盲文翻譯器

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，設計一種能幫助盲人“看到”視覺信息的設備就顯得非常重要。

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)絡并處理數(shù)據(jù)。

只需將設備置于有網(wǎng)絡連接的環(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。

設備原理

首先，非盲人用戶可以在與設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。

生成盲文符號的關鍵是設備內(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。

設備的硬件結(jié)構(gòu)

要讓這個系統(tǒng)正常運行，設備內(nèi)部有幾個主要的硬件部分。

ESP32單片機：這是設備的“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”，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，確保設備可以長時間工作。

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

程序和電路設計

為了實現(xiàn)設備的所有功能，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：目前設備依賴網(wǎng)絡運行，未來我們希望設計出一種離線模式，讓盲人在沒有網(wǎng)絡的情況下也能使用該設備。

4. 無障礙設計優(yōu)化：進一步優(yōu)化設備的設計，使其符合無障礙設計標準，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。