牛偉坤

電子閱讀的普及，把一部部幾百頁(yè)的著作成功壓縮到一臺(tái)薄薄的電子設(shè)備中，讓人們能夠隨時(shí)隨地在書的海洋中暢游。然而，對(duì)只能用手指和耳朵來(lái)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(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上體積龐大、價(jià)格昂貴的盲文點(diǎn)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(shí)驗(yàn)班的同學(xué)，三個(gè)人都喜歡動(dòng)手做小玩意兒。大三時(shí)，他們偶然讀到的一個(gè)勵(lì)志故事，碰撞出新的創(chuàng)意。

勵(lì)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(shí)現(xiàn)了自己出國(guó)留學(xué)讀書的夢(mèng)想。他還是西南地區(qū)第一個(gè)雅思盲考生。鄭建偉的閱讀之路異常艱辛，在備考雅思時(shí)，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(jī)打印成盲文——這是件既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的活兒。在考試時(shí)，鄭建偉的盲文版試卷打印出來(lái)差不多有100多頁(yè)，光閱讀就用了5個(gè)小時(shí)。

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(gè)人了解到，目前市場(chǎng)上針對(duì)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(duì)于視障人士來(lái)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(chǎng)上有盲文點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)陣的凸起凹下，讓失明者用雙手徜徉書海。但當(dāng)前市場(chǎng)上的盲文點(diǎn)顯器普遍存在造價(jià)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(shí)現(xiàn)隨身攜帶。

了解情況后，他們把更新盲文點(diǎn)顯器作為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目。“既然目前盲文點(diǎn)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(huì)是一件很有意義的事情?！庇螁Ⅶ胝f。

課堂上學(xué)到關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過一番調(diào)研，對(duì)于盲文的基本原理和市場(chǎng)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(gè)盲字的基本組成單位是“方”，每方通常用6個(gè)點(diǎn)或8個(gè)點(diǎn)來(lái)表示。其中，8個(gè)點(diǎn)代表的是標(biāo)注了音調(diào)的盲文。

目前市面上的盲文點(diǎn)顯器售價(jià)一般在1萬(wàn)到2萬(wàn)元人民幣之間，尺寸約為30厘米長(zhǎng)、9厘米寬、2厘米厚。而這么大個(gè)兒的點(diǎn)顯器上，顯示的內(nèi)容容量?jī)H為40方，相當(dāng)于20多個(gè)漢字，約為一句話的長(zhǎng)度。

三個(gè)人首先想要破解的難題是，有沒有可能將目前的盲文點(diǎn)顯器變得“袖珍”起來(lái)，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(diǎn)顯器的大塊頭兒其實(shí)是由它的工作原理來(lái)決定的。雖然盲文點(diǎn)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(diǎn)。但是，就工作原理來(lái)看是有分別的。在當(dāng)前的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，盲文點(diǎn)顯器主要有壓電式和電磁式兩種。其中，電磁式盲文點(diǎn)顯器通過電磁線圈工作，其機(jī)械機(jī)構(gòu)決定了它的體積不能壓縮;而壓電式盲文點(diǎn)顯器用的是壓電陶瓷，該材料的形變小且成本高。

于是，三個(gè)人在材料的選擇上琢磨起來(lái)。組長(zhǎng)游啟麟是個(gè)科技達(dá)人，平時(shí)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(shí)地找材料。在2014年一年里，中發(fā)電子市場(chǎng)幾乎成為三個(gè)人固定的聚會(huì)場(chǎng)所。他們沒有任何可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，“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(gè)零部件，就會(huì)突然有了靈感。所以我們逛起中發(fā)來(lái)，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(chǎng)上開開眼?！蓖跆炱嬲f。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(diǎn)顯器上所需要的伸縮功能。“我覺得這只能用靈感的火花來(lái)形容，做發(fā)明可能就是需要點(diǎn)創(chuàng)意和靈感，要不然怎么會(huì)有新東西出現(xiàn)？”

然而，靈感的火花并未給他們帶來(lái)多少好運(yùn)。游啟麟將他們第一代的實(shí)驗(yàn)品稱為“辛酸與寒磣的理想與現(xiàn)實(shí)”，簡(jiǎn)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(lái)的樣品，不可避免地成為“犧牲品”。一次次的失敗，成了三個(gè)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(gè)點(diǎn)就要花費(fèi)兩個(gè)多小時(shí)，做完1方8個(gè)點(diǎn)就需要十幾個(gè)小時(shí)，等配好的特殊的膠變干又需要十幾個(gè)小時(shí)。“也就是說，我們做1方就需要花費(fèi)20多個(gè)小時(shí)，而關(guān)鍵是這20多個(gè)小時(shí)出來(lái)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(hào)沒給夠或者給得太足，一通上電，8個(gè)點(diǎn)全燒了，聽到那聲音我們的心都碎了，這意味著20多個(gè)小時(shí)的心血就全沒了。”

制作盲文點(diǎn)顯器必須要有一個(gè)良好的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)記憶金屬，因此需要先建模再不斷反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)良好的控制。最困擾三個(gè)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(yàn)中記憶金屬的長(zhǎng)度或是直徑有一點(diǎn)差異，整個(gè)材料的特性就會(huì)產(chǎn)生很大的變化。就在三人一籌莫展的時(shí)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(wú)模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，它是通過數(shù)學(xué)的方法，在系統(tǒng)的每一個(gè)動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)處建立一個(gè)虛擬的動(dòng)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(shí)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(xiàng)新的控制思想，在電信學(xué)院陳后金院長(zhǎng)和陳新老師的指導(dǎo)下，他們一次次實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)顯器中所使用的驅(qū)動(dòng)電路正在申請(qǐng)國(guó)家專利。這部分技術(shù)，大量地運(yùn)用了游啟麟在大二時(shí)所學(xué)到的模電和數(shù)電知識(shí)。在扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)指導(dǎo)之下，他們的電路在實(shí)際測(cè)試中可以達(dá)到用6000毫安時(shí)3.7V的電源，可以連續(xù)刷新10小時(shí)，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(diǎn)顯器，比目前市場(chǎng)上的盲文點(diǎn)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(yàn)機(jī)樣品的厚度，僅為當(dāng)前市場(chǎng)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(gè)小時(shí)。

馬上推出第二代

不過，三個(gè)人對(duì)此并不滿足。為了讓自己設(shè)計(jì)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(lái)盲人閱讀盲文書籍的速度遠(yuǎn)比我們想象的要快，這點(diǎn)在設(shè)計(jì)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(diǎn)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)?！蓖跆炱嫣寡?，這將是他們第二代產(chǎn)品中會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)點(diǎn)。

主攻驅(qū)動(dòng)電路的隊(duì)長(zhǎng)游啟麟則對(duì)功耗這一塊仍有不滿，“驅(qū)動(dòng)電路的不穩(wěn)定，會(huì)影響機(jī)器的使用壽命，目前市場(chǎng)上的盲文點(diǎn)顯器不但售價(jià)高昂，且使用壽命不長(zhǎng)，這對(duì)盲人的閱讀會(huì)造成很大的影響，使得大部分的盲人無(wú)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(jī)的出現(xiàn)，但對(duì)于盲文教學(xué)來(lái)說，盲文點(diǎn)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(diǎn)功夫，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)機(jī)械的結(jié)構(gòu)，盡可能延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命?！?/p>

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(lái)刺刺的，此前為了降低成本，游啟麟他們選擇放棄了價(jià)格偏高且較重的金屬材料，而是選擇了性價(jià)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(yàn)，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(gè)問題。他說，順利的話，這盲文點(diǎn)顯器產(chǎn)品會(huì)在5月正式推出。

責(zé)任編輯：刁雅琴