I Can Do It

世界上的發(fā)明五花八門，但它們大多有一個共同的目的——讓人們的生活更加美好。在這些發(fā)明中，有一類發(fā)明尤為重要，如輪椅、盲杖、假肢、助聽器……它們不僅為殘障人士解決了生活中的各種不便， 更體現(xiàn)了社會文明的巨大進步。

本期特輯，且看未來愛迪生們，如何從身邊殘障人士的生活中發(fā)現(xiàn)問題，并通過自己的努力創(chuàng)造發(fā)明，從而讓殘障人士真正實現(xiàn)“I can do it”——我能行。

盲人飲水機

我發(fā)現(xiàn)，盲人在生活中使用飲水機會面臨許多不便，所以我在普通飲水機的基礎(chǔ)上，改進發(fā)明了一款盲人飲水機。

它由飲水器主體、凹面底盤、紅外線光電傳感器、電磁閥出水口、蜂鳴器組成（如右圖）。為了解決讓水杯對準(zhǔn)飲水機出水口的問題，我將飲水機的底盤設(shè)計為凹面結(jié)構(gòu)，把水杯置于凹面內(nèi)，出水口即可對準(zhǔn)杯口。同時用飲水機出水口扳手接通電源開啟電磁閥裝置，當(dāng)出水口放水到水位離杯口5厘米的位置時，紅外線接收器接收到水面反射的紅外線，啟動控制電路使電磁閥斷開工作電流，停止放水。最后蜂鳴器發(fā)出聲音，提示可以取走水杯。

上海市育才初級中學(xué) 成 諾 胡曉清

振動式聽障人士專用移動呼喚器

我發(fā)現(xiàn)，聽障人士專用的發(fā)光門鈴存在一定局限，那就是只能在視線范圍內(nèi)起作用。針對這一局限，我想發(fā)明一款振動式聽障人士專用移動呼喚器。起初是想利用手機藍牙的原理，制作能發(fā)射藍牙信號的器件來代替門鈴按鍵，同時配以手環(huán)作為接收器件。由于相關(guān)器材過于復(fù)雜，最終改用現(xiàn)成的無線門鈴并加以改造，將喇叭改為振動提醒，從而達到設(shè)計效果。

我選用了一款小巧輕便的無線門鈴，這樣更適于隨身攜帶。振動器件則選用一款用于游戲機手柄的微型電機振動器。但是，當(dāng)我把門鈴揚聲器拆下，換上振動器后，按下開關(guān)，卻沒有實現(xiàn)振動。經(jīng)過指導(dǎo)老師的幫助，我才明白原來連接揚聲器的接口驅(qū)動不足，無法帶動振動器工作。最終，在請教電工師傅后，我將振動器的一端連接在射頻接收電路上，另一端連接在原來接揚聲器的一條線路上，從而實現(xiàn)了裝置的振動提醒功能。

上海市延安初級中學(xué) 沈韻齊

專家說：沈韻齊同學(xué)的發(fā)明通過隨身的振動裝置來提醒聽障人士，為他們解決了一個實際問題。他在先后對手環(huán)、無線門鈴的研究中，以及確定設(shè)計方案的過程中，自己的個人成長顯而易見，這為他以后的創(chuàng)新與發(fā)明積累了經(jīng)驗。評判隨身攜帶設(shè)備優(yōu)劣，一個很重要的標(biāo)準(zhǔn)就是攜帶的便捷性。建議對本項目進一步深入探索，如利用Arduino平臺來實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，從而使硬件的選擇更為豐富，設(shè)想也更便于實現(xiàn)。

木屐式殘疾人專用鼠標(biāo)

想要暢游網(wǎng)絡(luò)世界，離不開鼠標(biāo)的幫助。但是，某些手部殘障人士無法利用雙手，在鼠標(biāo)操作上遇到了難題。所以我們發(fā)明了一款木屐式殘疾人專用鼠標(biāo)，以期幫助他們解決這個問題。

鼠標(biāo)構(gòu)架采用木屐結(jié)構(gòu)，主要是考慮穿套使用時的方便，而木屐鞋底的二齒結(jié)構(gòu)為鼠標(biāo)電路板和按鍵提供了充足的空間（如右圖）。鼠標(biāo)的左右按鍵功能分別設(shè)置在木屐二齒結(jié)構(gòu)的前側(cè)和后側(cè)（左鍵使用頻率更高，且腳部向前踩更為省力，所以左鍵設(shè)置在前側(cè)）。按鈕采用彈性較大的塑料圓形式按鈕，使按鈕接觸面積更大，并且把按鈕固定在離地面較近的位置，使用者只要將腳微微前傾或后傾，便能輕松按下鼠標(biāo)按鍵。

木屐鼠標(biāo)的電路結(jié)構(gòu)采用了最為普遍的光電傳感結(jié)構(gòu)（如左圖）。電路板用一個回字型木板固定，另外還增加了4根彈簧，使木屐能夠在前傾或后傾按鍵的同時，實現(xiàn)鼠標(biāo)的拖曳功能。

上海市曹楊第二中學(xué)

戴茜昀 王 婕 安 琦 鄭標(biāo)頡

專家說：這四位同學(xué)的發(fā)明，將鼠標(biāo)與木屐組合在了一起，成為一款可以用腳操作的鼠標(biāo)。又從實用性角度出發(fā)，將鼠標(biāo)左右鍵分別安排在了木屐的前后兩側(cè)，讓手部殘疾人士使用起來更為便捷。

建議四位同學(xué)可以將本項目設(shè)計為一個腳踩鼠標(biāo)模塊，它可以與不同使用者的不同鞋子緊密組合，增加本項目的可用范圍。另外，希望在本項目的基礎(chǔ)上進一步探索，設(shè)計出多種由身體不同部分控制的鼠標(biāo)，讓更多的殘障人士能夠在網(wǎng)絡(luò)世界里遨游。

專家說：這兩位同學(xué)的發(fā)明很好地解決了盲人倒水時如何判斷水是否倒?jié)M的問題。如果進一步提升本裝置的智能化，會取得更好的實用效果。例如增加一個壓力傳感器，用于判斷是否有杯子放入凹面底盤。將壓力傳感器與紅外線光電傳感器、蜂鳴器（用錄音模塊更好）、電磁閥裝置共同組成一個聯(lián)動系統(tǒng)，讓盲人在使用時只要完成一個“放”杯子的動作就能夠啟動整個裝置。

腦癱患者專用鍵盤

目前，許多腦癱患者都習(xí)慣依靠電腦與外界交流，但他們在使用鍵盤時，由于無法精確控制手部肌肉，容易點錯。為了解決這一難題，我通過精簡鍵盤，使用僅需9個按鍵輸入字符的T9 輸入法，發(fā)明了一款適合腦癱患者使用的專用鍵盤。

我發(fā)明的鍵盤由5個部分組成：T9小鍵盤、放大鍵帽、連接軸、彈簧活塞和盒子。小鍵盤通過連接軸與放大鍵帽連接，這樣，點按放大鍵帽就可以將信息順利輸入電腦。安裝彈簧活塞是避免擊鍵時因為連接軸的擺動而不能準(zhǔn)確地點按?；钊怯蓮椈膳c一粗一細兩個塑料試管構(gòu)成的。我們先將兩個試管的底部按恰當(dāng)尺寸用鋸條鋸下，再在大試管內(nèi)部裝上彈簧，然后用鋸過的小試管蓋住彈簧頂部，并把小試管的底部伸入大試管。連接時只需要將大小試管的蓋子蓋牢，在較為平坦的頂部打上膠水，并將其與盒子、按鍵粘結(jié)即可。

作品完成后，我在電腦上安裝了T9鍵盤的使用程序，并將鍵盤與電腦連接，測試結(jié)果非常理想。

上海市教科實驗中學(xué) 朱雨軒

專家說：朱雨軒同學(xué)的作品簡化了普通鍵盤，采取T9輸入法，大量減少了按鍵，同時又放大了鍵盤，很好地幫助了腦癱患者克服無法精確控制手部肌肉的困難，讓腦癱患者使用電腦成為了可能。建議將本項目作品提供給腦癱患者使用，收集試用數(shù)據(jù)，以待進一步改進，比如增加按鍵音、改進材質(zhì)、優(yōu)化輸入程序等。

打地鼠機器人

最近的研究表明，機器人在自閉癥兒童的治療中起到了意想不到的作用。受此啟發(fā)，我們設(shè)計了一款打地鼠機器人，希望患者可以和機器人一起玩游戲，從而達到更好的治療效果。我設(shè)計的這款機器人以樂高EV3機器人平臺作為載體，選用積木式模塊拼裝而成。

機器人的頭部安裝了一個紅外測距傳感器。由于加裝了特殊形狀的裝飾物，傳感器看起來很像機器人的眼睛，這樣不僅起到測距作用，還可吸引自閉癥兒童的注意力。機器人的身體是一個EV3控制器，在控制器的上半部分有一個液晶屏，可以顯示所選用的訓(xùn)練模式和訓(xùn)練數(shù)據(jù)，例如患兒的反應(yīng)速度、成功率、總訓(xùn)練次數(shù)等?？刂破飨掳氩糠值陌粹o中間有一個可變色LED燈，用于色彩視覺訓(xùn)練。在控制器的側(cè)面有隱藏的內(nèi)置揚聲器。機器人的前方安裝了一個打地鼠游戲機，有紅黃綠3只“小地鼠”，可以在電機的帶動下升降，配合LED變色燈，可以組合出多種訓(xùn)練模式。

在自愿體驗者測試中，自閉癥兒童對我們的發(fā)明都非常感興趣，都很想去摸機器人。其中癥狀較輕的患兒能夠很快理解游戲的玩法，而對于癥狀較重的患兒，還是需要家長進行耐心的引導(dǎo)。

中國福利會少年宮 葉辰楓 朱彥潔

專家說：葉辰楓、朱彥潔兩位同學(xué)設(shè)計的項目取材于樂高材料，本身具有吸引兒童的特性，又通過設(shè)計制作，使其成為一款互動式的游戲設(shè)備，更能夠引起兒童的強烈關(guān)注。但是，自閉癥兒童的情況極為特殊，每一個自閉癥兒童都有不同的表現(xiàn)。建議兩位同學(xué)多讓自閉癥兒童使用該款機器人，及時記錄試用情況及數(shù)據(jù)，作為后期改進的依據(jù)。例如：在利用EV3控制器的光、聲功能的基礎(chǔ)上，多增加外部發(fā)光、發(fā)聲設(shè)備，增強機器人整體的互動性和吸引力，達到更好的訓(xùn)練效果；還可以將本項目進行模塊化設(shè)計，根據(jù)試用效果，為不同的自閉癥兒童選取最合適的模塊組合。