Электронные средства в помощь инвалидам по зрению.

В докладе рассматриваются две группы вспомогательных электронных средств: автономные технические средства пространственного ориентирования (ТСО) и бытовые приборы с невизуальным представлением информации.

1. Историческая справка

Разработка электронных ТСО для слепых имеет уже полувековую историю. Среди наиболее значимых достижений отметим следующие.

L.Key (Новая Зеландия) в 60-80-х годах XX века создал стереофонические очки «Kaspa», использующие ультразвуковую локацию частотно-модулированным сигналом и представляющие информацию в виде сложных звуковых образов.

Несколько позже в качестве источника информации о среде стали использовать лазерные дальномеры, работающие в инфракрасном (ИК) диапазоне частот со звуковым или вибрационным выходом.

С конца 60-х годов в связи с развитием телевидения появились новые направления. Например, P.Bach-y-Rita использовал матрицу тактильных стимуляторов, располагаемую на спине пользователя для передачи ему информации о фронтальном образе среды, получаемом от телевизионной камеры. G.S. Brindley и W.H. Dobelle использовали для тех же целей матрицу нейростимуляторов, имплантированных в зрительный кортекс головного мозга.

В 90-х годах P.B.L. Meijer изобрел систему, названную «VOICE», позволяющую преобразовывать информацию от видеокамеры в полифонические звуковые образы. Тогда же начались работы по использованию систем объемного звучания для синтезирования 3-мерных звуковых образов среды, формируемых на базе информации от стереоскопической видеокамеры (J.L.Gonzalez-Mora, Y.Kawai).

В нескольких университетах мира в настоящее время ведутся работы по созданию матриц, стимулирующих сохранные участки зрительного нерва слепого. Информацию о среде поставляют также телевизионные камеры. Среди ведущих специалистов здесь можно отметить M. Humayun, J. Rizzo и E. Zrenner.

Быстрое развитие вычислительной техники привело в начале ХХI века к возможности создания миниатюрных устройств, способных реализовать процесс распознавания сложных телевизионных образов в реальном времени. В таких системах предпочтительным способом представления информации являются синтезированные речевые сообщения. Одним из последних достижений в данном направлении является разработка японского ученого T.Shioyama, условно названная “electronic eye”.

2. Классификация основных направлений развития ТСО

По способу получения пространственной информации известные ТСО можно разделить на:

• - системы со световой локацией в инфракрасном диапазоне частот;
• - системы с ультразвуковой локацией;
• - телевизионные системы.

По способу представления информации в ТСО делятся на устройства, использующие:

• - звуковые излучатели;
• - тактильные датчики (вибрационные, игольчатые, тепловые, электрические);
• матрицы нейростимуляторов.

По степени информативности различаются:

• - детекторы препятствия;
• - системы замещения зрения.

3. Сравнительные результаты реализации различных систем замещения зрения

В соответствии с тремя упомянутыми каналами передачи информации слепому развиваются направления:

• максимального использования слуха;
• «кожного зрения»;
• матричного стимулирования глазного нерва или зрительного кортекса головного мозга.

Первое из указанных направлений на сегодня наиболее широко представлено среди реализованных и серийно выпускаемых устройств, что связано с высокой информативностью соответствующих ТСО, технологичностью их изготовления и отсутствием факторов, опасных для здоровья пользователя.

Кожное зрение» реализуется обычно посредством тактильных (электрических, тепловых или вибрационных) матриц, накладываемых на достаточно большие площади кожного покрова и стимулирующих участки кожи в соответствии с распределением яркости в телевизионном кадре, полученном от видеокамеры. Последние достижения здесь связаны с использованием языка в качестве чувствительного органа для восприятия сигналов тактильной матрицы.

Эксперименты по имплантации матриц в головной мозг, выполненные, например, W.H. Dobelle, показали работоспособность соответствующих ТСО, но высокая стоимость и опасность для здоровья нейрохирургических операций делают этот путь малопривлекательным для слепых.

5. Практическое внедрение ТСО

Несмотря на полувековой опыт разработок различных ТСО для слепых, лишь немногие из них доходят до стадии промышленного выпуска и получают широкое признание пользователей. Основными причинами являются либо недостаточно высокие потребительские качества, либо высокая цена. Последняя причина ограничивает скорость внедрения наиболее высокоинформативных ТСО.

Среди достаточно эффективных, но дорогих ТСО можно назвать, например, упомянутые выше ультразвуковые очки стоимостью более $3000 и лазерную трость «Lasercane» (США) стоимостью около $2500. Кроме того, значительную проблему составляет процесс обучения пользователя. Поэтому на мировом рынке на данный момент востребованы более простые приборы, такие как, например, ультразвуковой ручной детектор препятствий «Miniguide» (Австралия-США), стоящий $400-500.

В России опыта серийного внедрения подобных изделий до недавнего времени не было. Однако 5 лет назад в Санкт-Петербургском БГТУ «Воемех» им. Д.Ф.Устинова проведен ряд экспериментальных работ, базирующихся на 15-летнем опыте научных разработок в области приборов для слепых, и начат выпуск ультразвуковой трости и ультразвукового фонарика. В настоящее время усовершенствование этих приборов, а также разработку новых направлений продолжает ООО «НПО «Сонар» (С-Петербург, www.sonar-tiflo.narod.ru).

На данный момент ООО «НПО «Сонар» выпускает следующие приборы:

• Ультразвуковая трость «Сонар-1УТ»
• Ультразвуковой фонарик «Сонар-5УФ»
• Электронный компас «Пеленг-01»

На стадии макетных образцов находятся более сложные приборы, развивающие концепциии выше упомянутых систем замещения зрения «Kaspa» и «VOICE», а также локальная навигационная система на базе инфракрасных маячков.

6. Бытовые электронные приборы для незрячих

Отдельным направлением электронных разработок в помощь слепым являются приборы, позволяющие получать невизуальную информацию, касающуюся различных бытовых проблем, прежде всего на кухне и в магазинах. В данном докладе речь пойдет о некоторых разработках ООО НПО «Сонар», которые уже запущены в производство или находятся на стадии экспериментальных образцов.

Сюда относятся приборы с речевым представлением информации:

• говорящий бытовой безмен «Сонар-Б1»,
• определитель номиналов российских купюр ПАЛИТРА-02»
• определитель цвета «ПАЛИТРА-01»
• говорящий вольтметр

Есть также более простые приборы с тональной звуковой индикацией:

• Звуковой маячок-индикатор уровня-таймер Кенар-01»
• Звуковой таймер «Колокольчик».

Заключение

Конечная эффективность рассмотренных устройств (прежде всего, систем замещения зрения) зависит от пользователя не в меньшей мере, чем от качества реализации приборов. Помимо технических проблем, возникает также вопрос преодоления психологического барьера. С этой точки зрения выглядит целесообразной организация специальных учебных групп, оснащенных ассортиментом технических средств различной сложности, где пользователь имел бы возможность осваивать навыки использования данных приборов, начиная с наиболее простых.

Тифлотехникой называют отрасль приборостроения особого назначения. Она относится к разработке технических средств, направленных на обучение, политехническую, производственную подготовку, трудовую деятельность и культурно-бытовое обслуживание слепых, слабовидящих, а также слепоглухих. Кроме того, тифлотехника выполняет задачи коррекции, развития и восстановления зрения.

«Тифлос» в греческом языке означает «слепой». Поэтому тифлотехника - это техника для слепых, куда могут относиться, и простейшие приспособления, и приборы высокой сложности, для замены визуального (зрительного) контроля другими видами чувствительности. Иными словами, это один из мощнейших факторов компенсации утерянного зрения.

Функции и задачи тифлотехники

Одна из главных функций тифлотехники - создание для слепого человека возможностей получения полной информации об окружающем мире и применение ее для самостоятельной адаптации в жизни общества. Компенсация зрительных дефектов осуществляется, в основном, благодаря использования сохранных анализаторов - осязания и слуха. Поэтому в развитии тифлотехники, основным путем решения этой проблемы, является трансформация зрительной информации в слуховую и осязательную.

Основными задачами тифлотехники, признано следующее:

• Уменьшение ограниченности в ориентировании слепых в пространстве, вызванной полной или частичной потерей зрения;
• Создание необходимых технических условий для разностороннего развития и получения дополнительного необходимого образования, с дальнейшим повышением культурного уровня;
• Расширение возможности применения труда незрячих на современных механизированных производствах;
• Повышение производительности и экономической эффективности их труда;
• Облегчение ориентировки слепых в быту, создание возможности организации культурного отдыха и досуга.

При разработке устройств тифлотехники опираются на следующие принципы:

• Замещение функции зрения функциями остальных сохранных анализаторов при использовании акустических, тактильных, проприоцептивных вариантов отображения информации;
• Создание визуального сигнала, превышающего помехи, создаваемые дефектом зрительного анализатора;
• Рациональное использование сохранных анализаторов.

Виды и формы тифлотехнические средств

Все средства специального тифлотехнического назначения принято разделять на: бытовые, учебные и технические средства.

Благодаря им расширяются возможности участия слепых в разных сферах социокультурной жизни и деятельности. В сфере образования, дети с нарушениями зрения используют перечисленные средства на учебных и коррекционно-развивающих занятиях, предусмотренных учебным планом.

Бытовые тифлотехнические средства. Они позволяют расширять познавательную деятельность слепых и представляют собой базу повышения их физического и культурного уровня. Сюда входит:

Проекционная аппаратура и приборы для чтения с различной степенью увеличения:

• Прибор-подставка «Сигма» предназначенный для чтения плоских текстов людьми со слабым зрением. Он обеспечивает лучшие условия чтения печатных изданий, а также рукописных текстов. Устройство «Сигма», с тремя степенями свободы, позволяет устанавливать лицевую панель с неким текстом в удобном для глаз положении. Это уменьшает утомляемость глаз, противопоказанную для слабовидящих людей. Кроме того, аппарат «Сигма» снабжен индивидуальным люминесцентным светильником, который предназначен для дополнительного источника света при общем освещении помещения;
• Увеличивающее приспособление VideoLight-VGA - это многофункциональный помощник зрения для чтения текстов и просмотра изображений. Устройство выглядит, как настольная лампа, а простая и удобная его конструкция обеспечивает простоту и легкость использования;
• Электронная карманная лупа SenseView. Она имеет очень небольшой размер и может работать не менее 4,5 часов без подзарядки от электросети. Лупа имеет плоский экран, с диагональю 10,9см, и весит 221гр. Благодаря SenseView легко читать мелкий шрифт печатных тексты и заполнять бланки.
• Средства передвижения, обеспечивающие незрячим и слабо видящим безопасность в самостоятельном передвижении.
• Специальные трости (опорные, длинные, складные, лазерные и пр.);
• Системы для ориентации - специальные локаторы световые и лазерные. Их принцип действия основан на отражении волн от препятствий.
• Электронные устройства со звуковой и тактильной сигнализацией.
• Портативный аппарат «Ориентир», предназначенный для построения плана местности на плоскости, планов зданий или часто посещаемых помещений, прокладывания маршрутов движения, а также элементарных графиков, схем, геометрических фигур и пр.
• Компас электронный «Пеленг-01», который предназначен для пространственной ориентации и самостоятельного перемещения по открытому пространству, без локальных ориентиров.
• Средства хозяйственного и культурно-бытового назначения.
• Говорящий безмен бытового назначения «Сонар-Б1» для взвешивания в домашних условиях грузов до 10 кг;
• Рулетка бытовая с речевым выводом VOXTape;
• Акустический маяк «Кенар» со звуковым индикатором уровня жидкости;
• Электронный таймер, позволяющий пользователю на слух определять местонахождение прибора;
• Термометр медицинский с речевым выходом DX6623В, предназначенный для измерения температуры подмышкой;
• Нитковдеватель автоматический;
• Часы наручные брайлевские «Ракета», будильник говорящий с термометром, часы говорящие наручные кварцевые и механические;
• Весы бытовые электронные говорящие;
• Тонометр говорящий;
• Калькулятор говорящий;
• Приборы-дозаторы (сахарница, нож, перечница, пробка и пр.);
• Ножеточка, рыбачистка;
• Метр для незрячих;
• Шахматы для незрячих;
• Определитель номинала денежных купюр «ПАЛИТРА-02» с возможностью распознавания различного номинала российских купюр.
• Коммуникатор Stick Talk, позволяющий общаться людям, ограниченным по слуху и зрению. Это нечто среднее между диктофоном, телефоном и записной книжкой. Его функция - запоминать сказанное и выводить текстом на экран. Либо распознавать «рукописный» текст, при использовании в качестве карандаша палочки Stick Talk.

Учебная тифлотехника. Устройства, дающие возможность обогатить содержание, а также методы обучения слабовидящих, слепых и слепоглухонемых учеников в специальных школах, ВУЗах и учебных заведениях профессиональной подготовки.

• Программы экранного доступа, предназначенные для слабовидящих:
• ZoomText от фирмы Ai Squared, увеличивающая увеличивать экранное изображение и снабженная речевым сопровождением выводимой информации.
• Программа «Kutzweil» от Lernout & Hauspie (США), позволяющая увеличивать экранное изображение в различных режимах, распознавать и сканировать текст. Она снабжена мультиязычным навигатором, с русскоязычным речевым драйвером.
• Программы синтезирования речи:
• Программа речевая JAWS для ОС WINDOWS (с 2008 года существует шесть русскоязычных синтезаторов).
• Программа речевая EPARD для DOS.
• Программа речевая Вирго от немецкого производителя Баум Электроник, позволяющая незрячим работать с ОС Windows посредством брайлевской строки и через синтезатор.
• Программа речевая NVDA - первый продукт с полной русификацией и быстро формирующимся русскоязычным собществом пользователей.
• Программа речевая System Access от Serotek (не русифицирована и рассчитана на англоязычную версию Windows.

Технические средства. Аппаратура для лучшего доступа слабовидящих к информационной среде современного общества, такие как:

• Приборы и устройства для чтения по Брайлю;
• Адаптированные пишущие машинки;
• Азбука-колодка Брайля, кубик - буква Брайля и пр.

Серьезные нарушения зрения влекут за собой изменения в информационном обмене. Избежать этого помогает электронная тифлотехника, позволяющая даже при отсутствии зрения, получать объективную и достоверную информацию о действительности. Специальные средства информационного обеспечения, кроме того, обеспечивают быстрый доступ слабовидящих учащихся к необходимой информации. Новейшие компьютерные технологии дают возможность людям с глубокими нарушениями зрения самостоятельно создавать и получать информацию в общепринятой форме, что означает приобщение их к информационной культуре.

Использование в работе с незрячими учащимися компьютерных программ - это создание игровой среды с подачей коррекционных задач и разнообразием материала. Контроль за действиями ученика и регулирование темпа обучения, а также его сложности. При этом, даже при многократном повторении упражнений на компьютере, для формирования определенного навыка, дети сохраняют устойчивый интерес к их выполнению.

Способствуют этому читающие машины, которые преобразуют традиционные буквы в тактильные, слуховые и тактильно-вибрационные сигналы, которые на выходе дают звуковое оформление букв:

• Машина читающая ИНФА-100, представляющая собой автоматизированный информационный центр, который обеспечивает многим категориям незрячих пользователей доступ к самостоятельному чтению печатных текстов посредством преобразования речи, с выводом на брайлевский дисплей, а также печати их на брайлевском принтере при любом сочетании способов.
• Машина читающая «Книголюб компакт», включающая компьютер и сканер. Помимо речевого вывода, машина имеет вывод на брайлевский дисплей. Она имеет огромную память и емкость для хранения более 500 тыс. страниц.
• Полноцветный читающий аппрата Visio с авто-фокусом и 17” LCD монитором. Благодаря автоматической экспозиции, здесь не нужно регулировать контраст и яркость. Клавиши управления, позволяют управлять устройством практически интуитивно. Легко двигающийся большой столик обеспечивает наилучший комфорт при чтении. Индивидуальная настройка аппарата осуществляется простым выбором параметров.
• Портативная читающая машина KNFB Reader, является программой распознавания и чтения текстов на базе мобильного устройства Nokia N82.

Появился выбор и в использовании специальных компьютерных устройств. Благодаря встроенному доступу в операционную систему Apple Leopard, незрячие и слабовидящие пользователи получила возможность работать на компьютерах Макинтош. По умолчанию любой современный Мак обладает достаточными средствами как речевого, так и брайлевского доступа, предусмотрено и экранное увеличение.

Первым компьютером, созданным для слепых, стал ноутбук ДАВИД. Он предоставляет огромные возможности, которые просто несравнимы с компактным его размером. Компьютер совмещает все технологии для слепых, включая брайлевскую строку, речевой синтезатор, функцию увеличения текста и многие новые функции. ДАВИД работает с ОС DOS, хотя предусмотрена возможность работы и с Windows-приложениями. Время работы машины составляет 5 часов, затем аккумуляторы необходимо в течение 2-х часов заряжать от сети.

Огромную популярность завоевали нетбуки или субноутбуки. Эти устройства, с массой до 1 кг, имеют технические возможности сравнимые со стандартным ноутбуком и в разы более низкую стоимость. Главное их достоинство - программы экранного доступа.

Существует выбор Брайлевских принтеров и дисплеев:

• Индекс-Эверест -высокоскоростной брайлевский принтер, работающий с обычной бумагой и позволяющий создавать брайлевские документы, сразу после печати, готовые к использованию. Эверест снабженный речевой связью и брайлевской панелью управления, принтер просто устанавливается, с ним просто работать слабовидящим и слепым пользователям.
• Индекс 4 Х 4 PRO - высокоскоростной двусторонний брайлевский принтер для листов двойного формата. Управляется специальной панелью, с командами, написанными по брайлю, а также в плоском варианте.
• «Vario» - представитель нового поколения брайлевских дисплеев. Это крошечное, легкое, весьма экономичное, мощное и гибкое, оптимальное для пользователя устройство, использовать которое можно в любое время. Благодаря встроенному аккумулятору, время его работы составляет 40-50 часов без подзарядки, после чего, его необходимо подзаряжать около 2,5 часов. ВАРИО так мал, что легко помещается перед клавиатурой компьютера;
• Брайлевский дисплей «SuperVario», устройство работающее с любыми персональными компьютерами, ноутбуками или читающими машинами. Этот дисплей обладает всеми необходимыми характеристиками для удобства работы, что сочетается с большой гибкостью управления и высокой надежностью.

Еще один необходимый гаджет для незрячих - электронные «записные книжки». Эти устройства снабжены речевым адаптером и позволяют вносить в прочитанный фрагмент текста правки с брайлевской клавиатуры.

С 2008 года для незрячих стали доступными известные плееры IPаd. Сегодня в них есть возможность голосового меню, голосовых меток, с названиями композиций.

Необходимо отметить, что компьютерные технологии стали средством формирования социально-адаптивных и коммуникативных навыков у незрячих учащихся для дальнейшей их интеграции в современное общества.

Тифлотехнические средства для коррекционно-развивающих занятий. Как правило, это аппаратура медицинского назначения, выполняющая важную роль в повышении эффективности работы врачей и педагогов. В зависимости от функций устройства, они подразделяются на:

• Средства диагностики нарушений зрения:
• Таблица исследования остроты зрения с буквами, цифрами либо иными знаками.
• Таблица Рабкина для исследования цветового зрения и выявления всех видов дальтонизма.
• Четырехточечный цветотест, для исследования бинокулярного зрения.
• Проба с призмой, применяемая для исследования бинокулярного зрения у детей младшего возраста.
• Средства коррекции нарушений зрения, позволяющие восстанавливать неполное зрение, сохранять остаточное.
• Оптическая аппаратура для развития цветоразличения, остроты зрения, бинокулярного зрения, фиксации взгляда (линзы, лупы, телескопические очки);
• Прибор коррекционный «СВЕТЛЯЧОК» (настольный и портативный), предназначен для копирования рисунков, графиков, схем и пр. Он способствует развитию прослеживающей функции глаз и формированию бинокулярного зрения, положительно влияет на развитие памяти, логического мышления, внимания, речи. Совершенствует графические навыки;
• Устройства «Ориентир» и «Графика» - учебные пособия для коррекции пространственной ориентировки слепых или слабовидящих детей. Применение их способствует развитию сенсорики, моторики, речи и пр.
• Оптический прибор-лупа «Топаз». Это дисплей, способный изменять размер, яркость и контраст изображений, а также их цвет. Пособие многофункционально, способствуя обогащению сенсорного и чувственного восприятия ребенка, развитию зрительно-моторных координаций, зрительного восприятия, ориентированию на горизонтальной и вертикальной поверхностях. Лупу «Топаз» эффективно используют у детей с , миопией и .
• Прибор «Амблиокор». Он применяется для восстановления ослабленного зрения. В качестве метода реализации воздействия применяют «видео-компьютерный аутотренинг». С его помощью развиваются естественные способности мозга восстанавливать изображение, искаженное на глаза.
• Компьютерные игровые программы:
• Программа «Чибис», осуществляющая тренировочные и тестовые процедуры для оценки бинокулярного зрения и эффективности лечения бинокулярных расстройств.
• Программа КЛИНОК-2. Это интерактивная программа диагностики и лечения косоглазия, включающая все процедуры , которое проводится на синоптофоре.
• Программа игровая тренировочная «ЦВЕТОК» с сериями однотипных, усложняющихся зрительных.
• Программа «Ай» основанная на методах , ортоптики, диплоптики, для диагностики и лечения амблиопии, косоглазия и развития бинокулярного зрения. В основе упражнений лежат методы разделения полей. Занятия осуществляется с применением красно-синих очков.
• Программа "Крестики" - игровой паттерн-стимулятор для лечения амблиопии, с использованием инвертирующегося шахматного поля. Для воздействия на цветооппонентные и яркостный каналы зрения используют черно-белые, желто-синие и красно-зеленые шахматные поля.
• Программа для восстановления бинокулярного зрения и лечения амблиопии «Контур». Это бинокулярные упражнения по дорисовыванию фрагментов рисунков, видимых одним глазом, применяемые для устранения подавления функций плохо видящего глаза и тренировки фузии.
• Программа «Паучок» - игровая форма лечения амблиопии. Стимуляция здесь проводится структурированными динамическими изображениями. В результате, и макула, и периферия получают одновременное возбуждение, активизируя вазомоторную деятельность, конвергенцию и аккомодацию.

Людей. Так как я занимаюсь этой проблемой почти год и писал на эту тему диплом, хотел бы предложить свой взгляд на решение проблемы людей с ограниченными возможностями. Статья будет интересна не только айтишникам, но и предпринимателям, а также людям, интересующимся проблемой инвалидности.

Первая идея создания прибора у меня возникла, когда в институте начали изучать микроконтроллеры. Невероятно хотелось перестать кодить примеры со светодиодами, ШИМами и прочей инициализацией микроконтроллеров, а сделать что-нибудь крутое и полезное, in real life. Решил поставить себе на авто самодельный парктроник, вмонтировав его в передний бампер (сзади уже было, а спереди, в условиях Москвы, бывает часто полезно). Собрал схему на коленке на ардуино мини, поигрался, жажду утолил.

Концепт и прототип

Статистика распространенности инвалидов по зрению

По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире насчитывается около 37 миллионов слепых людей и 124 миллионов с плохим зрением.
По некоторым данным количество учтенных слепых и слабовидящих в России составляет 218 тыс. человек, из них абсолютно слепых – 103 тыс. Однако точные статистические данные найти невозможно и по неофициальной статистике в России от 1,84 до 4,96 млн. инвалидов по зрению, из них от 610 до 780 тыс. полностью слепые.
К 2020 году число слепых в мире может возрасти до 75 миллионов человек (по данным ООН).

Для более серьезных испытаний был создан второй прототип, в жестком корпусе и уже с аккумулятором:

Результаты испытаний

Конкуренты

Техническая часть

Оказалось, это очень обширная тема

Электронные сигнализирующие приборы широко используются в цехах на заводах многих отраслей промышленности. Одна из самых важных потребностей в сигнализирующих приборах - обратная связь оператору, что тем или иным станком или механизмом был достигнут необходимый результат. Почти все сигнализирующие приборы на рынке содержат звуковую тревогу, предупреждающую о достигнутом результате. Кроме того, некоторые приборы содержат визуальные сигнализирующие механизмы, например лампочки различных цветов (как правило красные, желтые и зеленые). В шумной окружающей среде или местах, где инструмент используется в условиях ограниченной видимости его пользовательского интерфейса, возможно, что ни одна из этих тревог не достаточна для уведомления оператора. Подходящее решение этой проблемы состоит в том, чтобы объединить визуальные и звуковые способы предупреждения оператора с тактильным сигнализированием, посредством вибрации. Выгода обратной связи с помощью вибрации хорошо известна всем, кто использует мобильный телефон.
Цитата из моей дипломной работы

Тем временем, была выбрана электронная начинка. Это будет плата собственного изготовления (т.к. ардуино занимает сшишком много места), датчики (ультразвук + инфракрасные) и аккумулятор:

На плате atmega88 (или atmega168 как на ардуино), набор микрух для зарядки аккумулятора и управления электродвигателем, импульсный преобразователь напряжения, звуковая пищалка и прочее. Все это дело рассчитывалось и тестировалось с осцилографами и т.п. (вплоть до обоснования выбора транзисторов), дипломная работа же =) Заказывалось на заводе в Китае, дешево и по качеству очень даже. Плата двухсторонняя, размер 24х48мм, компоненты SMD (размер 0603), отступы между дорожками в некоторых местах 0.15 мм. За качество пайки помидорами не кидать, впервый раз паял такую мелочь, без нормальной станции и с жутким припоем:

Затем был создан концепт корпуса:


Копрус крепится к руке на ремешке, в области запястья (тыльной стороны ладони). Серебристая таблетка на ремешке снизу - вибродвигатель, для коммуникации прибора с человеком. На корпусе расположены пару кнопок (включение-выключение, ближний-дальние режимы), гнездо для штекера от блока питания для зарада аккумулятора. И конечно же два милых глаза, почти герой из трогательного мультика Валли =)

Первый реальный прототип, напечатанный на 3D принтере получился немного страшнее концепта, но всему свое время:

Характеристики разработанного прибора и принцип действия

• Дальность обнаружения препятствий - до 7 метров;
• Вес - менее 150 грамм;
• Размер - не более 7х7х3.5 сантиметров (ДхШхВ);
• Время автономной работы - более 4 часов;
• Температурный режим работы - до -30 градусов;
• Питание - от встроенного аккумулятора, зарядное устройство в комплекте.

Участие в выставках, международные поездки, знакомства

Экономическая часть, коммерциализация и трудности

По ходу работы я понял, что одному такой проект тянуть на себе очень сложно. Запуск производства оказался вопросом непростым, есть масса подводных камней, например с патентованием, сертификацией, сбытом-распространением, гарантием-ремонтом-возвратом. К тому же, на весь проект я уже потратил приличное количество собственных средств (спасибо предыдущим проектам, создавшим некую финансовую подушку), которые имеют свойство заканчиваться =)
Со временем тоже есть трудности - готовлюсь к сдаче международного экзамена по английскому и поступлению в Европейскую магистратуру/аспирантуру. Параллельно веду другой проект, который, в отличии от прибора, дает прибыль в короткосрочной перспективе, и кое-как с его помощи закрываю аппетит прожорливого прибора =)

Итоги

В мире 180 миллионов слепых и слабовидящих. Каждый год это число увеличивается. По прогнозам специалистов, к 2020 году на земле будет 275 миллионов человек с серьёзными проблемами со зрением.

20–30 лет назад в арсенале слепых и слабовидящих людей были лишь трости, собаки-поводыри и простейшие электронные приборы с голосовой функцией (часы, стационарные телефоны). Но сегодня мы живём в цифровом мире. В мире гаджетов, мессенджеров и интерфейсов.

Лайфхакер решил выяснить, как слепые и слабовидящие интегрируются в IT-среду. Помогают ли им современные технологии? Доступны ли им мейнстрим-девайсы?

Железо и софт

Незрячим людям сегодня доступны обычные портативные и стационарные компьютеры. Чтобы работать с документами или сёрфить в Сети, не нужны брайлевские дисплеи, клавиатуры и говорящие сканеры. Все эти устройства есть на рынке, но стоят довольно дорого (начальная цена на дисплей Брайля – $2 000) и, как правило, используются только в специализированных учреждениях для слепых (школах, библиотеках, реабилитационных центрах).

Чтобы обычный ПК стал доступен незрячему человеку, необходимо установить на него всего лишь две программы:

• скринридер (screen reader) - это программа экранного доступа, считывающая всё происходящее на экране пользователя;
• речевой синтезатор - это программа, преобразующая цифровую информацию, которую считывает скринридер, в устную речь.

Программ экранного доступа несколько. Самые популярные из них - JAWS и NonVisual Desktop Access (NVDA) . Как правило, незрячие используют обе, но последняя более популярна, так как она бесплатна и имеет открытый исходный код.

Синтезаторов тоже множество: Acapela, Vokalizer, RHVoice и другие. Многие скринридеры и операционные системы имеют встроенный синтезатор.

Павел Малышев:
В основном мы работаем на Windows. Во-первых, эта ОС самая доступная (Mac - это, конечно, здорово, но не каждому по карману, а Linux слишком сложен с точки зрения настроек для нас). Во-вторых, начиная с «восьмёрки» в системе есть встроенный экранный диктор. Ждём финального релиза Windows 10 - там будет ещё больше возможностей.

Выбор речевого синтезатора зависит от личных предпочтений слепого или слабовидящего человека. Кому-то приятнее слышать женский голос, кому-то – мужской; кто-то не обращает внимания на роботизированность, кто-то ищет синтезатор с максимально «живым» голосом.

Мария Якимова (незрячая), редактор группы «Компьютеры и мы»:
Разные синтезаторы по-разному воспроизводят один и тот же текст. Например, если написать «аааа» (типа крик), то некоторые читают как длинную «а» (тянут звук), другие произносят просто как одну букву. Для чтения английского текста лучше ставить специальный голос, так как, к примеру, «Мелена» слово bluetooth произносит как «блуетооп». Также синтезаторы не замечают орфографических ошибок и часто путают ударения.

Мышью незрячие практически не пользуются, зато в совершенстве владеют клавиатурой. Слепой ввод (не сочтите за каламбур) в данном случае не крутой скилл, а элементарный навык. При помощи различных комбинаций горячих клавиш слепые и слабовидящие люди работают с различными программами.

Выбор софта у незрячих определяется тем, насколько доступна та или иная программа для скринридера. К примеру, пакет Microsoft Office читается практически полностью. Существуют даже специальные курсы по обучению слепых и слабовидящих работе в Word, Excel и т. д.

Читать и отправлять почту незрячие люди предпочитают через мейл-клиент - веб-версии зачастую не совсем доступны (исключение - Gmail). Популярные у слепых и слабовидящих программы для работы с электронной почтой - Mozilla Thunderbird , The Bat! .

Skype - самый удобный мессенджер с точки зрения человека, лишённого возможности видеть. И дело не только в том, что в данном случае голосом общаться проще, а в том, что с ним отлично ладят программы экранного доступа (можно без проблем найти нужный контакт, позвонить или «положить трубку»). Также используется голосовой чат TeamTalk.

Что касается браузеров, то самыми адаптированными считаются Mozilla Firefox и Internet Explorer. Chrome удобен меньше. Причина опять-таки проста и банальна - нет подписанных кнопок, которые мог бы считывать скринридер.

При этом незрячие черпают информацию не только из текстового или аудиоконтента.

Павел Малышев:
Мы с удовольствием «смотрим» YouTube. Единственная проблема - плеер иногда конфликтует с программами экранного доступа. Сложно сориентироваться, в фокусе сейчас плеер или нет. Если нет, он не реагирует на команды с клавиатуры.

Как видите, набор программного обеспечения у незрячего человека мало чем отличается от софта обычного пользователя. Чего не скажешь о компьютерных играх.

Игры

Компьютерные игры - важная часть цифрового мира. Геймеры готовы до хрипоты спорить, что лучше: Xbox или PlayStation, а разработчики готовы вкладывать миллионы долларов, чтобы сделать свои игры ещё реалистичнее.

Слепые тоже любят игры, но их игровой процесс зрячему покажется крайне странным.

Роман Герус (незрячий), аранжировщик:
У нас есть и стратегии, и стрелялки. Они ориентированы на звук, то есть на экране ничего нет. Локации строятся при помощи звуков: идёшь по коридору (слышишь шаги), бум - упёрся в стену, развернулся, идёшь дальше и т. д.

Игры для незрячих - это в основном западные, нерусифицированные разработки. Большую часть из них составляют логические головоломки (шахматы, шашки, карточные игры). Один из крупнейших русскоязычных порталов с играми для незрячих - ontoys.net .

Социальные сети

Говорят, в мире слепых вещи такие, какие они есть на самом деле. Неважно, белая у тебя кружка или с модным принтом - это просто кружка. Зрячим социальные сети порой подменяют реальность. А какую роль «ВКонтакте», Facebook и другие социалки играют в жизни незрячих людей?

Веб-версии социальных сетей не всегда читабельны для скринридеров, поэтому многие люди с инвалидностью по зрению используют программу Miranda . Незрячие шутят: «Разработчики, наверное, сами не знают, какую удобную штуку для нас сделали». Пользоваться социальными сетями через программы удобнее ещё и потому, что в них нет всплывающих окон. Если обычный человек может в один клик закрыть ненужный баннер, то незрячему приходится ждать, пока скринридер считает его.

На мобильных устройствах часто используется приложение Kate Mobile . По словам незрячих, оно удобнее родного приложения «ВКонтакте», а главное, его разработчики легко идут на диалог и учитывают пожелания.

Юзабилити на ощупь

Интернет наполнен графикой. Совсем недавно стремление к красивому и красочному дизайну, обилию анимации и flash воспринималось как прогресс и «оживающее будущее». Но для незрячих всё это создавало немало проблем.

Павел Малышев:
Раньше было проще: скринридеры без проблем читали практически любой сайт. Но с каждым годом графики становится всё больше – программы экранного доступа не успевают за этим процессом. Конечно, мы не можем сказать зрячим: «Друзья, а может, ну их, эти картинки?». Нужен компромисс. И мне кажется, он близок. По крайней мере, тенденция к минимализму и простоте в дизайне этому способствует. :)

Мало кто знает, но существуют стандарты разработки сайтов для людей с особыми потребностями , в том числе для незрячих. Эти нормативы добровольны, редкие разработчики придерживаются их. Ведь разработка юзабилити для обычных пользователей - уже непростая задача, требующая немалых ресурсов, а юзабилити для особых групп людей - ещё сложнее. Уравновесить интересы всех пользователей довольно непросто.

Приятный факт: по словам незрячих пользователей, Лайфхакер на 90% воспринимается программами экранного доступа.

Сайты для незрячих довольно аскетичны

Мобильные устройства

У незрячего человека отлично развиты другие органы чувств. Обостряются слух и осязание. Уши и руки фактически становятся глазами незрячего.

В конце прошлого года индийский изобретатель Самит Дагар (Sumit Dagar) представил свою разработку - смартфон для слепых и слабовидящих людей . Суть инновации в том, что при помощи специального сенсорного (!) дисплея графическая и текстовая информация переводится в шрифт Брайля. Это достигается за счёт опускающихся и поднимающихся микроигл и создающих тем самым рельеф. По сообщениям в прессе, после выхода на рынок стоить такой смартфон будет порядка $185.

Но нужен ли незрячим этот гаджет, если мобильные устройства с тачскрином можно сделать доступными программными средствами?

Павел Малышев:
Кнопочные девайсы на Symbian или Windows Mobile можно было освоить за полчаса. Привыкнуть к сенсорному экрану немного сложнее, но со скринридерами (VoiceOver для Apple и Talkback для Android) проблема решаема.

Огромную помощь незрячим оказывают также голосовые ассистенты. Они позволяют управлять смартфоном при помощи голоса. Они хорошо знакомы вам: Siri, Cortana, Google Now и другие.

Правда, большинство из них не говорит по-русски (за исключением Google Now). В связи с этим на их фоне заметно выделяется русскоязычный ассистент «Дуся».

О том, как работает это Android-приложение, и о его возможностях Лайфхакер уже рассказывал своим читателям ( , ). Если вы ещё не знакомы с «Дусей», посмотрите видео ниже.

Кроме того, современные многопиксельные камеры и без всякого дополнительного софта - отличные помощники. Слабовидящие люди, то есть не полностью лишённые зрения, используют zoom камер как портативные цифровые лупы.

Распознавание объектов

С приходом в жизнь незрячих мобильных гаджетов стали появляться и приложения, улучшающие её качество.

Павел Малышев:
Три года назад было крайне мало полезных или просто доступных приложений (то кнопка не подписана, то ещё что). Сейчас всё больше программ, облегчающих нам жизнь.

Одна из главных сложностей, с которой незрячие сталкиваются в повседневной жизни, - это распознавание объектов. К примеру, можно услышать приближающийся автобус, но не его номер. В связи с этим люди с инвалидностью по зрению активно пробуют различные приложения, позволяющие считывать окружающий ландшафт.

Роман Герус:
Если купюра не новая, на ощупь различить её номинал практически невозможно. Не помогут никакие рельефные полоски.

Эту проблему отлично решает приложение Blind-Droid Wallet . Если поднести банкноту к камере смартфона, речевой синтезатор тут же выдаст: «1 000 рублей» или «100 долларов».

Другой пример - Google Goggles . Не все лекарства имеют брайлевскую маркировку. Это приложение может выручить, когда нужно прочесть этикетку.

Сложнее в магазине. Программы, которая бы считывала названия продуктов и ценники, пока нет. Зато есть идея по созданию аналогичного сервиса.

«Утрофон » – это сервис, призванный помочь незрячим ориентироваться в городе (ходить по магазинам, читать вывески, номера транспорта и т. д.). Подробно принцип работы описан в этом ролике , но если в двух словах, то за ухо, как гарнитура, крепится специальное устройство (собственно «утрофон»), оснащённое камерой, наушниками, микрофоном и 3G. Когда незрячему нужна помощь, он звонит в специальный call-центр, а человек на другом конце провода описывает окружающую обстановку.

Ориентация в пространстве

Парень идёт в школу, девушка прогуливается по улице, старик поднимается по лестнице… Сразу и не поймёшь, что они слепые. Как им удаётся так ловко ориентироваться в пространстве, ведь у них в руках нет трости или поводка поводыря?

Хирург-офтальмолог Энтони Випин-Дэс (Anthony Vipin Das) со своей командой много лет трудится над созданием тактильной обуви. Идея заключается в том, что GPS будет направлять незрячего человека, передавая сигналы в стельку обуви (лёгкая вибрация). Проект называется Le Chal (в переводе с хинди - «отведи меня»), он считается перспективным, даже выиграл двухмиллионный грант Министерства обороны США.

Но пока это, как и множество других концептов, только теория. На практике с ориентацией в пространстве слепых и слабовидящих людей дела обстоят гораздо сложнее.

Павел Малышев:
Обычные навигаторы нам не подходят, мы используем OsmAnd (для Android) и Ariadne (для iOS). Они позволяют не только проложить маршрут голосом, но и следовать ему, ориентируясь на звуковые подсказки, «осматриваться» на местности. Даже остановки в транспорте объявляют (для маршруток особенно удобно).

Мы обсудили проблему ориентации незрячих в пространстве с инженером робототехники, генеральным директором компании Oriense Виталием Китаевым.

Виталий Китаев: «Каждый год появляется пара-тройка стартапов, которые полны энтузиазма и считают, что проблемы незрячих можно решить легко и быстро, вооружившись GPS и ультразвуковыми и инфракрасными датчиками.

Электронные трости, ультразвуковые фонари - таких устройств на рынке множество. Но они малофункциональны, так как определяют препятствия только в той точке, куда направлены, имеют большую погрешность и цену.

Ещё одна группа приборов - это локаторы, преобразующие 2D-изображения в аудио- или тактильные образы (системы vOICe и AuxDeco). Они берут обычное монохромное изображение и переводят каждую тональность чёрно-белого пикселя в звуковой или тактильный сигнал соответственно. Но проблема в том, что в первом случае захламляется звуковой канал, а во втором - велика вероятность тактильного привыкания.

Также есть сейчас интересный израильский проект OrCam . Это так называемая система виртуального зрения. Технология сканирует окружающее пространство, распознаёт лица и жесты и даже может читать печатный текст. Но, к сожалению, проект ориентирован только на слабовидящую аудиторию, то есть человек должен видеть хотя бы контуры объектов».

Компания Виталия также занимается разработкой устройства для ориентации в пространстве слепых и слабовидящих людей. Оно называется Oriense.

Oriense - это устройство, состоящее из трёх модулей: очков с 3D-стереокамерой, вычислительного блока, который можно положить в карман или повесить на пояс, и наушников. 3D-стереокамера позволяет не только понимать положение пикселя на X и Y, но и видеть расстояние до него. Таким образом создаётся карта глубины. Также устройство обрабатывает сигналы с датчиков положения и GPS и формирует для пользователя 3D-аудиоизображение и голосовое описание ландшафта. 3D-аудиоизображение - это изменение тональности и тонкости звукового сигнала, позволяющее быстро опознать препятствие. По словам разработчиков, они стремятся к тому, чтобы сделать устройство, превосходящее существующие GPS-навигаторы. К примеру, в Oriense уже сейчас есть функции распознавания ям и ступенек, цвета светофора, а в будущем его создатели планируют добиться того, чтобы устройство также считывало номера транспорта.

Значит ли это, что незрячий сможет обходиться без трости?

Павел Малышев:
Какой бы совершенной ни была система, она не отменяет использование трости. Прибор не сможет, к примеру, измерить глубину лужи перед незрячим, а с помощью трости человек сможет это прочувствовать.

Будущее

Технологии и люди, их создающие, отнюдь не слепы к тем, кто лишён возможности видеть мир во всей его красе. Благодаря программам экранного доступа, речевым синтезаторам и голосовым ассистентам инвалидам по зрению полностью доступны компьютеры, планшеты и сенсорные телефоны. Каждый год появляются концепты девайсов, которые призваны повысить качество жизни слепых и слабовидящих. Датчики определения цвета , измерительные линейки , браслеты-навигаторы - чего только не придумывают дизайнеры и разработчики. Кто-то скажет, что это всего лишь красивые идеи, но разве не мысль порождает действие?

Мы спросили незрячих ребят, чувствуют ли они позитивное влияние технологий на свою жизнь, и вот что они ответили.

Компьютеры и Интернет дают нам безграничные возможности. Мы можем читать, оперативно получать любую информацию. Но, с другой стороны, страдает живое общение.

Роман Герус

Конечно, технологии помогают. Становится удобнее. Единственное, что хотелось бы, чтобы все программы и устройства помещались в один маленький гаджет наподобие Apple Watch.

Павел Малышев

Интернет и новейшие технологии позволяют нам быть наравне со всеми. Так же учиться, общаться, заниматься творчеством, получать ответы на интересующие вопросы.

Мария Якимова