盲人的閱讀方式不該昂貴

牛偉坤

電子閱讀的普及，把一部部幾百頁的著作成功壓縮到一臺薄薄的電子設(shè)備中，讓人們能夠隨時隨地在書的海洋中暢游。然而，對只能用手指和耳朵來感知世界的失明者而言，閱讀是探索世界的方式，更是甜蜜的負(fù)擔(dān)。

北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院的三名大四學(xué)生游啟麟、王天奇和蘇立新，對當(dāng)前市場上體積龐大、價格昂貴的盲文點顯器進(jìn)行了改造，打造出新型的便攜式“盲文電子書”，讓失明者也能最大程度地享受到閱讀樂趣。

減小體積，降低成本

游啟麟、王天奇和蘇立新曾經(jīng)是北京交通大學(xué)理科實驗班的同學(xué)，三個人都喜歡動手做小玩意兒。大三時，他們偶然讀到的一個勵志故事，碰撞出新的創(chuàng)意。

勵志故事的主角叫鄭建偉，是一名先天性雙目失明患者，但他以超乎常人的毅力，實現(xiàn)了自己出國留學(xué)讀書的夢想。他還是西南地區(qū)第一個雅思盲考生。鄭建偉的閱讀之路異常艱辛，在備考雅思時，只有部分的培訓(xùn)資料可以靠讀屏軟件學(xué)習(xí)，更多的雅思資料只能摸“盲文版”——先將資料掃描，用特定軟件轉(zhuǎn)換成word文件，再通過盲文復(fù)刻機打印成盲文——這是件既費時又費力的活兒。在考試時，鄭建偉的盲文版試卷打印出來差不多有100多頁，光閱讀就用了5個小時。

這讓游啟麟和小伙伴們開始思考：怎樣讓盲人的閱讀變得方便些？三個人了解到，目前市場上針對視障人士的出版物并不豐富，并且閱讀成本極高。普通人看的一本薄薄的書，打印成盲文就得差不多有半米高;一本三四塊錢的雜志，對于視障人士來說，閱讀成本得增加到幾十塊。繼續(xù)深入了解，他們看到目前市場上有盲文點顯器，這是相當(dāng)于視障人群的電子書，通過與讀屏軟件配合使用，點顯器能夠顯示出讀屏軟件讀取內(nèi)容的“盲文版”，并通過盲文點陣的凸起凹下，讓失明者用雙手徜徉書海。但當(dāng)前市場上的盲文點顯器普遍存在造價高，體積大的問題，大多應(yīng)用于視障人士的課堂教學(xué)，難以實現(xiàn)隨身攜帶。

了解情況后，他們把更新盲文點顯器作為大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目。“既然目前盲文點顯器的問題是成本高，體積大，那如果我們能想辦法減小體積，降低成本，讓有需要的人們能有更豐富的閱讀生活，應(yīng)該會是一件很有意義的事情。”游啟麟說。

課堂上學(xué)到關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過一番調(diào)研，對于盲文的基本原理和市場現(xiàn)狀，三人儼然成了小行家。游啟麟說，與漢字橫豎撇捺的筆畫構(gòu)成不同的是，每個盲字的基本組成單位是“方”，每方通常用6個點或8個點來表示。其中，8個點代表的是標(biāo)注了音調(diào)的盲文。

目前市面上的盲文點顯器售價一般在1萬到2萬元人民幣之間，尺寸約為30厘米長、9厘米寬、2厘米厚。而這么大個兒的點顯器上，顯示的內(nèi)容容量僅為40方，相當(dāng)于20多個漢字，約為一句話的長度。

三個人首先想要破解的難題是，有沒有可能將目前的盲文點顯器變得“袖珍”起來，讓它真正成為一本便攜的電子書。調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，盲文點顯器的大塊頭兒其實是由它的工作原理來決定的。雖然盲文點顯器的基本功能是將正常的文字轉(zhuǎn)化成失明者可以觸摸的盲點。但是，就工作原理來看是有分別的。在當(dāng)前的國內(nèi)市場上，盲文點顯器主要有壓電式和電磁式兩種。其中，電磁式盲文點顯器通過電磁線圈工作，其機械機構(gòu)決定了它的體積不能壓縮;而壓電式盲文點顯器用的是壓電陶瓷，該材料的形變小且成本高。

于是，三個人在材料的選擇上琢磨起來。組長游啟麟是個科技達(dá)人，平時沒事兒就泡在各種科技前沿的論壇里。“走，我們?nèi)ブ邪l(fā)看看，有沒有什么新東西。”王天奇則喜歡實地找材料。在2014年一年里，中發(fā)電子市場幾乎成為三個人固定的聚會場所。他們沒有任何可借鑒的經(jīng)驗，“我們不知道該用什么樣的零部件。就只能多看，或許看到某個零部件，就會突然有了靈感。所以我們逛起中發(fā)來，真的就跟女生逛街一樣，沒有什么目標(biāo)，就是去批發(fā)市場上開開眼。”王天奇說。很快，他們發(fā)現(xiàn)一種在其他領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的記憶金屬材料，不但體積小，且完全能夠滿足盲文點顯器上所需要的伸縮功能。“我覺得這只能用靈感的火花來形容，做發(fā)明可能就是需要點創(chuàng)意和靈感，要不然怎么會有新東西出現(xiàn)？”

然而，靈感的火花并未給他們帶來多少好運。游啟麟將他們第一代的實驗品稱為“辛酸與寒磣的理想與現(xiàn)實”，簡單的銅柱結(jié)構(gòu)、粗糙的純手工焊接、不太成熟的控制算法……這樣出來的樣品，不可避免地成為“犧牲品”。一次次的失敗，成了三個人在2014年上半年里的家常便飯。

王天奇大概算了筆賬，在最初的純手工版本里，每做出1個點就要花費兩個多小時，做完1方8個點就需要十幾個小時，等配好的特殊的膠變干又需要十幾個小時。“也就是說，我們做1方就需要花費20多個小時，而關(guān)鍵是這20多個小時出來的效果還難以得到保證。最開始，我們的控制算法寫得不好，通電信號沒給夠或者給得太足，一通上電，8個點全燒了，聽到那聲音我們的心都碎了，這意味著20多個小時的心血就全沒了。”

制作盲文點顯器必須要有一個良好的控制信號來驅(qū)動記憶金屬，因此需要先建模再不斷反復(fù)實驗，最終實現(xiàn)良好的控制。最困擾三個小伙伴的是，記憶金屬這種特殊材料偏偏不可建模，只要試驗中記憶金屬的長度或是直徑有一點差異，整個材料的特性就會產(chǎn)生很大的變化。就在三人一籌莫展的時候，王天奇在課堂上聽老師提起了目前出現(xiàn)的一些新的控制思想，其中提到了無模型數(shù)據(jù)驅(qū)動方式，它是通過數(shù)學(xué)的方法，在系統(tǒng)的每一個動態(tài)工作點處建立一個虛擬的動態(tài)線性化數(shù)據(jù)模型，然后基于此虛擬模型，進(jìn)行控制系統(tǒng)的理論分析，進(jìn)而實現(xiàn)控制。王天奇和小伙伴們欣喜若狂，馬上找老師學(xué)習(xí)這項新的控制思想，在電信學(xué)院陳后金院長和陳新老師的指導(dǎo)下，他們一次次實驗，在已完成的第一代產(chǎn)品中，記憶金屬得到很好的控制。

此外，他們的盲文點顯器中所使用的驅(qū)動電路正在申請國家專利。這部分技術(shù)，大量地運用了游啟麟在大二時所學(xué)到的模電和數(shù)電知識。在扎實的專業(yè)知識指導(dǎo)之下，他們的電路在實際測試中可以達(dá)到用6000毫安時3.7V的電源，可以連續(xù)刷新10小時，在功耗上有了大幅度的改進(jìn)。

經(jīng)過近一年的摸索，三人完成的新一代盲文點顯器，比目前市場上的盲文點顯器有了很大的進(jìn)步。不但將具有同樣顯示容量的產(chǎn)品成本壓縮到了1000塊錢以內(nèi);試驗機樣品的厚度，僅為當(dāng)前市場上產(chǎn)品厚度的1/2左右;正常情況下，可以連續(xù)工作10個小時。

馬上推出第二代

不過，三個人對此并不滿足。為了讓自己設(shè)計的產(chǎn)品更好地幫助盲人朋友使用，他們找到海淀區(qū)的北京盲人學(xué)校，將產(chǎn)品送給學(xué)生使用。之后盲人的反饋中，他們發(fā)現(xiàn)自己的產(chǎn)品仍然存在一些問題。“原來盲人閱讀盲文書籍的速度遠(yuǎn)比我們想象的要快，這點在設(shè)計之初我們沒有考慮過，這就導(dǎo)致我們的數(shù)據(jù)刷新速度跟不上，因此影響了閱讀效果。目前市面上的盲文點顯器刷新數(shù)據(jù)的速度不到0.3秒一方，而我們的產(chǎn)品差不多需要1秒才能刷新一方數(shù)據(jù)。”王天奇坦言，這將是他們第二代產(chǎn)品中會重點關(guān)注的一個點。

主攻驅(qū)動電路的隊長游啟麟則對功耗這一塊仍有不滿，“驅(qū)動電路的不穩(wěn)定，會影響機器的使用壽命，目前市場上的盲文點顯器不但售價高昂，且使用壽命不長，這對盲人的閱讀會造成很大的影響，使得大部分的盲人無法享受這種‘昂貴的閱讀方式。而在我們和盲人學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的交談中，我們也了解到雖然現(xiàn)在有盲人電腦和盲人手機的出現(xiàn)，但對于盲文教學(xué)來說，盲文點顯器有著非常重要不可替代的作用。因此我們希望能在控制方面再下一點功夫，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計機械的結(jié)構(gòu)，盡可能延長產(chǎn)品的使用壽命。”

此外，有盲人用后反映第一代的手感不夠好，外面比較粗糙，摸起來刺刺的，此前為了降低成本，游啟麟他們選擇放棄了價格偏高且較重的金屬材料，而是選擇了性價比都比較高且輕巧的碳纖維材料作為和手指接觸的材料，由于沒有經(jīng)驗，他們忽略了用戶手感的問題，在他們的第二代產(chǎn)品中，游啟麟也希望能與工廠提出方案，讓專業(yè)人士能夠幫助解決這個問題。他說，順利的話，這盲文點顯器產(chǎn)品會在5月正式推出。

責(zé)任編輯：刁雅琴