一、文献综述
- 国内外研究现状
智能手杖在国内已经投放市场，但是市场反响不大，在国外亦有类似的产品，但是功能不齐全，价格过高，没有大规模推广，竞争力不强，市场集中度很低；在产品差别化方面，智能拐杖新颖轻巧，功能齐全，个性化设计，具有很大的产品差别度；在持久性方面,随着我国老年人口地持续增长，老龄产品需求量也将逐渐增加，具有较强的持久性。整体来说，智能手杖的市场进入障碍小，竞争力强，进入市场后，能够迅速扩大规模和市场容量，实现规模。当今在国外，2019年12月份美国《时代》周刊评选出2019年100个最佳发明，其中就包括WeWALK，该拐杖致力于无需智能手机就可帮助全球2.5亿视障人士和盲人在数字化的世界里行走自如[1-2]。而在国内，智能拐杖的发展也是很迅速的，2016年全国大学生创业大赛总决赛中，展示了一款无障碍盲人智能拐杖作品，并斩获银奖[3]。
在我国，近两年市场调研的结果显示，我国老年人用品消费市场存在着这样的情况：一、经营老年产品的企业数量仍然很少，老年人市场供应疲软。二、产品个性化发展仍需大力开拓。三、价格定位的不合理性。四、产品宣传的力度仍需加强。五、品种单一，款式单调又不够新颖，新产品有待开发。六、老年人用品专柜太少，太分散。
2016年,65周 岁及以上老年人口15003万人，占总人口10.8%，预计2050年65周岁以上人口比例将达24.41%。尽管我国拥有老年人市场是世界上最大的，但与发达国家的老年产业相比我国仍处于起步阶段，我国的老年人专用产品研发和服务还远远无法与发达国家相比。现阶段中国老年人用品市场目前只有保健品在服务，市场单一，无差异性。老年产品在研发和技术进方面，社会参与度不够，主要依靠大政府来包办，老年人用品店铺就更是少之又少。
- 研究主要成果
国内外当今已开发的很多老年人专用产品，比如：定时提醒药盒和急救药袋等。但这些产品缺点很明显，大都功能单一，缺少人性化关怀功能，例如定位功能，使老人们在意外发生时、无法自救的情况下不能得到有效的帮助与救治。国内针对这一系列特点，结合 GPS 全球定位、物联网、无线通信、传感器等技术设计了新型智能手杖，在情况紧急时可以精准地获得老人位置，使老人可以及时得到帮助。符长友[4]等人设计的基于物联网的智能拐杖，采用高性能的LPC2124主控芯片，通过电容传感器和整栋传感器综合监测人是否意外跌倒或身体突然不适等异常或突发情况，并向周围自动发出求助信号，使老人能在最短时间内得到及时救助。UC20模块同时支持GPS定位与语音短信等功能，可以较准确的获得老人的行走状态并进行判断处理，其实验结果显示，该系统可实现 GPS 定位、跌倒判断、自动报警等功能。贾丹平[5]等人设计的智能拐杖是以STC90C516RD单片机作为主控器，采用HMC5883L数字罗盘对方向进行识别，通过GSM通信技术监测老人方位和紧急情况下求助。智能拐杖具有低功耗、重量轻、结构紧凑等优点。景婷婷[6]等人设计的老人多功能智能拐杖是以 89C52 单片机为主控件，通过采用人体热释电红外传感器来实现避障功能，检测障碍物的精确度较高，还具有如 GPS 定位、报警系统、LED 照明、MP3 娱乐等功能，该设计具有易操作、成本低的特点，拥有较强的实用性与市场价值。洪亭轩[7]设计的多功能智能拐杖是采用STC12C5A60S2 单片机作为主控芯片，带有GPS全球定位和语音播报系统，克服了传统拐杖结构简单、功能单一、无法实时监控、及时求救的弊端，可对老年人出现意外情况及盲人出行等问题提供一定的帮助。郑灏[8]等人则是研究了STM32 单片机为控制核心，结合当前成熟的信号处理算法将信息综合处理，水平陀螺仪MPU6050传感器与微控制器相结合，判断老人是否摔倒，并进行自动报警。利用GPS和GSM模块，确保在遇到紧急情况时能够与其亲属及时取得的联系，并且第一时间告知其位置信息。同时系统还具有环境实时检测语音提醒功能，实验证明，该设计操作方便，性能稳定，能够保障老年人安全出行。此外，该系统成本低，性能稳定，功能易于扩展。王玉花[9]设计了一种基于物联网的智能手杖控制系统，弥补了国内市场上供老年人使用的拐杖结构功能单一、不能实现远程定位等缺陷，利用Andriod移动应用实现远程定位、摔倒报警和录像功能，能够远程查看老人的位置，接收摔倒报警信息，系统由 CC3200 物联网控制处理器、GPRS 组成，实验结果表明，该系统性能稳定可靠，家庭成员可以通过手机获取老年人的行走轨迹，接收老年人的预警信息，查看存储在拐杖里的视频。魏庆丽[10]等人设计的智能拐杖增加了手机 APP 功能和显示屏，极大的增强了产品的个性化发展,设计了以 MSP430F149 单片机为核心处理器，GARMIN OEM 板为 GPS 模块、n RF905 为无线收发器、Ampirel12864 为 LCD 显示器的智能定位拐杖，可以接收卫星信号，由 n RF905 接收和发送定位信息，通过液晶显示器显示老人的准确位置，更好的保障了老人的出行安全。
在如何设计拐杖的导航系统的研究中，法蒂玛·扎赫拉·巴格里（FatimaZahraBaghli）[11]使用蚁群算法在机器环境中存在五个矩形障碍物的情况下找到了从初始位置到最终位置的最佳路径和尺寸，该算法已经过仿真测试，得到结果表明了该方法的有效性和可靠性。周东升[12]提出了一种改进的蚁群算法来解决这个问题，这个算法是有效且简单的，将改进的蚁群算法与经典的蚁群算法通过实验比较。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。李彩[13]基于蚁群算法原理设计了一款以AT89S51为核心的带避障模块电路的智能手杖。
- 发展趋势
随着互联网技术的迅猛发展，很多产品变得更加智能化，不仅提高了人们的生活品质，还成为国家经济增长和社会转型重要引擎。国家已经将“互联网＋”和 人工智能在实体经济中应用的重要方面作为各行业转型方向之一。《中国制造2025》、《关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》、《关于印发新一代人工智能发展规划的通知》等国务院层面的重要政策均提出大力运用互联网技术发展创新，再加上各种高新技术的不断发展使得智能家居的智能控制功能也越来越强大，以及人们对居家环境的安全性和舒适性的要求也在提高，这都为智能家居的发展提供了有利条件[14-15]。
另外，中国老人口数量占总人口比例大，中国的人口老龄化问题越来越严重，随着中国老龄化进程的不断推进，未来需要被照料护理的老年人数量越来越多，老年人口数量的不断增加加剧了社会养老压力，增加了政府和社会的职责负担。由于社会上养老机构体质还不完善，医护人员缺乏；老人子女忙于工作和家庭，无暇更好地照顾年人晚年生活，导致养老问题逐渐严重，因此智能养老能够缓解未来的养老压力，关于对老人的关怀与保障也更受社会的关注，在此背景下，智能家居市场推出各种针对老年人而设计的家居产品，催生了智能拐杖迅速发展，推动了智能拐杖的创新发展[16]。智能拐杖实现信息传递、数据分析，监测老年人在使用过程中任何不好状况，全面掌握老年人生活和健康状况，在一定程度上可以缓解养老供给不足的问题。
- 存在的问题
虽然我国的智能家居行业正处于蓬勃发展的初期，但我们也注意到现在智能家居市场上产品鱼龙混杂，那么智能家居行业还存在以下几点问题[17-18]。
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