牛伟坤

电子阅读的普及，把一部部几百页的著作成功压缩到一台薄薄的电子设备中，让人们能够随时随地在书的海洋中畅游。然而，对只能用手指和耳朵来感知世界的失明者而言，阅读是探索世界的方式，更是甜蜜的负担。

北京交通大学电子信息工程学院的三名大四学生游启麟、王天奇和苏立新，对当前市场上体积庞大、价格昂贵的盲文点显器进行了改造，打造出新型的便携式“盲文电子书”，让失明者也能最大程度地享受到阅读乐趣。

减小体积，降低成本

游启麟、王天奇和苏立新曾经是北京交通大学理科实验班的同学，三个人都喜欢动手做小玩意儿。大三时，他们偶然读到的一个励志故事，碰撞出新的创意。

励志故事的主角叫郑建伟，是一名先天性双目失明患者，但他以超乎常人的毅力，实现了自己出国留学读书的梦想。他还是西南地区第一个雅思盲考生。郑建伟的阅读之路异常艰辛，在备考雅思时，只有部分的培训资料可以靠读屏软件学习，更多的雅思资料只能摸“盲文版”——先将资料扫描，用特定软件转换成word文件，再通过盲文复刻机打印成盲文——这是件既费时又费力的活儿。在考试时，郑建伟的盲文版试卷打印出来差不多有100多页，光阅读就用了5个小时。

这让游启麟和小伙伴们开始思考：怎样让盲人的阅读变得方便些？三个人了解到，目前市场上针对视障人士的出版物并不丰富，并且阅读成本极高。普通人看的一本薄薄的书，打印成盲文就得差不多有半米高;一本三四块钱的杂志，对于视障人士来说，阅读成本得增加到几十块。继续深入了解，他们看到目前市场上有盲文点显器，这是相当于视障人群的电子书，通过与读屏软件配合使用，点显器能够显示出读屏软件读取内容的“盲文版”，并通过盲文点阵的凸起凹下，让失明者用双手徜徉书海。但当前市场上的盲文点显器普遍存在造价高，体积大的问题，大多应用于视障人士的课堂教学，难以实现随身携带。

了解情况后，他们把更新盲文点显器作为大学生创新实践项目。“既然目前盲文点显器的问题是成本高，体积大，那如果我们能想办法减小体积，降低成本，让有需要的人们能有更丰富的阅读生活，应该会是一件很有意义的事情。”游启麟说。

课堂上学到关键技术

经过一番调研，对于盲文的基本原理和市场现状，三人俨然成了小行家。游启麟说，与汉字横竖撇捺的笔画构成不同的是，每个盲字的基本组成单位是“方”，每方通常用6个点或8个点来表示。其中，8个点代表的是标注了音调的盲文。

目前市面上的盲文点显器售价一般在1万到2万元人民币之间，尺寸约为30厘米长、9厘米宽、2厘米厚。而这么大个儿的点显器上，显示的内容容量仅为40方，相当于20多个汉字，约为一句话的长度。

三个人首先想要破解的难题是，有没有可能将目前的盲文点显器变得“袖珍”起来，让它真正成为一本便携的电子书。调研后发现，盲文点显器的大块头儿其实是由它的工作原理来决定的。虽然盲文点显器的基本功能是将正常的文字转化成失明者可以触摸的盲点。但是，就工作原理来看是有分别的。在当前的国内市场上，盲文点显器主要有压电式和电磁式两种。其中，电磁式盲文点显器通过电磁线圈工作，其机械机构决定了它的体积不能压缩;而压电式盲文点显器用的是压电陶瓷，该材料的形变小且成本高。

于是，三个人在材料的选择上琢磨起来。组长游启麟是个科技达人，平时没事儿就泡在各种科技前沿的论坛里。“走，我们去中发看看，有没有什么新东西。”王天奇则喜欢实地找材料。在2014年一年里，中发电子市场几乎成为三个人固定的聚会场所。他们没有任何可借鉴的经验，“我们不知道该用什么样的零部件。就只能多看，或许看到某个零部件，就会突然有了灵感。所以我们逛起中发来，真的就跟女生逛街一样，没有什么目标，就是去批发市场上开开眼。”王天奇说。很快，他们发现一种在其他领域广泛应用的记忆金属材料，不但体积小，且完全能够满足盲文点显器上所需要的伸缩功能。“我觉得这只能用灵感的火花来形容，做发明可能就是需要点创意和灵感，要不然怎么会有新东西出现？”

然而，灵感的火花并未给他们带来多少好运。游启麟将他们第一代的实验品称为“辛酸与寒碜的理想与现实”，简单的铜柱结构、粗糙的纯手工焊接、不太成熟的控制算法……这样出来的样品，不可避免地成为“牺牲品”。一次次的失败，成了三个人在2014年上半年里的家常便饭。

王天奇大概算了笔账，在最初的纯手工版本里，每做出1个点就要花费两个多小时，做完1方8个点就需要十几个小时，等配好的特殊的胶变干又需要十几个小时。“也就是说，我们做1方就需要花费20多个小时，而关键是这20多个小时出来的效果还难以得到保证。最开始，我们的控制算法写得不好，通电信号没给够或者给得太足，一通上电，8个点全烧了，听到那声音我们的心都碎了，这意味着20多个小时的心血就全没了。”

制作盲文点显器必须要有一个良好的控制信号来驱动记忆金属，因此需要先建模再不断反复实验，最终实现良好的控制。最困扰三个小伙伴的是，记忆金属这种特殊材料偏偏不可建模，只要试验中记忆金属的长度或是直径有一点差异，整个材料的特性就会产生很大的变化。就在三人一筹莫展的时候，王天奇在课堂上听老师提起了目前出现的一些新的控制思想，其中提到了无模型数据驱动方式，它是通过数学的方法，在系统的每一个动态工作点处建立一个虚拟的动态线性化数据模型，然后基于此虚拟模型，进行控制系统的理论分析，进而实现控制。王天奇和小伙伴们欣喜若狂，马上找老师学习这项新的控制思想，在电信学院陈后金院长和陈新老师的指导下，他们一次次实验，在已完成的第一代产品中，记忆金属得到很好的控制。

此外，他们的盲文点显器中所使用的驱动电路正在申请国家专利。这部分技术，大量地运用了游启麟在大二时所学到的模电和数电知识。在扎实的专业知识指导之下，他们的电路在实际测试中可以达到用6000毫安时3.7V的电源，可以连续刷新10小时，在功耗上有了大幅度的改进。

经过近一年的摸索，三人完成的新一代盲文点显器，比目前市场上的盲文点显器有了很大的进步。不但将具有同样显示容量的产品成本压缩到了1000块钱以内;试验机样品的厚度，仅为当前市场上产品厚度的1/2左右;正常情况下，可以连续工作10个小时。

马上推出第二代

不过，三个人对此并不满足。为了让自己设计的产品更好地帮助盲人朋友使用，他们找到海淀区的北京盲人学校，将产品送给学生使用。之后盲人的反馈中，他们发现自己的产品仍然存在一些问题。“原来盲人阅读盲文书籍的速度远比我们想象的要快，这点在设计之初我们没有考虑过，这就导致我们的数据刷新速度跟不上，因此影响了阅读效果。目前市面上的盲文点显器刷新数据的速度不到0.3秒一方，而我们的产品差不多需要1秒才能刷新一方数据。”王天奇坦言，这将是他们第二代产品中会重点关注的一个点。

主攻驱动电路的队长游启麟则对功耗这一块仍有不满，“驱动电路的不稳定，会影响机器的使用寿命，目前市场上的盲文点显器不但售价高昂，且使用寿命不长，这对盲人的阅读会造成很大的影响，使得大部分的盲人无法享受这种‘昂贵的阅读方式。而在我们和盲人学校领导的交谈中，我们也了解到虽然现在有盲人电脑和盲人手机的出现，但对于盲文教学来说，盲文点显器有着非常重要不可替代的作用。因此我们希望能在控制方面再下一点功夫，进一步改进设计机械的结构，尽可能延长产品的使用寿命。”

此外，有盲人用后反映第一代的手感不够好，外面比较粗糙，摸起来刺刺的，此前为了降低成本，游启麟他们选择放弃了价格偏高且较重的金属材料，而是选择了性价比都比较高且轻巧的碳纤维材料作为和手指接触的材料，由于没有经验，他们忽略了用户手感的问题，在他们的第二代产品中，游启麟也希望能与工厂提出方案，让专业人士能够帮助解决这个问题。他说，顺利的话，这盲文点显器产品会在5月正式推出。

责任编辑：刁雅琴