“虛擬再現式”盲文指套

河北工業大學

朱園媛，余 彬，張仕清，李旭昊，李正亮

1 作品簡介

針對盲人學習盲文的必要性、盲文教師的短缺以及現有盲文翻譯器不具備盲文學習功能的現狀，本項目設計了一款簡便且智能的“虛擬再現式”盲文指套。該套裝置由指套、手環、藍牙耳機三部分組成。使用前通過手機藍牙將一篇文章發送至手環內，之后盲人通過平移穿戴指套的手指（如圖1所示）便可以控制指套內的盲文顯示裝置來顯示盲文點陣，同時與手環連接的藍牙耳機會發出對應文字的讀音，從觸覺和聽覺兩方面達到讓使用者學習盲文的目的。

圖1 穿戴示意圖

本產品具有智能、便攜、易操作的特點，能夠極大程度地幫助盲人閱讀和學習盲文；同時由于它能夠接收外部智能設備的輸入文本，在一定程度上還可以代替盲文書籍，解決了因盲文書籍稀少和成本高而造成的學習不便問題。

2 技術原理

盲文指套由手環部分、指套部分以及藍牙耳機部分組成。手環內置藍牙模塊、單片機控制芯片、AD轉換模塊、電池；指套內置運動傳感器、壓力傳感器以及由六個電磁裝置驅動的3×2盲文顯示點陣；藍牙耳機由藍牙模塊、語音模塊、電池以及耳機控制芯片組成，如圖2所示。

圖2 產品構造

產品框架如圖3所示。使用盲文指套時，通過手機藍牙調試助手APP向手環發送英文文本，手環內的控制芯片根據文本生成兩部分信息數據：一部分是原始英文文本，會被傳輸給藍牙耳機內的語音模塊；另一部分是對盲文顯示裝置的控制信號（一系列一一對應于英文文本中每個單詞的6位二進制數，最終輸出的是對應的6位二進制數的高低電平）。然后，當盲人使用者帶指套的手指接觸諸如桌面等平面時，壓力傳感器會將采集到的壓力信號通過AD轉換模塊轉換成數字信號，并回傳到控制芯片中，控制芯片進入向盲文顯示裝置和語音模塊輸出信號的準備狀態；當盲人使用者帶指套的手指緊貼平面由左向右直線運動時，位于指套內部的運動傳感器會將手指移動的加速度信息回傳到手環內的控制芯片中，控制芯片根據使用者移動的速度快慢以對應的速度按順序輸出控制信號至盲文顯示裝置，令盲文顯示裝置中構成3×2點陣的六個金屬軸中的某幾個升起，并顯示相對應的盲文；同時手環內的控制芯片會通過藍牙按順序輸出英文原始文本至耳機內的語音模塊，語音模塊將文本轉換成語音輸出。通過上述盲文顯示裝置顯示的盲文和語音模塊輸出的語音，能從觸覺和聽覺兩方面實現讓盲人學習盲文的目的。

圖3 產品框架

3 項目創新點

（1）盲文學習效果好

傳統盲文閱讀器可以將紙上或電腦上的文本轉換成盲文，但卻忽略了盲人是否懂得盲文的前提。雖然市面上的盲文翻譯器，能夠通過攝像頭或壓電傳感器采集盲文，將盲文轉換成語音，但也僅僅是讓盲人聽到翻譯結果，卻不能讓盲人定位并觸摸對應的盲文，不具備學習盲文的功能。

本產品從觸覺和聽覺兩方面出發，讓盲人既能摸到盲文又能聽到對應的翻譯，通過更有效的方式學習盲文，而不是讓盲人一直依賴于翻譯設備。

（2）學習體驗較好

根據盲人使用者手指移動的速度和是否運動的情況，本產品能以精確的速度輸出和實現精準的停頓。相較于市面上機械刻板地朗讀語音的翻譯器，本產品能讓盲人更主動地閱讀，而不是被動地聽翻譯，體現了人性化的特點，提高了產品的體驗性。

（3）適應多場景環境

相較于市面上使用攝像頭采集文本的翻譯器，本產品采用了通過APP發送文本的設計，解決了以往產品存在的易受光線等不利環境因素影響的問題，信息輸入的穩定性較好。

（4）產品易操作

傳統盲文閱讀器往往比較笨重、不易攜帶。本產品采用虛擬再現盲文的方式，使用者只需要在手指上戴上指套，觸摸任意平面并移動即可，設計新穎且穿戴和使用方便。考慮到當下大眾熱衷VR體驗，本產品是虛擬現實技術的借鑒和延伸，在盲文體驗和學習方面極具商業價值。

（5）學習成本低

現有的盲文書籍仍然相對缺乏，并且購買成本高，可供選擇的知識體系也很有限；同時傳統盲文閱讀器價格也很昂貴。

本產品采用電子版書籍學習的方式，能夠將任意電子版文字轉換成可供盲人學習的虛擬盲文觸感和實時可控的語音，降低盲人學習成本的同時還便于學習者獲得更多的知識。

（6）學習更自主

傳統盲文閱讀器不支持盲人使用者自由控制信息輸出的速度和停頓。通過本產品，盲人學習者可以自主控制學習的進度，減少學習過程中對他人陪伴的需求。

4 應用前景和市場

（1）良好的政策環境

近幾年，國家針對盲文文化及視障人士制定了較多政策和規范，如《國家“十三五”文化遺產保護與公共文化服務科技創新規劃》《國家“十二五”規劃》以及《信息技術互聯網內容無障礙可訪問性技術要求與測試方法》《國家通用手語常用詞表》《國家通用盲文方案》。我國相關的法律法規中還指出，盲文、有聲、大字等讀物要大量出版。可以看出，國家正加大為盲人提供服務并協助他們融入社會的力度。因此，研發與盲文閱讀翻譯相關的產品以順應政策的風向，具有可觀的市場前景。

（2）產品受眾基數大

中國殘疾人聯合會的統計數據表示，中國是世界上盲人最多的國家；2019 年末，我國有超過1 731萬的盲人。中國每年新增45萬左右的盲人，低視力人數約為135萬，即大約每分鐘就會出現1個盲人和3個低視力患者。

近年來，隨著我國殘疾人幫扶事業的迅速推進，盲人這一特殊群體的受教育權益受到社會的普遍關注。盲文是盲人與外界進行信息交換的重要手段，也是盲人接受教育的重要方式。但目前我國盲人中通曉盲文的人數不足10%。

基于有視力障礙人數不斷增多的現狀以及盲文學習的重要性，本項目研發的“虛擬再現式”盲文指套會在很大程度上被市場接納。

（3）盲文教師稀缺

現階段，盲人群體較大。根據2010年中國盲人協會官方網站發布數據顯示，我國共有7 551.2萬人有不同程度的視力殘疾，并且呈現出逐年遞增的趨勢。這使得對盲人教師的需求增多。對教師閱讀現行盲文水平的調查結果顯示：只有不到50% 的教師認為自己能“很熟練”或是“比較熟練”地閱讀現行盲文，近20% 的教師對現行盲文的閱讀處于“不熟練”和“基本不會”的水平。特殊教育學校教師的盲文閱讀水平也有待提高。因此，一個能輔助盲文教師高效學習盲文并減輕盲文教師教學負擔的產品，將具有很大的市場前景。