“虚拟再现式”盲文指套

河北工业大学

朱园媛，余 彬，张仕清，李旭昊，李正亮

1 作品简介

针对盲人学习盲文的必要性、盲文教师的短缺以及现有盲文翻译器不具备盲文学习功能的现状，本项目设计了一款简便且智能的“虚拟再现式”盲文指套。该套装置由指套、手环、蓝牙耳机三部分组成。使用前通过手机蓝牙将一篇文章发送至手环内，之后盲人通过平移穿戴指套的手指（如图1所示）便可以控制指套内的盲文显示装置来显示盲文点阵，同时与手环连接的蓝牙耳机会发出对应文字的读音，从触觉和听觉两方面达到让使用者学习盲文的目的。

图1 穿戴示意图

本产品具有智能、便携、易操作的特点，能够极大程度地帮助盲人阅读和学习盲文；同时由于它能够接收外部智能设备的输入文本，在一定程度上还可以代替盲文书籍，解决了因盲文书籍稀少和成本高而造成的学习不便问题。

2 技术原理

盲文指套由手环部分、指套部分以及蓝牙耳机部分组成。手环内置蓝牙模块、单片机控制芯片、AD转换模块、电池；指套内置运动传感器、压力传感器以及由六个电磁装置驱动的3×2盲文显示点阵；蓝牙耳机由蓝牙模块、语音模块、电池以及耳机控制芯片组成，如图2所示。

图2 产品构造

产品框架如图3所示。使用盲文指套时，通过手机蓝牙调试助手APP向手环发送英文文本，手环内的控制芯片根据文本生成两部分信息数据：一部分是原始英文文本，会被传输给蓝牙耳机内的语音模块；另一部分是对盲文显示装置的控制信号（一系列一一对应于英文文本中每个单词的6位二进制数，最终输出的是对应的6位二进制数的高低电平）。然后，当盲人使用者带指套的手指接触诸如桌面等平面时，压力传感器会将采集到的压力信号通过AD转换模块转换成数字信号，并回传到控制芯片中，控制芯片进入向盲文显示装置和语音模块输出信号的准备状态；当盲人使用者带指套的手指紧贴平面由左向右直线运动时，位于指套内部的运动传感器会将手指移动的加速度信息回传到手环内的控制芯片中，控制芯片根据使用者移动的速度快慢以对应的速度按顺序输出控制信号至盲文显示装置，令盲文显示装置中构成3×2点阵的六个金属轴中的某几个升起，并显示相对应的盲文；同时手环内的控制芯片会通过蓝牙按顺序输出英文原始文本至耳机内的语音模块，语音模块将文本转换成语音输出。通过上述盲文显示装置显示的盲文和语音模块输出的语音，能从触觉和听觉两方面实现让盲人学习盲文的目的。

图3 产品框架

3 项目创新点

（1）盲文学习效果好

传统盲文阅读器可以将纸上或电脑上的文本转换成盲文，但却忽略了盲人是否懂得盲文的前提。虽然市面上的盲文翻译器，能够通过摄像头或压电传感器采集盲文，将盲文转换成语音，但也仅仅是让盲人听到翻译结果，却不能让盲人定位并触摸对应的盲文，不具备学习盲文的功能。

本产品从触觉和听觉两方面出发，让盲人既能摸到盲文又能听到对应的翻译，通过更有效的方式学习盲文，而不是让盲人一直依赖于翻译设备。

（2）学习体验较好

根据盲人使用者手指移动的速度和是否运动的情况，本产品能以精确的速度输出和实现精准的停顿。相较于市面上机械刻板地朗读语音的翻译器，本产品能让盲人更主动地阅读，而不是被动地听翻译，体现了人性化的特点，提高了产品的体验性。

（3）适应多场景环境

相较于市面上使用摄像头采集文本的翻译器，本产品采用了通过APP发送文本的设计，解决了以往产品存在的易受光线等不利环境因素影响的问题，信息输入的稳定性较好。

（4）产品易操作

传统盲文阅读器往往比较笨重、不易携带。本产品采用虚拟再现盲文的方式，使用者只需要在手指上戴上指套，触摸任意平面并移动即可，设计新颖且穿戴和使用方便。考虑到当下大众热衷VR体验，本产品是虚拟现实技术的借鉴和延伸，在盲文体验和学习方面极具商业价值。

（5）学习成本低

现有的盲文书籍仍然相对缺乏，并且购买成本高，可供选择的知识体系也很有限；同时传统盲文阅读器价格也很昂贵。

本产品采用电子版书籍学习的方式，能够将任意电子版文字转换成可供盲人学习的虚拟盲文触感和实时可控的语音，降低盲人学习成本的同时还便于学习者获得更多的知识。

（6）学习更自主

传统盲文阅读器不支持盲人使用者自由控制信息输出的速度和停顿。通过本产品，盲人学习者可以自主控制学习的进度，减少学习过程中对他人陪伴的需求。

4 应用前景和市场

（1）良好的政策环境

近几年，国家针对盲文文化及视障人士制定了较多政策和规范，如《国家“十三五”文化遗产保护与公共文化服务科技创新规划》《国家“十二五”规划》以及《信息技术互联网内容无障碍可访问性技术要求与测试方法》《国家通用手语常用词表》《国家通用盲文方案》。我国相关的法律法规中还指出，盲文、有声、大字等读物要大量出版。可以看出，国家正加大为盲人提供服务并协助他们融入社会的力度。因此，研发与盲文阅读翻译相关的产品以顺应政策的风向，具有可观的市场前景。

（2）产品受众基数大

中国残疾人联合会的统计数据表示，中国是世界上盲人最多的国家；2019 年末，我国有超过1 731万的盲人。中国每年新增45万左右的盲人，低视力人数约为135万，即大约每分钟就会出现1个盲人和3个低视力患者。

近年来，随着我国残疾人帮扶事业的迅速推进，盲人这一特殊群体的受教育权益受到社会的普遍关注。盲文是盲人与外界进行信息交换的重要手段，也是盲人接受教育的重要方式。但目前我国盲人中通晓盲文的人数不足10%。

基于有视力障碍人数不断增多的现状以及盲文学习的重要性，本项目研发的“虚拟再现式”盲文指套会在很大程度上被市场接纳。

（3）盲文教师稀缺

现阶段，盲人群体较大。根据2010年中国盲人协会官方网站发布数据显示，我国共有7 551.2万人有不同程度的视力残疾，并且呈现出逐年递增的趋势。这使得对盲人教师的需求增多。对教师阅读现行盲文水平的调查结果显示：只有不到50% 的教师认为自己能“很熟练”或是“比较熟练”地阅读现行盲文，近20% 的教师对现行盲文的阅读处于“不熟练”和“基本不会”的水平。特殊教育学校教师的盲文阅读水平也有待提高。因此，一个能辅助盲文教师高效学习盲文并减轻盲文教师教学负担的产品，将具有很大的市场前景。