عنوان مالکیت فکری: طراحی و ساخت دستگاه راهنمای مسیریابی نابینایان وکم بینایان

خلاصه اختراع

اگرچه افراد نابينا و كم بينا از يكي از حواس پنجگانه محروم مي باشند اما اين افراد در مابقي حواس خود بسيار قوي هستند. اصلي ترين حسي كه نابينايان از آن بسيار استفاده مي كنند حس لامسه مي باشد . لذا با توجه به استفاده زياد از اين حس توانايي بسيار زيادي در تشخيص موانع با حس لامسه خود دارند . با توجه به اين مسئله اين دستگاه با استفاده از حس لامسه افراد نابينا سعي بر راهنمايي براي مسيريابي افراد نابينا دارد . بدين صورت كه با استفاده از الگوريتم هاي تشخيص لبه هاي اجسام و موانع را تشخيص مي دهد و با استفاده از تعداد مشخص موتورهاي لرزشي كه بصورت ماتريس كنار يكدگر در قالب يك كمربند لرزشي قرار گرفته اند بر روي پوست شخص ترسيم كند و بدين ترتيب شخص حدود جايگيري مانع بر سر راه خود را تشخيص مي دهد.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

عملکرد دستگاه راهمنای مسیریابی نابینایان و کم بینایان برای عبور از محیط هایی که فشردگی کمی از لحاظ شکل و جایگیری اجسام و موانع بر سر راه عبور شخص نابینا دارند بسیار مناسب بوده و حرکت لبه های تصویر بر روی کمربند لرزشی حس نزدیک شدن موانع به شخص و عبور از کنار موانع را به شخص الغا می کند. همچنین این دستگاه توانایی تصویر سازی بسیار مناسب از فضای پیش پای شخص نابینا به هنگام حرکت در محیط هایی که شخص قبلا در آنها نبوده را دارد بدین معنا که شخص نابینا و یا کم بینا و یا حتی اشخاص بینا که با بستن چشمها سعی بر استفاده از این دستگاه برای عبور از میان موانع غیرقابل پیش بینی را داشتند، اگرچه در تجربیات اولیه خود در بسیار مواقع در انتخاب مسیر و تشخیص دقیق حدود جایگیری اشیا در محیط ناموفق بوده اند اما بعد از تمرین و تکرار استفاده از دستگاه همچنین اعتماد به حس لامسه (در افراد کم بینا) در درجه اول و همچنین اعتماد به خروجی و پردازش این دستگاه تجربه های موفقی برای عبور از محیط های ناآشنا داشته اند.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

اکثر دستگاه های که تا به حال ساخته شده اند فقط برای محیط های خاص کاربرد دارند بطور مثال یک سری از آنها با تگهای RFID کار می کنند که خوب این مسئله کارکرد آنها را درمحیط هایی که آن تگ ها وجود ندارد را مختل می کند اما دستگاه هی که ما ساخته ایم قابلیت کارکردن در هر محیطی ائم از محیط های داخلی و خارجی را دارد. مسئله دوم دسته دیگر آن دستگاه ها با استفاده از شبکه موبایل اطلاعات و موقعیت شخص را به کامپوتری که در جای دیگر قرار داشت ارسال می کردند و الگوریتم های پردازشی انجام می شود و سپس به دستگاه ارسال ودر نهایت بازخورد آن به شخص می باشد. این مسئله اگر شبکه موبایل دچار هر اختلالی شود دستگاه کارکرد خود را از دست می دهد و این مسئله اعتماد به کارکرد دستگاه در هر محیطی را از شخص نابینا صلب می کند اما دستگاهی که ساخته ایم تمامی پردازش ها و تصمیم گیری برای کمک به افراد نابینا و کم بینا را در خود دستگاه انجام می دهد و طبیعتا مشکل فوق الذکر را ندارد. و در آخر تعداد زیادی از دستگاه ها سعی بر تشخیص شکل اشیا و اعلام آن به صورت شنیداری به شخص نابینا را دارند این مسئله با توجه به اینکه اشکال مشابه در محط اطراف ما بسیار زیاد هستند تشخیص اشتباه و اعلام اشتباه دستگاه به شخص نابینا اعتماد شخص را به دستگاه کاهش می دهد اما دستگاه ما جدای از اینکه موانع و یا اشکال بر سر راه نابینا چه مهیتی دارند فقط حدود و جایگیری آنها را مشخص می کنند و با توجه هدف شخص که صرفا مسیر یابی و یا تشخیص اشکال اطراف خود باشد، اشخاص نابینا بدون سردرگمی راهنمایی می کند و تصویر سازی از محیط را به ذهن خود شخص نابینا واگذار می کند. این مسئله باعث می شود بعد از چند با سعی وخطا و تمرین شخص اشکال در ذهن شخص جای بگیرند و بعد چند وقت حتی شخص با سرعت خوبی می تواند در محیط های ناشناخته که قبلا در آنجا نبوده است نیز حرکت کند و تصویر آن محیط را در ذهن خود متصور شده و نیازهای خود را در ان محیط برآورده نماید. و در آخر و با توجه به مباحثی که در مورد نوآوری دستگاه گفته شد می توان مزیت های دستگاه را نسبت به دستگاه های موجود عدم وابستگی به ارتباط از طریق شبکه موبایل، GPS و تگ های RFID برای راهنمایی شخص نابینا همچنین ساختار اعلام به شخص آن بصورتی است که در حقیقت ذهن خود شخص تصویر محیط را می سازد و نه هر هوش مصنوعی که احتمال اشتباه دارد و مزیت مهم دیگر این است که اگر شخص به دنبال شئی باشد که شکل ان را قبلا در ذهن خود داشته به محض اینکه دوربین آن شکل را ببیند و شخص آنرا بر روی پوست خود احساس کند به هدف خود رسیده، پس در نتیجه این دستگاه علاوه رفع نیاز افراد نابینا برای مسیریابی در محیط های ناشناخته، می تواند برخی از نیازهای روزمره شخص را نیز برآورده کند و این همان انتظاریست که هر شخص نابینا و کم بینا از دستگاه کمکی همراه خود دارد. حال در اینجا باید یک سخت افزار مناسب در جهت پوشش بحث داشتن سرعت بالا و همچنین قابلیت پیاده سازی الگوریتم های پردازش تصویر را داشته باشیم همچنین این سخت افزار باید قسمت دوم دستگاه که همان بحث ارتباط با شخص نابیناست را نیز پوشش دهد در فصل آینده به طور کامل مراحل طراحی سخت افزار و نرم افزار دستگاه توضیح داده خواهد شد.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

اگر بخواهیم کلیت طراحی سخت افزار و نرم افزار دستگاه راهنمای نابینایان و کم بینایان را در چند جمله بیان و از فصل پیشرو نتیجه گیری کرد می توان بدین صورت بیان کرد؛ که این دستگاه با استفاده از آیسی BCM 2836 در قالب برد رسبری که از خانواده ARM می باشد و همچنین قابلیت نصب سیستم عامل لینوکس را نیز دارا می باشد سعی در اعمال الگوریتم های پردازش تصویر با استفاده از کتابخانه متن باز OPENCV را دارد؛ که خروجی این فرایند تبدیل به یک ماتریس با 48 درایه (8*6) می شود؛ که هر کدام از این داریه ها نماینده بخش خاصی از تصویر پیشرو دوربین می باشند. متناظر با این ماتریس یک پد لرزشی بر روی بدن شخص قرار گرفته که هر لحظه با توجه به درایه های این ماتریس آپدیت شده و نقاطی از پد لرزشی که داریه مربوط به آن یک شده است شروع به لرزش می کند. در نهایت شخص نابینا تصویری کوچک شده از محیط اطراف خود بر روی پوست خود احساس می کند. با توجه به دقیق بودن حس لامسه افراد نابینا امیدواریم این دستگاه کمک شایان ذکری در حرکت نابینایان و همچنین رفع نیازهای روزمره فرد نابینا بتواند انجام دهد. حال در فصل آینده نتایجی که تست عملی دستگاه با کمک و همکاری شخص نابینا انجام شده شرح خواهیم داد و احساس شخص بعد از استفاده از این دستگاه از زبان خود شخص اعلام خواهیم کرد.