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盲文自动化学习系统及应用前景分析王序锋

发表时间：2020/7/28 来源：《论证与研究》2020年6期作者：王序锋

[导读]

                                                                王序锋
                            (河南理工大学机械学院河南省焦作市 454000)
        摘要:中国的盲人以及实习残疾者众多，达到了1233万人。经济的限制导致了中国大部分盲人普遍接触的只是厚重且昂贵的盲文书籍，因此一款适合我国国情的且轻巧的智能盲文学习系统急需成型并投入使用。为了解决以上问题，本盲文自动化学习系统特采用日本 Sankyo 微型2相4线步进电机、STM32L476 NUCLEO 单片机及用3D打印机打印的外壳与固定件等设备，能够帮助盲人高效的学习盲文。运行过程简单，不需要特别的培训和技能要求，就能够方便快捷的使用。正因为简单、高效的特点，本产品更能够占据广阔的市场。
        导言
        根据中国盲人协会官网《主要数据公报》中数据显示全国各类残疾人的总数为8296万人，其中视力残疾1233万人，占14.86%，其中6-14岁学龄残疾儿童有246万人，占全部残疾人口的2.96%。由于我国盲人及视力障碍患者众多，制作盲文书籍消耗资源量大。传统盲文识别方法采用手工特征点比对的方法,只能识别特定条件下所采集的盲文图片,系统的实用性很低。正因为盲文识别具有广阔的前景且制作处于低端。目前而言，掀起了一股盲文机器的研究热，关于盲文学习的机器已经开始逐步研发。本文将介绍一款轻便精巧，智能化，性价比高的小型智能化盲文学习系统，能够有效帮助视力残疾者学习盲文，提高他们的生活幸福感。
        总体设计方案
        为了以低廉的价格实现强大的功能，以推广盲人辅助教具，特采用日本 Sankyo 微型2相4线步进电机、STM32L476 NUCLEO 单片机及用3D打印机打印的外壳与固定件等。由于现今国内使用最多的盲文是现行盲文，盲文的组成是以“方”为单位的，也就是类似英文的字母为单位一样，一个汉字由若干个方组成，书写的规则就是按照汉字的拼音来书写。每个方的组成是六个点。中国点字是使用汉语拼音来表示中文的，由三个方块分别代表声母、韵母和星号组成一个发音。因此在整体外观上，所设计的为长方体形，在体上方均匀分布着3行6列的小孔，其面最大的面积不足一成年人的手掌面积，可谓十分小巧。
        在产业制造要求上，传动方面采用的是日本 Sankyo 微型2相4线步进电机，在制造技术上比较娴熟可靠，价位适中。在控制方面我们采用的是超低功耗的STM32L476 NUCLEO 单片机，此种单片机在市场上也颇为畅销，价位适中。其余的外壳等组件主要是由3D打印机完成。因此在产业制造要求上并不高，更具有市场的适应性及推广性。
        在技术要求上，由于整个装置都十分的小巧，因此在各个器件之间的组装的精度要求较高，步进电机与外壳的装配中主要采用过盈的方式，使其牢固不易松动，同时要求步进电机与触摸壳上的孔的同轴度要高。
        运行过程
        其整个运行过程为，将需要学习的汉字的txt文件导入SD卡中，然后将SD卡插入智能盲文学习系统的教具上，当教具读取到SD卡中的内容后，会将txt文档中汉字逐一转换为盲文，并通过控制小型步进电机，使电机上的轴在其驱动下渐渐穿过壳上小孔突起，使突起的杆的分布为txt文档中所对应的汉字的盲文形式，之后系统会自动播报该汉字的正确读音，并重复三遍，间隔3-4秒，当盲人确定以学会这个汉字时，可按下下一个按钮，此后系统会自动识别下一个汉字。
        当盲人想阅读文章或相应的书籍时，可以按下阅读模式，此时智能盲文学习系统会按照txt文档里文字逐一转换为盲文，此时，盲人可以按下语音播报键，但在这个模式下，语音只会播放一遍，且与盲文变换的速率相等，并且盲人可以根据之间的需求来调整盲文变换的速率，如果盲人不想用语音播报功能，停止语音播报功能即可（如图一）。

图一，盲文自动化学习系统的运行过程
        创新性分析
        还为智能化盲文学习系统后期开发提供了设想，盲人不仅可以用其学习汉语，还可通过其来学习英语等外语，同时会为此增添联网功能及显示屏，此项功能主要辅助明眼人学习，或者教师的辅助教具，用以增添盲人和正常人感情，还有为了让盲人在学习中感受到乐趣，我们会为其增加趣味玩具，使之在玩中学习。
        所设计的智能盲文学习系统主要由以下几点创新点：
        1.相对与市场上流行的盲人学习板，我们大大缩小了其体积，方便携带，且利用SD卡来存储学习内容，存储量大
        2.一改仅用微型电动推杆来推动推杆的方式，利用了简易的机械机构间的相互配合，大大降低了成本，同时运行稳定，维修方便
        3.采用步进电机驱动的方案，使其在控制方面更加简便实效，同时在电耗方面不强，具有很强的续航能力。
        4.具有语音交互功能，提升用户的使用感
        应用前景分析
        据调查发现，我国盲人总数位居世界第一，近些年来，随着盲人的生活水平提高，便越来越注意文化上的学习，更加注重精神上的满足。但由于条件限制原因，我国大多数盲人几乎没有接受过正规的素质教育及盲文的学习辅导。市场上流行的一款产品是一块盲文板及一支读写笔，造价的确便宜，使用也挺简单，但这支笔极其缺乏知识广泛性，而且盲人普遍反映，此类产品学起来及其枯燥，往往会在学习的过程中半路而废。
        根据广大盲人及其家属的的反应，其真正需要的是一款可以语音播报的辅助盲文学习的教具，而且这项教具不会像书那样的厚重难以携带，同时简单操作，毋庸置疑，它还必须在他们的经济的承受范围之内。我们的作品在设计之初便把这些需求纳入到重点的考虑方面，也因此我们的作品最大化满足了广大盲人的需求。
        现有的市场流行的产品很多都是为了单纯追求性能而设计的，虽然功能众多，结构上也十分灵巧，但动辄就得上万，与之相比，虽然本智能化盲文学习系统不具备高端的处理系统，但它却极具有实用性，而且符合广大盲人群众的需求和经济水平，因而本作品的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。
        小结
        本盲文智能化学习系统以独特的实用性，通过及其简单的操作过程就能够帮助盲人学习盲文。由于性价比高等特点，定能够占据广大的市场。
        参考文献:
        [1]Nian-Feng L I , Ying-Hong D , Zhi-Guo X . Study on image processing based braille automatic identification system[J]. Manufacturing Automation, 2012, 493(3):515–523.
        [2]Cushley A C , J.㎝. Noël. Ionospheric Sounding and Tomography Using Automatic Identification System (AIS) and Other Signals of Opportunity[J]. Radio Science, 2019, 55(1).
        [3]Zhou H , Lu W , Lv Z , et al. Frequency offset insensitive demodulation algorithm for satellite-based automatic identification system[J]. International Journal of Satellite Communications and Networks, 2019, 37(3):213-223.