。

產品創新點：硬件創新，硬件方面， 我們以Arduino板、步進電機為驅動，控制底部兩條腿的伸縮。通過齒輪與齒條的協作，我們的拐杖的兩條腿可以隨老人的需求上下調節高度。在老人上下樓梯時可以通過增加着力點和減少側滑的方式協助老人上下樓，減少因上下樓導致的跌倒事故。算法創新，算法方面，我們在本項目中引入了多種芯片，其中手柄部分有心率血氧傳感器模塊、WIFI模塊、六軸角速度陀螺儀模塊，其中心率血氧傳感器採用光電容積算法實現對老人心率的檢測，MPU6050角速度傳感器使用了卡爾曼濾波算法實現了對對老人實時狀態的檢測。

總方案設計

總實現結果

1、老人可通過拐杖手柄的心率傳感器實時監測心率，其結果會實時同步至微信小程序。

2、當拐杖監測到老人摔倒時，拐杖會亮起警示燈。

3、當拐杖的某一個腳未着地時，其手柄相應的警示燈會亮起提醒老人，防止老人因在上樓梯時拐杖不穩而使老人摔倒

4、老人可以通過手柄的按鈕控制拐杖前腳上下移動從而實現前腳的上下移動，從而實現輔助老人上下樓梯的功能。

5、微信小程序端可以實現通過拐杖為老人實時定位，調用軟件實現導航功能以及一鍵報警功能。

分模塊測試結果

步進電機

功能實現：當老人上樓梯時，通過按下使前腳上升的按鈕，將前腳升至與上一階梯相等的高度，這樣就可以實現四腳的穩定結構以幫助老人安全的上下樓梯。最後一階樓梯時，按下使前腳下降的按鈕，將前腳落下，回復正常的行走模式。

電路實現：通過兩個按鈕分別控制電機的正轉和反轉，按下轉動，不按則停止。

角速度傳感器

功能實現：當老人摔倒或有緊急情況拐杖脫手時，通過對角速度的判定，實現報警，並將危險信號發送至小程序端。

電路實現：對傳感器判定，通過代碼的控制，決定蜂鳴器的報警，和警示紅燈的亮起。

血氧傳感器

功能實現：通過手機老人的血氧飽和度，心率等信息，將其輸出到小程序端

電路實現：通過手指的接觸，採集老人的血氧飽和度，心率等信息，整合發送。

WiFi模塊及小程序

功能實現：通過對信息的接受整合，發送至小程序端，生成老人的血氧飽和度，心率變化圖表。其次老人摔倒時還可以選擇撥打電話求助。

電路實現：通過與WiFi模塊的互聯，綁定拐杖和小程序，實現以上功能。

通過光敏電阻確認拐杖姿態

功能實現：通過在拐杖四腳上安裝光敏電阻來確定光強，並以此來確認四腳的着地情況，並通過與四腳分別對應的led展示在拐杖把手處，如果有腳長時間懸空則報警。

電路實現：通過判斷光敏電阻的電阻值判斷拐杖腳是否懸空。

通過機械結構輔助上樓梯

功能實現：通過在拐杖頭部設計機械勾狀部位，使老人能夠在上樓梯時使用該結構來省力。

結果分析

在使用拐杖時，如果手指放在血氧傳感器則小程序上會顯示血氧濃度的數據，並生成折線圖，子女也可以監視。如果老人不慎跌倒，角速度傳感器會感應到角速度大於一定值，LED燈會亮起，老人可以通過小程序向緊急聯繫人發起通話。在準備上樓梯時，老人會按下升高按鈕，拐杖的前腿會升高到適當高度。上完樓梯或者下樓梯時，按下控制前腳向下的按鈕，拐杖的前腳會下降需要的高度。通過這種方式使老人平穩的上下樓梯。而且，子女可通過小程序實時查詢老人的位置。

在當今這個多元化的社會，拐杖的使用人群不再僅僅局限於老人，而一些殘疾人群體，如盲人，腿腳不便人群的出行也同樣需要拐杖來加持，因此，我們希望在未來我們能擴大我們拐杖的受眾群體，這則需要我們在未來繼續對我們的拐杖進行不斷改進與拓展，具體來說有以下幾個方面

1、我們希望在我們的拐杖內加入語音播報功能，幫助使用者辨明方向，幫助使用者更安全有效地到達目的地；

2、我們希望在我們的拐杖內加入檢測障礙的功能，避免使用者使用時發生因障礙引起的危險。