Nghiên cứu và chế tạo thiết bị hỗ trợ người mù sử dụng sóng siêu âm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ NGƯỜI MÙ SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HÙNG-KTYS-K53 NGỤY PHAN TÍN-KTYS-K53 NGUYỄN HỮU THẮNG-KTSY-K53 Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN THU VÂN Hà Nội, 6-2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc -------------------------------------------------- --------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hùng Số hiệu sinh viên: 20081209 Ngụy Phan Tín 20082681 Nguyễn Hữu Thắng 20082470 Khoá: K53 Viện: Điện tử - Viễn thông Ngành: Kỹ thuật y sinh 1. Đầu đề đồ án: ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… Các số liệu liệu ban đầu: ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… Nội dung phần thuyết minh tính toán: ……………………………………………………………………………………………………………… ….…………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………… ….…… …………………………………………………………………………………………………………………… ……….… ………………………………………………………………………………………………………. 2. Họ tên giảng viên hướng dẫn……………………………………………………… …………………… 3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án ………………………………………………….…………… 4. Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………… ……… Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng Cán phản biện năm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hùng Số hiệu sinh viên: 20081209 Ngụy phan Tín 20082681 Nguyễn Hữu Thắng 20082470 Ngành: Kỹ thuật y sinh Khoá: K53 Giảng viên hướng dẫn: Cán phản biện: . 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: . . . . . . 2. Nhận xét cán phản biện: . . . . . . . . . . Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) LỜI NÓI ĐẦU Hiện xu hướng áp dụng khoa học công nghệ kỹ thuật vào mặt đời sống xã hội xu hướng thiết yếu, ngành quan nhà nước quan tâm trọng phát triển. Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật nước ta vào đời sống xã hội giúp cải thiện nâng cao chất lượng sống người dân, đẩy mạnh trình tiếp cận bắt nhịp với xu hướng chung giới. Khoa học kỹ thuật không giúp tăng suất, chất lượng sản xuất mà giúp nâng cao chất lượng sống người dân mặt sức khỏe tinh thần, đặc biệt người khuyết tật không gặp may mắn sống. Một đối tượng quan tâm người bị khiếm thị. Những đối tượng bị tật mặt lý mắt không nhìn nên việc sinh hoạt giao tiếp với xã hội khó khăn. Bằng việc sử dụng công nghệ đại siêu âm, laser, phương pháp cấy ghép giác mạc . người khiếm thị có nhiều hội hòa nhập với cộng đồng hơn. Trong công nghệ công nghệ sử dụng sóng siêu âm để dẫn đường sử dụng phổ biến. Do có nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền thống số phương pháp khác nay. Ngoài sóng siêu âm an toàn với người sử dụng người xung quanh. Từ nhóm chúng em đưa ý tưởng thiết kế “Thiết bị hỗ trợ người khiếm thị sử dụng sóng siêu âm”. Dưới hướng dẫn tận tình Th.S Nguyễn Thu Vân đoàn kết cố gắng nhóm, chúng em hoàn thành đồ án với đề tài “ Thiết bị hỗ trợ người khiếm thị sử dụng sóng siêu âm”. Sau nhiều tháng nỗ lực nghiên cứu phát triển, chúng em đạt số kết khả quan trình triển khai thực đồ án. Mặc dù vậy, thiếu sót mặt kiến thức thực tế hạn chế linh kiện cần thiết nên nhóm chúng em không tránh khỏi thiếu sót số mục tiêu chưa hoàn thành. Vì nhóm chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn bè. Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Th.S Nguyễn Thu Vân toàn thể gia đình bạn vè hỗ trợ nhóm chúng em trình nghiên cứu. Sinh viên thực Nguyễn Hùng Ngụy Phan Tín Nguyễn Hữu Thắng ` TÓM TẮT ĐỒ ÁN “Thiết bị hỗ trợ người khiếm thị sử dụng sóng siêu âm” Sóng siêu âm dạng sóng học có khả lan truyền môi trường rắn, lỏng, khí. Sóng siêu âm phát từ đầu cảm biến, sau va chạm với vật cản thu nhận lại xử lý để đưa cảnh bảo dẫn cho người khiếm thị. Thiết bị gồm bốn phần bản: - Đầu cảm biến thu phát sóng siêu âm - Khối điều khiển xử lý tín hiệu siêu âm - Khối cảnh báo có vật cản đường di chuyển - Khối vỏ bảo vệ gắn thiết bị lên thể người khiếm thị Thiết bị hỗ trợ gắn lên cánh tay người khiếm thị. Khi người khiếm thị di chuyển, thiết bị liên tục phát sóng siêu âm phạm vi xác định, thu nhận sóng âm phản hồi về. Sau khối điều khiển xử lý tính toán thông tin vị trí, tốc độ vật cản phía trước. Từ khối cảnh báo đưa cảnh báo dẫn đường với người khiếm thị để tránh vật cản đường đi. Đồ án trình bày trình nhóm tìm hiểu, thiết kế kiểm tra tính thực tiễn thiết bị bao gồm chương: Chương 1: Khái niệm siêu âm ứng dụng Trình bày khái niệm cần biết sóng siêu âm, tính chất vật lý sóng siêu âm ứng dụng sóng siêu âm thực tế. Chương 2: Cảm biến siêu âm Trình bày cách cấu tạo cảm biến siêu âm, thông số cần quan tâm cảm biến siêu âm, nêu cấu tạo chế độ hoạt động siêu âm HC-SR04 sử dụng đồ án. Chương 3: Phân tích thiết kế Trình bày số đặc điểm đặc trưng đối tượng sử dụng thiết bị, phân tích toán thực tế, yêu cầu cần thiết việc thiết kế thiết bị. Sau đó, dựa phân tích đưa giải pháp thiết kế, chế tạo để giải toán thực tế. Chương 4: Kết đạt thử nghiệm Trình bày trình thử nghiệm thiết bị thực tế, đánh giá kết thu được, từ rút kết luận, đánh giá tổng kết trình triển khai thực đề tài. ABSTRACT “Research and design a equipmentassisting sightless person using ultrasonic” Ultrasonic wave is a form of mechanical waves, can propagate in solid, liquid and gas. Ultrasonic waves are emitted from a sensor head, after colliding with the obstacle will be collected and processed to give the warning instructions for blind people. The equipment will consist of four basic parts: - The ultrasonic wave transmitter and receiver - The ultrasonic signal controlling and processingblock - Warning block when there are obstacle on the move - Protective shell, attaching the device to the body blind Assistant equipment will be attached to the arm of the blind. When blind people move, the device will continuously emit ultrasonic waves in the specified range and receive the feedback wave. Then the controller and processor block will calculate information on position, speed of the obstacles ahead. From thatit will give a statement to warn the blinds to avoid obstacles along the way. The thesis reports the process of group learning, designing and testing practicality of the device consists of chapters: Chapter 1: the concept of ultrasound and its applications Presentation of the basic concepts you need to know about sonar, the physical properties of ultrasonic wave and application in fact. Chapter 2: Ultrasonic sensors Presenting a fundamental way about the texture of an ultrasonic sensor, the need of an ultrasonic sensor, articulated structure and mode of operation of HC-SR04 ultrasound is used in blueprints. Chapter 3: Analysis and design Presentation on some of the characteristics of using objects, analysis of the actual problem, the necessary requirements for the design of the equipment. Then, based on the analysis of given designing and buliding solutionsto solve the actual problem. Chapter 4: Test and results achieved Presentation on the process of testing the device in fact, reviews the results obtained, from which to draw conclusions, the evaluation of the process of implementing the subject. 10 Đường kính (cm) 0.2 0.8 100 Khoảng cách (cm) 2-24.5 0.2-43 0.2-400 Vật thể Móc áo Bút bi Tường Bảng 4.3 Bảng kết dải khoảng cách thu phát ng iêu m tư ng ứng với kích thước vậtt thể khác Từ bảng trên, kết luận rằng, module cảm biến siêu âm HC-SR04 phát vật có kích thước nhỏ cỡ vài mm với khoảng cách gần 50cm, vật có kích thước cỡ vài cm trở lên có khoảng cách phát lên đến vài m. Với vật có kích thước nhỏ 0.2cm, độ phản xạ thấp, thiết bị phát được. Kiểm tra độ phản xạ sóng siêu âm góc khác Góc 90 60 30 Khoảng cách 0.2-83 2-59 5-36 Bảng 4.4 Bảng kết dải khoảng cách thu phát sóng siêu âm với góc phát khác Sau tiến hành đo đạc thử nghiệm, nhóm tháy thiết bị phát tốt bề mặt vật cản nghiêng với góc nghiêng lớn, tín hiệu phản xạ tốt với góc phát xung 900 hướng đến mặt vật cản. Tính toán cường độ âm thiết bị - Mức áp lực âm: ( ) áp suất âm ngưỡng nghe 20 μPa Với Tại 40 kHz, mức hấp thụ tín hiệu không khí 0.2 dB foot (tức 1.2 db/100m) , với mức áp lực âm 110 áp suất tạo nguồn âm : ( - ) ( )( ) Cường độ âm điểm không gian 93 nh 4.9 ường độ âm điểm không gian ( ) ( ) - Bài toán cường độ âm với HC-SR04: nh 4.10 Trường siêu âm module cảm biến HC-SR04 [5] Xét r = 40cm 94 r = 10cm Với ( ) IL = 10log( ) = -12 dB/cm = 1.2 dB/100m Cường độ âm khoảng cách 20 độ C - Tại 50cm : I= W/ ( = ( ) ) = 526.23 W/ = 0.052623 =147 dB/ => 2.45 dB/s Với kết tính toán được, thấy với mức cường độ âm thiết bị sinh an toàn. Và với tầnsố 40kHz không gây ảnh hưởng đến tai trẻ nhỏ động vật. 4.1.2. Kiểm tra lượng Để đảm báo thiết bị hoạt động tốt, nhóm tiến hành đo thử nghiệm thời gian sử dụng pin. Pin tiến hành thử nghiệm pin Lipo có dung lượng 500mAh, hiệu điện trung bình 7.4V. Chúng ta cần phân tích khối đơn vị tiêu hao lượng: - cảm biến HC-SR04 phát luân phiên: nguồn làm việc 5V, dòng tiêu thụ 2mA. - Vi xử lý PIC18F24K20 với điện áp hoạt động 3.3V, dòng tiêu thụ nhỏ, vài µA - IC khóa liệu đầu 74HC573: dòng tiêu thụ < µA Chế độ ngủ đông < 80 µA Điện áp hoạt động 5V - Ba động rung:10~12mm 3V mobile phone vibration motor: có điện áp hoạt động3V, dòng trì 70 mA, tốc độ vòng quay lên đến 13500 rpm 95 Sau tính toán kiểm tra thực nghiệm, kết cho thấy thiết bị hoạt động liên tục 2h đồng hồ với ba động quay với vận tốc tối đa liên tục. Nhưng thực tế, lúc ba động quay liên tục với vận tốc tối đa Như thời lượng sử dụng thiết bị thực tế cao nhiều lần 2h đồng hồ. 4.2. Những khó khăn gặp phải Trong thời gian nhóm thực đồ án, thuận lợi giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn, nhóm gặp không khó khăn để hoàn thiện sản phẩm. Đầu tiên hạn chế linh kiện điện tử nước ta, nhiều linh kiện sẵn phải đặt mua nước sử dụng linh kiện thay thế, có chất lượng không tốt bằng. Mặt khác, tài liệu nghiên cứu lý thuyết, tính chất, ứng dụng siêu âm nước không nhiều, đặc biệt nghiên cứu ứng dụng siêu âm thực tế hạn chế. Trong trình thiết kế chế tạo, vấn đề kiểm tra tính chất cảm biến, kiểm tra trường siêu âm nhiều khó khăn không đủ thiết bị hỗ trợ để tín hành đo đạc, tính toán thực nghiệm. Và đặc biệt, sử dụng đầu dò sóng siêu âm để thu phát có số lỗi tránh khỏi khó để loại bỏ lỗi sai số lặp, lỗi nhiễu đọc chéo, tán xạ 4.2.1. Các lỗi đặc trưng chưa xử lý triệt để Sai số lặp Sai số lặp sai số xảy với tất thiết bị đo lường, có cảm biến siêu âm. Đây sai số dùng nhiều cảm biến để xác định vật, mà búp sóng cảm biến giao nhau. Tạo nên sai số lặp. 96 nh 4.11 Hình ảnh mô tả nhiễu lặp sử dụng ba cảm biến siêu âm Lỗi tán xạ bề mặt (forecasting) Hiện tượng Forecasting tượng phản xạ góc sai lệch cảm biến. Do nguyên lý TOF, để có khoảng cách đúng, cảm biến siêu âm phải hướng vuông góc với bềmặt chướng ngại vật cần đo. Tuy nhiên, chướng ngại vật không phẳng, mịn, nên tia phản xạ không tương ứng với góc tới. Các chùm tia phản xạ có lượng phản xạ thấp hơn. Tuy vậy, khoảng cách đó, cảm biến siêu âm ghi nhận tín hiệu phản xạ này. Kết quả, thông số đọc cảm biến siêu âm bị lệch góc mở cảm biến siêu âm lớn. Ngoài ra, góc mở rộng, nên không sai nhận dạng vịtrí chướng ngại vật, mà khoảng cách ghi nhận bị sai lệch. Tuy vậy, sai số không đáng kể sai số tượng đọc chéo gây ra. Vì sai số sai sốcó thể quản lý được, đó, sai số tượng đọc chéo quản lý được. Sau tìm hiểu tượng đọc chéo phương pháp xử lý tượng đọc chéo. 97 nh 4.12 Hình ảnh mô tả lỗi tán xạ bề mặt Hiện tượng đọc chéo (Crosstalk) Hiện tượng đọc chéo (crosstalk) tượng mà cảm biến siêu âm ghi nhận tín hiệu phản xạ trực tiếp từ cảm biến siêu âm khác, sau trình sóng siêu âm truyền phản xạ qua bề mặt quay lại cảm biến cách không mong muốn. Hiện tượng đọc chéo phân loại thành hai loại chính: - Loại tượng nhiều robot hoạt động môi trường, cảm biến siêu âm ghi nhận tín hiệu cảm biến siêu âm cách trực tiếp gián tiếp, sóng siêu âm di chuyển không gian sau thời gian ngẫu nhiên quay trở lại cảm biến. - Loại tượng cảm biến siêu âm ghi nhận tín hiệu cảm biến siêu âm robot sau trình phản xạ. Cần phải phân biệt hai trình đọc chéo này, ta thấy rằng, tượng đọc chéo loại một, rõ ràng, sóng siêu âm sai lệch ngẫu nhiên, không dự 98 đoán được. Tuy nhiên, tính ngẫu nhiên này, việc xử lý nhiễu (tín hiệu sai từ cảm biến khác) trở nên dễ dàng (bằng cách loại bỏ giá trị xuất ngẫu nhiên có độ lớn gấp nhiều lần giá trị khác). Trong đó, tín hiệu sai hai cảm biến gắn robot, gặp chướng ngại vật có khả gây tượng đọc chéo, dường nhưcác kết ghi nhận khiến cho cảm biến nhận phân biệt đâu nhiễu, đâu tín hiệu thân phát (do giá trị giá trị nhiễu gần giống mặt giá trị). nh 4.13 Hình ảnh mô tả lỗi đọc chéo 4.2.2. Các phương pháp xử lý lỗi Xử lý sai số lặp Cách dễ dàng để giảm thiểu sai số lặp xử lý góc đặt cảm biến. Với tiếp tuyến búp sóng hai cảm biến vuông góc, số điểm giao chúng nhất, tức sai số lặp bé nhất. 99 nh 4.14 Hình ảnh o ánh hai cách đặt góc hai cảm biến Cách tính toán góc đặt cảm biến để loại bỏ sai số lặp: nh 4.15 Tính toán góc hai cảm biến Độ dài cung tròn búp siêu âm: 100 ( ) ( ) Độ dài vùng giao điểm hai búp siêu âm vật thể: ( ) ( ) Trong đó: d chiều dài búp siêu âm, θ góc hợp hai búp siêu âm (hai pháp tuyến). Điều kiện để loại bỏ sai số lặp: ( ) ( ) Hay vật thể rơi vào khoảng 1/10 cung tròn. Góc điều chỉnh góc θ Xử lý sai số o đọc chéo (Crosstalk) Trong tượng đọc chéo loại 1, cho đường đọc chéo cóthể hình thành cách ngẫu nhiên không thểxác định trước, ta thấy hoàn toàn dùng phương pháp lặp, đọc nhiều lần đểnhận tín hiệu lần đầu ghi nhận tín hiệu nhiễu. Như vậy, việc đọc cảm biến nhiều lần cho phép ta loại bỏ đường đọc chéo ngẫu nhiên. Tuy vậy, với loại 2, phân biệt đường đọc chéo lần thứ hai lần thứ ba, hình: nh 4.16 Sự xuất đọc chéo [17] 101 Borenstein phương pháp đọc hình sau, đảm bảo cho kết đọc tốt phát đường đọc chéo xuất hiện. Trong đó, thay dùng khoảng thời gian giống để chờ lần đọc, thay đổi giá trị thời gian chờnày sau chu kỳ đọc. Như vậy, kết lần đọc liên tiếp cảm biến thu khác lệch nhiều sai số lặp cho phép chắn có đường đọc chéo xảy ra. nh 4.17 Lưu đồ cách đọc tín hiệu Tại lần đọc thứ n+1 lấy kết lần đọc thứ n để tính. Như xảy tượng đọc chéo, loại kết đọc thứ n. Kết đọc lần đọc thứ n+1 lấy để tính tiếp cho lần đọc thứ n+2. Như rõ ràng, kết kết n n+1 khẳng định lúc ta khẳng định n đúng, lại lấy n+1 tính tiếp cho n+2 . 102 nh 4.18 Thuật toán loại bỏ tín hiệu đọc chéo Chứng minh xác hóa công thức: Giả sử cảm biến phát phát lại cảm biến thu dãy nhận sóng phản xạ, tính thời gian xảy tượng crosstalk sau: 103 Đối với x ( ) ( ) Đối với y ( ) ∑ ( ) Khi xảy tượng crosstalk, ta tính thời gian lần đầu cảm biến ghi nhận : Thay vào phương trình thứ ta có : ∑ ( ) ( ) Tại thời điểm sảy đọc chéo, ta có: ( ∑ ) Nếu sai số lần đọc cảm biến ( )( ( ) ta có: ) ∑ ( )) Phương trình với m : Điều cho thấy thời gian thu nhận tín hiệu cảm biến siêu âm từ lần phát thu đầu tiên, lần thu phát sau gần lần thu phát trước. Nhưvậy, biết tượng đọc chéo xảy ra. Nếu không ta phải khẳng định có tượng đọc chéo. 104 Theo cách trình bày hình thuật toán xử lý, vấn đề đặt xác định a b cảm biến. Theo trình bày hình thuật toán xử lý, đặt thời gian chờ sau lần phát thay đổi, có: ( ) ( ) Khi sảy tượng đọc chéo, ta có : | || | | | || | | Suy ra, || Trong đó, | | || xem 3% khoảng cách đo lớn nhất. Ở với cảm biết HC- SR04, có giới hạn khoảng cách đo chu kỳ đo 50 ms. 4.3. Kết luận định hướng phát triển tương lai 4.3.1. Phân tích tính khả dụng thiết bị Sau tiến hành kiểm tra, đo đạc thông số kỹ thuật thiết bị, nhóm thấy thiết bị hoàn toàn phát vật có kích thước nhỏ bút, dây phơi quần áo, sắt thép, dây điện… với khoảng cách đủ lớn để đưa cảnh báo người khiếm thị. Thiết bị sử dụng bề mặt vật liệu mặt phẳng nghiêng. Về mặt cảnh báo, thiết bị có tính khả thi cao việc hỗ trợ, giúp đỡ người khiếm thị phát vật cản đường di chuyển. 105 Về mặt linh động tiện lợi, thiết bị có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng tháo rời không sử dụng; có thời gian sử dụng pin đủ dài cho hành trình người thực tế, đơn giản, tiện dụng sạc pin. Thiết bị gắn lên tay người, giúp cho việc điều khiển linh động, thực thao tác quét để xác định vật cản độ cao phương vị khác nhau; cảnh báo đưa cảm nhận rõ ràng, dễ dàng phán đoán vị trí vật cản. Ngoài ưu điểm trên, thiết bị gặp số nhược điểm cần giải quyết: vấn đề phát hố, bậc thang có độ cao lớn, thời gian đáp ứng chưa nhanh số toán thực tế khác. 4.3.2. Hướng phát triển tương lai Hiện nay, hạn chế mặt thời gian công nghệ linh kiện nên sản phẩm chưa thực hoàn thiện, chưa đáp ứng đầy đủ toán yêu cầu thực tế đặt ra, tương lai nhóm tiếp tục cải tiến thiết bị, tìm giải pháp để đáp ứng yêu cầu thực tế, hạn chế nhược điểm thiết bị, tăng khả cảnh báo, thời gian sử dụng thiết bị… Mong muốn nhóm đưa sản phẩm vào ứng dụng thực tế, giúp hỗ trợ người khiếm thị việc sinh hoạt ngày thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, chi phí thấp. 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Essientials of ultrasound Physics – James A.Zagzebski, PhD. [2] http://www.engineersgarage.com/insight/how-ultrasonic-sensorswork?page=1 [3] Datasheet PIC18f26k20 [4] http://grathio.com/2011/08/meet-the-tacit-project-its-sonar-for-the-blind/ [5] Ultrasonic sensors, Murata, Manufacturing Co., Ltd. [6] Objects Localization and Differentiation Using Ultrasonic Sensor - Bogdan Kreczmer. [7] Cortical/Cerebral Visual Impairment - Barry S. Kran, OD, FAAO & Darick W. Wright, MA, COMS, CLVT & D. Luisa Mayer, PhD. Med. [8] Đo khoảng cách xác định vị trí vật thể phương pháp siêu âm - Trần ThịThủy, Nguyễn Quang Thắng, Đinh Sơn Thạch. [9] Siêu âm dò đường cho người khiếm thị - Dương Hoàng Yến [10] Ultrasound and Human – Computer Interaction – S2T Group - Danang university of technology. [11] http://tinyrc.com/qfm/racing/dls/microspec.htm [12] Điều khiển động DC servo (PID). http://www.hocavr.com/index.php/vi/app/dcservo [13] Khả người mù – Lê Hồng Thủy, http://hoangkim.net.vn/bai-viet/180/kha-nang-cua-nguoi-mu.html [14] http://www.wikipedia.org/ [15] Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Vũ Sơn, Trần Anh Vũ – “Cơ sở kỹ thuật siêu âm”, NXB Khoa Học & Kỹ Thuật, 2003. [16] BRIAN EVANLEGISTA, ANTONY GRANT, JAMES QUESENBERRY, MATTHEWS MOLINETS, Final report on “Intelligent Automotive Obstacle Detection System”, Michigan State University, 2001. [17] J. BORENSTEIN, H. R. EVERETT, and L. FENG, “Where am I? –Sensors and Methods for Mobile Robot Positioning”, Technical report, Michigan University, 1996. [18] http://www.cand.com.vn/vi-VN/khcn/2013/1/188951.cand 107 Phụ Lục ký hiệu toán học 108 [...]... dùng các thiết bị để thay thế cho chức năng của măt, hoặc là các loại kính đặc biệt để cải thiện sức nhìn Ngoài các phương pháp truyền thống như gậy hay chó dẫn đường, hiện nay, các nhà nghiên cứu đã và đang đưa ra rất nhiều thiết bị sử dụng công nghệ cao như siêu âm, camera lập thể, mắt sinh học… Một số biện pháp hỗ trợ người mù đã và đang được nghiên cứu hiện nay: nh 0.1 Gậy siêu âm - Gậy siêu âm Hai... chính - Sóng âm tần số cực thấp, hay còn gọi là sóng hạ âm (Infrasound): f < 16 Hz Ví dụ: sóng địa chấn - Sóng âm tần số nghe thấy được (Audible sound): f= 16 Hz – 20 kHz 26 - Sóng siêu âm (Ultrasound): f > 20kHz Các nguồn sóng siêu âm có trong tự nhiên: Dơi, một vài loài cá biển phát sóng siêu âm để định hướng … Nói chung các sóng này nằm trong vùng tần số 20 – 100 kHz Sóng siêu âm ứng dụng trong y... milimet Do đó siêu âm được ứng dụng trong chẩn đoán hình ảnh y khoa (siêu âm y khoa) hoặc chụp ảnh bên trong các cấu trúc cơ khí trong kiểm tra không phá hủy Nhờ khả năng không bị nhận biết được bởi người, sóng siêu âm còn được dùng trong các ứng dụng quan trắc khác, như để đo khoảng cách hay vận tốc Ngoài ra còn có nhiều ứng dụng siêu âm khác như làm sạch bằng siêu âm, hàn siêu âm, ứng dụng siêu âm trong... truyền âm thanh đi xa hơn, sóng âm thanh phải được trộn với một sóng dẫn có tần số cao MHz - GHz cho ra một sóng phát thanh AM, FM hay PM - Sóng AM Sóng AM là một loại sóng trộn của hai sóng, sóng âm và sóng dẫn, có cường độ sóng dẫn thay đổi theo cường độ sóng âm Sóng AM thích hợp cho việc truyền dẫn thông tin trên quãng đường gần hay ngắn trong phạm vi địa phương 27 - Sóng FM Sóng FM là một loại sóng. .. một vật Sóng âm khi bị một vận cản sẽ bị phản xạ Sóng phản xạ cho biết vị trí của một vật Quãng đường = Vận tốc x Thời gian 1.1.3 Sóng siêu âm Siêu âm là âm thanh có tần số cao hơn tần số tối đa mà tai người nghe thấy được Tần số tối đa này tùy vào từng người, nhưng thông thường nó vào cỡ 20000 Hz Ngược lại với siêu âm, các âm thanh có tần số thấp hơn ngưỡng nghe được bởi tai người (thường vào khoảng... tưởng sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách, kết hợp với hệ thống cảnh báo để trợ giúp những người mù lòa trong việc phát hiện vật cản, thực hiện bằng cách sử dụng các transducer thu và phát sóng siêu âm, phân tích khoảng cách và phản hồi đầu ra bằng xung động cơ học được đặt trên cơ thể của người sử dụng, với khoảng cách càng gần, xung động càng mạnh Cụ thể trong đồ án này, nhóm chúng em sẽ thiết kế và. .. nghiên cứu tiếp tục phát triển, khắc phục các nhược điểm Với năng lực của nhóm cũng như độ lớn của đề tài, nhóm chúng em quyết định sử dụng phương pháp siêu âm để thiết kế thiết bị hỗ trợ người khiếm thị Mục tiêu của nhóm hướng tới là thiết kế một sản phẩm có tính ứng dụng trong thực tế, có thể hỗ trợ những người khiếm thị dễ dàng hơn trong các hoạt động sinh hoạt hằng ngày Phạm vi nghiên cứu của... 1.1 KHÁI NIỆM VỀ SIÊU ÂM VÀ CÁC ỨNG DỤNG Bản chất vật lý của sóng siêu âm 1.1.1 Âm thanh Âm thanh là cảm giác cảm nhận được bằng thính giác, là năng lượng cơ học truyền đi bởi sóng áp suất trong một môi trường vật chất Âm học là một nhánh của vật lý học, nghiên cứu về sự lan truyền của sóng âm thanh trong các loại môi trường và sự tác động qua lại của nó với vật chất 1.1.1.1 Nguồn âm Âm thanh được sinh... khi thiết bị cảm biến phát hiện có vật cản ở phía trước Mức độ rung mạnh hay nhẹ tùy thuộc vào khoảng cách từ gậy đến vật cản Nhờ đó, người khiếm thị dùng gậy siêu âm có thể dễ dàng tự đi lại một mình và tránh được mọi thứ xung quanh Tuy nhiên, phần lớn người sử dụng có thể phải mất vài tháng để làm quen với chiếc gậy siêu âm Còn theo các nhà phát triển, thiết bị hiện đại này sẽ mang lại cho người mù. .. thể người mù kết nối với vật cấy võng mạc mang 256 điện cực trong cuộc nghiên cứu của dự án USC Các nhà nghiên cứu dự đoán đến năm 2014 sẽ chế tạo được vật cấy mang 1000 điện cực cho phép những người tình nguyện thí nghiệm nhận rõ mặt người và đọc được cỡ chữ khoảng 2,5 cm Trong các nghiên cứu gần đây, vật cấy được chế tạo bằng muối bạc hay sillicon mắc đầy điện cực vào một trong võng mạc của người . TÓM TẮT ĐỒ ÁN Thiết bị hỗ trợ người khiếm thị sử dụng sóng siêu âm Sóng siêu âm là một dạng sóng cơ học có khả năng lan truyền trong môi trường rắn, lỏng, khí. Sóng siêu âm sẽ được phát. - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ NGƯỜI MÙ SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HÙNG-KTYS-K53 NGỤY PHAN TÍN-KTYS-K53. 1. KHÁI NIỆM VỀ SIÊU ÂM VÀ CÁC ỨNG DỤNG 22 1.1. Bản chất vật lý của sóng siêu âm 22 1.1.1. Âm thanh 22 1.1.2. Sóng âm 23 1.1.3. Sóng siêu âm 28 1.2. Tương tác giữa sóng siêu âm với môi trường