截至2023年，我國視力障礙人士數(shù)量超過1700萬，占全國殘疾人口的17%，占全球視障人口的18%左右，是全球視障人數(shù)最多的國家之一。視障群體每天都面臨著獲取信息、上學和工作等諸多挑戰(zhàn)。其中的全盲人，為了獲取信息需要學習盲文。但如今大部分信息都是通過視覺呈現(xiàn)的，專門用盲文來傳遞的信息非常之少，這對全盲群體來說很不方便。因此，設(shè)計一種能幫助盲人“看到”視覺信息的設(shè)備就顯得非常重要。

我們希望研發(fā)一個盲文翻譯器，讓平常通過視覺呈現(xiàn)的文字（比如網(wǎng)頁上的文章）能夠轉(zhuǎn)換為盲文，以幫助全盲群體閱讀。這樣的設(shè)備不僅能幫助盲人獲取更多的信息，還能提高他們的生活質(zhì)量和獨立性。

調(diào)查與發(fā)現(xiàn)

為了更好地了解盲人面臨的困難，我們進行了一項調(diào)查。我們采訪了300名全盲人士和200名既聾又盲的人士，詢問他們是如何閱讀視覺文本的。結(jié)果顯示，超過三分之二的全盲人士無法獨立閱讀視覺文本，而聾盲人士則完全無法閱讀。雖然市面上已經(jīng)有一些輔助工具，但這些工具并不能很好地幫助他們閱讀大部分的視覺文本，因為盲文是通過觸摸來進行閱讀的，而電腦、手機等的屏幕是一個平面，無法通過凸起來顯示盲文以供視障人士閱讀。

基于調(diào)查結(jié)果，我們提出了一個新的想法——開發(fā)一個能夠?qū)⒁曈X文本翻譯成盲文的設(shè)備。

我們通過搜索，發(fā)現(xiàn)了一種將視覺文本翻譯為實體盲文的氣動機械結(jié)構(gòu)，我們決定參考此結(jié)構(gòu)，用推拉式電磁鐵的伸出和收縮來實現(xiàn)盲文的凸起。

我們的設(shè)備還采用了ESP32微控制器，它是一種功能強大且價格便宜的控制器，可以連接網(wǎng)絡(luò)并處理數(shù)據(jù)。

只需將設(shè)備置于有網(wǎng)絡(luò)連接的環(huán)境下，當網(wǎng)頁中有視覺文本出現(xiàn)時，ESP32微控制器就可以通過其內(nèi)置的翻譯程序?qū)⒁曈X文本翻譯并輸出成盲文。

設(shè)備原理

首先，非盲人用戶可以在與設(shè)備連接的電腦上通過鍵盤輸入想要翻譯成盲文的文字，比如一句話或一段文章。輸入的文字會經(jīng)過設(shè)備的“翻譯模塊”進行處理。這個模塊的主要任務是將輸入的文字逐字拆解（就像把句子分成一個個字母或漢字），然后對這些文字進行分析和翻譯。在這個過程中，翻譯模塊首先會把輸入的整段文字分解成單個的字符。接著，設(shè)備會檢查句子的結(jié)構(gòu)和語法，確保翻譯出來的盲文是準確和有邏輯的。接下來，設(shè)備會將每一個拆解出來的字符映射為對應的盲文符號。這個步驟類似于查字典，將一個字母對應到它在盲文中的等價點陣符號。

生成盲文符號的關(guān)鍵是設(shè)備內(nèi)部的電磁鐵。每個電磁鐵就像一個小的“推拉裝置”，可以通過控制電流來進行伸縮。當設(shè)備識別出某個字母或字符時，電磁鐵就會“伸出”形成盲文凸點；當字符不需要顯示時，電磁鐵就會縮回。這樣，多個電磁鐵就能夠同時生成不同的盲文符號（每個字符對應多個凸起的點），讓盲人通過觸摸來讀取信息。

設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)

要讓這個系統(tǒng)正常運行，設(shè)備內(nèi)部有幾個主要的硬件部分。

ESP32單片機：這是設(shè)備的“大腦”，負責控制整個系統(tǒng)的運作。它接收輸入的文字，進行處理和翻譯，并控制電磁鐵的工作。

電磁鐵：這是設(shè)備中用于生成盲文點的裝置。每當需要生成一個盲文符號時，電磁鐵就會通過電流的作用伸出，形成盲文的凸點。

繼電器：用來控制電磁鐵的“開關(guān)”，它決定電磁鐵何時工作、何時停止。

鋰電池：為整個系統(tǒng)提供電力，確保設(shè)備可以長時間工作。

設(shè)備外殼：采用激光雕刻的椴木板，不僅起到保護內(nèi)部零件的作用，還讓設(shè)備看起來更加美觀。

程序和電路設(shè)計

為了實現(xiàn)設(shè)備的所有功能，我們使用了Arduino IDE和VScode等工具編寫了相應的程序。這些程序會運行在ESP32單片機上，負責處理文字輸入、翻譯、盲文生成等工作。電路設(shè)計則將ESP32單片機、繼電器、電磁鐵和鋰電池連接在一起，確保整個系統(tǒng)能夠順暢運作。

未來的改進方向

1. 添加光學字符識別功能，讓設(shè)備不僅能翻譯電子文本，還能處理紙質(zhì)文本。

2. 增強用戶體驗：為了讓盲人更好地使用設(shè)備，我們考慮增加觸覺反饋或聲音提示，讓盲人知道盲文是否已正確輸出。

3. 離線支持：目前設(shè)備依賴網(wǎng)絡(luò)運行，未來我們希望設(shè)計出一種離線模式，讓盲人在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下也能使用該設(shè)備。

4. 無障礙設(shè)計優(yōu)化：進一步優(yōu)化設(shè)備的設(shè)計，使其符合無障礙設(shè)計標準，更方便盲人使用。

我們相信，這項發(fā)明將能幫助到很多盲人，能推動社會向更加公平、包容的方向發(fā)展。未來，我們將繼續(xù)改進這項技術(shù)，擴大它的應用范圍，幫助更多需要幫助的人。

（該作品獲得第38屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽青少年科技創(chuàng)新成果競賽作品二等獎、第38屆廣西青少年科技創(chuàng)新大賽青少年科技創(chuàng)新成果競賽中學組一等獎，指導老師：黃義強、萬克輝、馬玉橋）

電磁鐵實現(xiàn)伸縮功能的原理

電磁鐵是通電產(chǎn)生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，故稱之為電磁鐵。我們通常把它制成條形，以使鐵芯更加容易磁化。

為了使電磁鐵斷電立即消磁，我們往往采用消磁較快的軟鐵或硅鋼材料來制作。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，會吸附住其中的鐵片并且將鐵桿連帶伸出，以此實現(xiàn)伸出的功能；斷電后磁性就會隨之消失，鐵片前的彈簧會導致其彈回，進而實現(xiàn)收縮功能。