关于新型声波式盲人手杖的无障碍研究与设计

张娜 李志国 沈阳化工大学工业与艺术设计系

1 对于设计对象的调查与分析

中国是世界上人口最多的国家，同样的人口残疾率也是世界拔尖，根据国家统计局的信息数据，全国约有600-700万盲人，是全世界盲人最多的国家，占世界盲人总数的18%，人数如此之多，但是在日常生活中却并不常见，一方面是因为现在城市的飞速发展，路况变化剧烈，导致出行不便，另一方面就是现阶段盲人手杖功能的不足，使用路况的局限性，反馈信息能力差。市面上的盲人手杖功能较为单一，只能模糊的估测出前方路面的障碍物，防止碰撞。除了这个功能就只能从颜色上警示周围的人，并不能起到帮助盲人像正常人一样行走的功能。

这个时代是一个智能化发展的科技时代，从随身携带的手机到家里大型的电器设备，普遍提供智能化服务，而盲人手杖这个方向的智能化发展并没有与时俱进，所以，对于盲人手杖的功能完善与智能化发展是很有必要的，智能化盲人手杖需要提供的功能，要在现有的盲人手杖的基础上进行细化要求以及添加更加智能化的功能。

2 对于现阶段盲人手杖的分析

首先来说优点：从功能上来说，确实具备初步探索路面状况的功能；外观可以起到警示作用，可以收纳起来也便于携带；使用方法简单易懂，没有复杂的功能就使盲人手杖极为容易上手；对于成本来说，成本需求极低，没有太多精巧的结构，没有特殊材质的需求，所以造价很便宜，适合普及使用。

对于缺点却也很明显：只具备初步探索路面状况的能力，并不能反馈足够的信息，这会导致使用者无法准确的分析路面状况，经常会导致绊倒，误碰等事故；对于危险区域的示警不够，无法提醒使用者前方路况的危险程度，经常会导致使用者陷入危险之中；此外，在人流量多的场所，盲人手杖就无法进行使用，不仅无法及时反馈路面信息，而且会在使用时对身边的人造成困扰；无法反馈上方的情况，低矮墙壁隧道之类的场所无法警示。

总结来说，结构简单，造价低但只具备初步探索路面功能的盲人手杖实用程度并不高，还有很多无法克服的问题，辅助功能并不明显。所以对于手杖的升级，需要引入新的技术，已经更加智能化的发展

3 对于声波技术的探索

盲人是指视觉有障碍的人。视障人士主要分为两类，一为失明或称全失明（即盲人），二为弱视（低于正常视力60%）。所以可以想象弱视的动物怎么办呢，蝙蝠就是很好的例子，飞行生物十分灵活，但蝙蝠飞行并不是靠视觉，而是靠自己发出的超声波的反馈，声波反馈速度的不同，会告诉蝙蝠前方障碍物的体积大小，以及周围情况，它通过喉头发射每秒10-20次的超声脉冲而用耳朵接收其回波，借助这种“主动声呐”它可以探查到很细小的昆虫及0.1mm粗细的金属丝障碍物，这样他就不会误碰误触障碍物；还有海洋里的鲸类，海豚，同样都是利用声波技术进行移动与周围情况的探索，海豚声呐的灵敏度很高，能发现几米以外直径0.2mm的金属丝和直径lmm的尼龙绳，能区别开只相差200ps时间的两个信号，能发现几百米外的鱼群，能遮住眼睛在插满竹竿的水池子中灵活迅速地穿行而不会碰到竹竿；海豚声呐的“目标识别”能力很强，不但能识别不同的鱼类，区分开黄铜、铝、电木、塑料等不同的物质材料，还能区分开自己发声的回波和人们录下它的声音而重放的声波；海豚声呐的抗干扰能力也是惊人的，如果有噪声干扰，它会提高叫声的强度盖过噪声，以使自己的判断不受影响。

通过这些信息，我们可以了解到，声波的灵敏度是很高的，它可以探测出几米范围内细达0.2mm的金属，所以他足够探索出路面情况；声波的辨识度很高，可以区分出周围障碍物的材质；声波的抗干扰能力也足够强，保持高强度，就能达到高精度反馈。

对于实用状态，现在远航货轮，船只，声纳系统，可以探测出沿海礁石及海底状况，从而反馈，使船只正常行驶，不会搁浅；潜艇也是很好的例子，如果把它类比为动物，它甚至没有眼睛，靠声波技术，可以探测出海底海床的具体情况。这些实例都足以证明声波技术完全可以应用于实际产品中。

4 对于新型声波式盲人手杖的初步探索

对于新型的智能化产品，一定需要兼顾旧产品的功能，并在对之进行发展，开展出新功能，使用声波技术在探测上，可以完成基础路况的探测，声波技术可以通过不同的频率反馈出前方障碍物的材质等因素，这样遇到一些危险场所，高温，高压，电流等意外情况也可以探测出，及时示警，有效的减少意外情况的发生。而在人多的场合，通过声波技术，也可以避免造成别人的困扰，不会误触到别人，这样就更加便携。解决的使用上的问题，警示问题也不可缺少，盲人手杖的基本功能就包括，提醒周围的人，这个人是需要帮助的。最后的问题就在于信息的传递，通过震动或者声音，是一个比较好的方式，通过不同键位的震动表示不同的路况，或者通过声音的提示，也可以完成信息的传递。

5 总结

将声波技术应用到盲人手杖上，可以很大程度上解决盲人出行的一些基本问题，通过声波的探测与手杖的震动或者声音的提示，可以提醒盲人出行路况具体信息，提高出行安全程度。相比于导盲犬或者现有的盲人手杖，新型手杖的优势就更加明显，功能强于现有的盲人手杖，便携度也高于导盲犬。

[1]寇树芳,武帅.无障碍设计中的盲人用户产品研究[J].科教导刊(上旬刊),2013(07):171-172.

[2]于洋,邹杰,王蓉晖.盲人手杖使用的调查[J].民营科技,2016(12):205.