Thiết bị hỗ trợ người khiếm thị

Năm học 2015 - 2016 3 THIẾT BỊ HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ Trần Bảo Nhân, Dương Thúy Vy (Sinh viên năm 3, Khoa Công nghệ Thông tin) GVHD: TS Ngô Quốc Việt TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu của nhóm hướng đến việc phát triển các sản phẩm giúp cho những người khuyết tật khắc phục những khó khăn trong cuộc sống. Những kết quả thực nghiệm thu được chính là thành công bước đầu để có thể phát triển một thiết bị toàn diện trong tương lai cho những người khiếm thị. Để giải thích rõ hơn về đề tài, Nhóm sẽ trình bày nghiên cứu qua các nội dung sau. 1. Mở đầu 1.1. Lí do chọn đề tài Người khiếm thị gặp rất nhiều khó khăn trong việc đi lại do đa số còn sử dụng gậy dò đường thủ công, vốn còn nhiều trở ngại trong việc cảm nhận các chướng ngại như: Không thể nhận biết được các vật thể ở chiều cao tương đối mà gậy không chạm tới được, người sử dụng dễ mất phương hướng khi đi vào ngõ cụt hoặc khi liên tục phải thay đổi hướng đi do không biết được phương án tối ưu để né tránh chướng ngại vật... Mặc dù hiện nay đã có những thiết bị tiên tiến hỗ trợ cho người khiếm thị trong việc đi lại, nhưng chi phí cao, đây chính là rào cản giữa thiết bị và người dùng. Vậy nên phát triển ứng dụng hỗ trợ người khiếm thị với chi phí thấp, tiện dụng chính là vấn đề cấp thiết của xã hội, cần được ưu tiên phát triển nhằm giúp đỡ những người kém may mắn ấy di chuyển thuận lợi và chính xác hơn để tránh các vật cản trên đường. Ở Việt Nam hiện nay, các phương tiện và các trang thiết bị hỗ trợ người khiếm thị còn nhiều hạn chế, việc nghiên cứu và phát triển một phương tiện hỗ trợ mang tính cấp thiết về khoa học công nghệ, ứng dụng và có tính nhân văn. 1.2. Mục tiêu Đề tài nhằm đạt những mục tiêu sau: - Phát triển ứng dụng hỗ trợ gậy tự hành cho người khiếm thị, - Phát hiện được vật cản trên đường, - Thông báo khoảng cách từ người đến vật cản thông qua âm báo để thay đổi hướng di chuyển. 1.3. Đối tượng nghiên cứu Đề tài được thực hiện dựa trên các nghiên cứu và khảo sát thực tế của nhóm về người khiếm thị như: Thói quen khi sử dụng dụng cụ dò đường, các vấn đề gặp phải khi sử dụng dụng cụ dò đường thủ công, chi phí cho việc sử dụng thiết bị tự động hóa ảnh hưởng như thế nào đến việc phổ biến thiết bị hỗ trợ đến người khiếm thị. 1.4. Phương pháp, phạm vi nghiên cứu Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH 4 Phương pháp nghiên cứu: khảo sát công nghệ và thực nghiệm. Phạm vi nghiên cứu: các lĩnh vực liên quan đến lập trình nhúng, các mạch điện tử - vi điều khiển, cảm biến và xử lí tín hiệu analog-digital. 2. Bảng chi tiết linh kiện STT Tên linh kiện Số lượng Hình ảnh Chức năng 1 Main Arduino 1 Bo mạch chính tích hợp vi điều khiển 2 Nguồn 1 Cung cấp năng lượng hoạt động của thiết bị 3 Breadboard 1 Bảng mạch liên kết các cảm biến 4 Wire 20 Dây dẫn 5 Cảm biến âm thanh HC-SR04 2 Nhận biết vật cản thông qua sóng âm 6 Động cơ Steps Servo 1 Chuyển hướng cảm biến để dự đoán hướng đi né vật 7 La bàn số HMC5883L 1 Kiểm tra việc thay đổi hướng đi của người dùng 8 Buzzer 1 Báo hiệu thông qua âm “bíp” Năm học 2015 - 2016 5 Hình 1. Mô hình tổng quan của thiết bị Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH 6 Hình 2. Sơ đồ lắp đặt thiết bị 3. Thực nghiệm 3.1. Kết quả nghiên cứu - Khi sử dụng trong việc di chuyển trên đoạn đường thẳng, thiết bị hoạt động chính xác với mọi trường hợp chướng ngại vật. - Khi hoạt động ở những điều kiện thời tiết khác nhau, thiết bị vẫn hoạt động tốt ở khá nhiều môi trường, trừ trường hợp không khí có độ ẩm cao trên 80% (mưa hoặc gặp nước) thì thiết bị làm việc kém hiệu quả hoặc đôi lúc ngừng hoạt động do đoản mạch. - Khi sử dụng thiết bị để sang đường, thiết bị gặp nhiều khó khăn do điều kiện giao thông ở Việt Nam khá phức tạp. - Khi sử dụng trong không gian chật hẹp, thiết bị liên tục gặp vật cản khiến người sử dụng phải quay lại hướng ban đầu mà không tiến tới trước được. - Khi làm việc trong môi trường có từ trường cao hoặc có vật mang từ tính ở gần làm la bàn bị sai lệch, dẫn đến việc kiểm tra sự thay đổi hướng di chuyển của người sử dụng có sai lệch nhỏ. 3.2. Hướng phát triển Với các vấn đề đã nêu trên, nghiên cứu đưa ra một số giải pháp và hướng phát triển như sau: - Thu nhỏ sản phẩm để người dung tiện cho việc sử dụng, - Lắp đặt hệ thống phát tín hiệu sáng để người khác nhường đường khi tham gia lưu thông, Năm học 2015 - 2016 7 - Phát triển hệ thống cảnh báo bằng giọng nói, - Tối ưu sản phẩm với chi phí thấp nhằm tạo điều kiện cho người sử dụng dễ tiếp cận. 3.3. Đánh giá tính khả thi Dựa trên các kết quả thực nghiệm thu được, chúng tôi nhận thấy việc ứng dụng thiết bị thử nghiệm vào việc hoàn thiện sản phẩm hỗ trợ người khiếm thị hoàn toàn khả thi. Đặc biệt, sản phẩm hướng đến bám sát với thói quen sử dụng của đại đa số người khiếm thị nên sẽ rất dễ để người sử dụng làm quen trong thời gian ngắn. 3.4. Đánh giá kinh phí Dựa theo thống kê về chi phí lắp đặt và kết quả thực nghiệm thu được, kinh phí ước lượng cho mỗi sản phẩm hoàn thiện có mức từ 350.000 VNĐ đến 400.000 VNĐ. Dự tính trong tương lai, thiết bị sẽ được cải thiện đáng kể về chi phí với kinh phí hoàn thiện thấp hơn và hiệu quả làm việc cao hơn so với hiện tại. 4. Tổng kết 4.1. Góc độ lí thuyết – thực tiễn Sau khi áp dụng các lí thuyết khoa học về sóng âm, từ trường và ứng dụng của mạch điện tử, nhóm được khảo nghiệm thực tế hơn về các phương pháp và độ chính xác của chúng. Đặc biệt là các vấn đề của từ trường Trái Đất đã gây rất nhiều khó khăn khi nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài. Đồng thời đây cũng là trải nghiệm thú vị khi đối mặt và khắc phục các trở ngại vốn chẳng có mấy cơ hội được thử sức trong cuộc sống thường nhật. 4.2. Hạn chế của đề tài Lập trình nhúng tại Việt Nam những năm gần đây tuy có sự phát triển mạnh mẽ nhưng do sự nghèo nàn về trang thiết bị cũng như chất lượng chưa tốt và kém phong phú của các linh kiện là trở ngại lớn nhất đối với chúng tôi. Tuy nhiên, khoa học kĩ thuật trong nước đang có sự phát triển tích cực, chúng tôi tin rằng trong tương lai các khó khăn trên sẽ được khắc phục và đó chính là hi vọng hỗ trợ cho những người kém may mắn nâng cao chất lượng cuộc sống. 4.3. Đề xuất Thiết bị hỗ trợ người khiếm thị chính là thành công bước đầu của chúng tôi thực hiện đề tài trong việc tiếp cận công cuộc phát triển sản phẩm hỗ trợ những người kém may mắn trong cuộc sống. Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm với thiết bị, chúng tôi nhận thấy rằng việc cải tiến để thiết bị trở nên hoàn thiện hơn, độ chính xác cao, thiết kế nhỏ gọn và tiện lợi đối với người sử dụng là điều hoàn toàn có thể thực hiện được. “Khoa học càng phát triển, tính nhân văn và giá trị con người càng phải được đề cao”. Vậy nên, những người làm công tác khoa học cần có hành động thiết thực hơn vì Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH 8 người khuyết tật - những mảnh đời bất hạnh giúp họ có cuộc sống tốt đẹp hơn. Có như vậy thì khoa học mới thật sự mang ý nghĩa cao cả, mang lại niềm vui và hạnh phúc cũng chính là đem lại sự thư thái cho tâm hồn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đào Trọng Nghĩa (2006), Tài liệu tham khảo cho PIC 16F877A. 2. Lâm Quỳnh Trang, Lê Trọng Hiền, Nguyễn Minh Trung, Đoàn Hiệp (2011), Động cơ servo, Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. 3. Lê Cảnh Trung, Phạm Quang Huy (2014), Lập trình điều khiển với Arduino. 4. 5. khien-servo. 6. hmc5883l.html. 7.