“温暖手”导盲机器人

本刊记者/李志刚

创意制作/内蒙通辽第五中学 魏畅 杨诗诺 王同月 指导老师/张晶辉

人类对世界的所有感知70%～80%来自双眼，当眼睛无法感知到外界环境时，人类便处于一个非常缺乏安全感的世界。所以，盲人的生活非常不便，甚至具有危险性。目前，盲人普遍用的辅助用品主要是白手杖和导盲犬，但是它们都有不足之处：白手杖只能探测到膝盖以下的障碍物，不能探测盲人身体正前方的障碍物,而且成本很高；训练一只导盲犬大概需要一年半的时间，而且花费太高，需要10万元到20万元的费用。

为了帮助盲人的出行，内蒙通辽第五中学机器人小组魏畅、杨诗诺、王同月三位同学在张晶辉老师的指导下，设计制作一个低成本、实用型、为盲人带来便利、进入家庭的导盲机器人。

为了更真实地体验盲人生活、制作出更适合盲人使用的机器人，三位同学扮演盲人，在有人协助的情况下行走。在实验中，同学们发现导盲的实质就是通过语音的方式，简洁地告诉盲人，在道路上行走时前方的危险信息。不管是人类，还是导盲犬，其实都是用这样的方式来实现导盲的。通过这次实践，同学们达成共识，决定制作一款仿生功能的导盲机器人，主要使用避障传感器发现障碍物，通过语音提示给盲人。

实用型导盲机器人包括三部分：帽子、盲杖、防护马甲。

考虑到制作成本，同学们决定使用红外避障探测器。首先，同学们做了一个测试红外避障传感器的实验。在有光亮的屋子中，用探测器来探测一面墙，探测距离为65cm。然后在黑暗的屋子中，在不改变探测强度的条件下，用探测器探测同一障碍物，探测距离仅18cm。实验结果说明，在暗环境下，红外避障探测器的探测效果并不强，甚至探测不到障碍物。

帽子是整个机器人的探测器中枢所在，为了避免红外避障探测器的缺点，同学们在帽子上安装了一个光敏探测器及探照灯。当外界环境较暗时，探测器会报警，提示盲人打开探测灯，以免影响探测效果。帽子上的探测器只能探测胸部以上的障碍物，所以必须有盲杖的有机结合，来补充探测器的不足。

同学们在帽子内制作了一个夹层，用以承载主机盒的重量。在帽子上方的水平位置安装了三个红外避障探测器，分别探测左、前、右三个方向的障碍物。红外传感器的探测距离是可以调节和设定的，正前方最长，为2倍手臂的距离；左侧的稍短，为1.5倍手臂长；右侧的最短，稍长于1倍手臂。同学们将前方的条件判断设为最优先级，因为对于盲人来说，最危险的是处于正前方的障碍物，最直面及最近距离，提示音会尖锐且响亮。根据右侧通行的交通规则，盲杖大多是右手使用，所以右前方探测器的探测距离是三个探测器中最短的，相对较远，提示音轻缓柔和。

温暖手导盲机器人头盔中枢

温暖手草图

防护马甲能够抵挡一定程度的伤害，同学们特意在马甲的前面添加了一些缓冲材料，主要保护前胸。主机盒安装在背部，为了便于盲人在夜晚出行，背部的两侧加入两条LED灯带，主要为其他人做一个提醒，注意这里有盲人需要关照。同学们制作了一个倾斜角度测试传感器，安装在侧腰部分，通过传感器数值来表示盲人的行走状态，比如传感器数值为1，就代表盲人已跌倒。塑料管的倾斜角度是特意调整的，塑料管的倾斜角度是摔倒和弯腰的一个临界点，不会造成盲人稍做小范围动作时，误触发安全装置。