盲人手杖品牌化设计研究*

文/卫萱 李素波 李明慧 （天津商业大学工业设计系）

数据表明，截至2018 年元旦，大约75 亿的世界总人口中有超过两亿的盲人，而中国占了其中的21.7%，数量高达120.5 万。来自188 个国家的研究数据表明，如果不改善现有的医疗状况，全球盲人数量在2050 年将会激增到1.15 亿。

盲人由于视力上的缺陷，在生活、工作方面有着诸多不便，盲人出行便是其中一个重要问题。对于短程的小问题，盲人都能通过旁人或盲文的帮助得到立刻解决，但因为盲人不能得到一个人长期的伴随指引，所以对于远程的出行来说，从一个目的地到另一个目的地成为了盲人出行的最大痛点。

虽然目前市场上有帮助盲人乘车、避开障碍物、阅读文字识别物体等的产品，但遗憾的是，这些产品都未能解决盲人出行最大的痛点——正确到达目的地！

一、盲人出行现状分析

从目前的状况来看，盲人出行主要方式有：

（一）专人陪同

专人陪同是盲人出行最安全的一种方式，但是，每个盲人的家庭条件不一，并非每个家庭都有富余劳动力或者有聘请护工的条件。

（二）导盲犬+导盲杖

导盲犬是工作犬中要求最高的，它需要：

（1）无论是对人或是其他动物，都不能有任何攻击性；（2）不能胆小，也不能太胆大；（3）非常集中的注意力；（4）适中的兴奋度；（5）有工作的意愿性；（6）声音敏感度（对巨响、奇特声音反应小）；（7）良好的健康情况（家族中无病史）。

视障人士申领导盲犬在我国是免费的，但是因为导盲犬的申请有很长的周期，在我国申领到申领成功大概要两年。且在中国，导盲犬是供不应求的，所以并非所有盲人都能拥有一条导盲犬。有些盲人会私养家犬，帮助自己出行，但这样的犬是不能得到导盲犬证的，也就不能合法地陪伴盲人乘坐交通工具或出入公共场所。私养的家犬没有经过严格的训练，不能达到工作犬的标准，如果出现威胁公共安全的行为，反而会给盲人的出行带来更大的不便。

（三）乘车出行

乘车出行是盲人的另外一种非常安全的出行方式，但乘车并非适应盲人出行的所有情况，一些短途出行，如下楼买菜、去公园散步等，就很难通过乘车实现。

（四）导盲杖

导盲杖在盲人的出行中参与度极高，无论是在有人或导盲犬的陪同抑或是在乘车出行的情况下，都需要用到导盲杖，但是，目前市场上大部分导盲杖功能单一，无法适应盲人多种情况下的出行。

二、导盲杖研究目标

分析盲人的出行方式、出行距离、生活习惯（主要是出行习惯）和盲人主要的感官反馈形式等影响智能拐杖设计的因素，从智能拐杖的功能与盲人的出行习惯，智能拐杖的交互与盲人感官反馈形式等方面出发，寻找符合盲人家庭出行辅助工具设计的契合点，总结出适合盲人家庭出行习惯的智能拐杖创新设计特征，实现盲人家庭出行的准确性与实用性。提出改进现有产品的解决方案，突出拐杖与导航系统（震动+语音的反馈形式）结合设计而成的智能拐杖的特色，形成产品设计方案。

三、导盲杖设计亮点

在设计前期，团队对盲人进行了长时间的走访调研，通过对调研数据的整理分析，我们得出以下设计方案。

（1）把手设计。把手是使用者的手直接接触的部分，在我们导盲杖设计里，主要靠把手完成信息交互。在人机工程学中，手与我们的导盲杖把手之间的抓握方式属于着力抓握，我们设计的把手遵循功能性、安全性、差异性、效率性等手的界面设计原则，采用了与手部曲线贴合的、省力的外观结构，能够对使用者的抓握方式进行一定程度上的引导，有效地预防错误抓握方式引起的腱鞘炎、腕道综合症、腱炎、滑囊炎、滑膜炎、痛性腱鞘炎、狭窄性腱鞘炎等疾病。在我们的设计下，导盲杖把手部位的总控部分略微大一些，方便容纳各个模块所需的芯片，这种外形更加美观，与整体更协调，流线型设计使外观更符合现在的主流审美，也更容易被消费者接受。（2）骨传导耳机设计。与传统耳机通过空气传播声音的方式不同,骨传导耳机将声音通过颞骨,以振动的方式直接传导至听觉神经,使用时可完全保持双耳开放，使用者可以在非常嘈杂的环境下分辨来自骨传导耳机的声音。骨传导耳机，相较普通耳机而言，能够更有利于使用者接收来自外界的环境信息，如车的鸣笛声等，能够最大程度上保障使用者的人身安全。因为骨传导耳机具有体积小的特点（其独立放置，将不利于使用者寻找），我们采用了耳机与拐杖一体化的设计，通过接触式充电（耳机只需放入充电槽，便开始自动充电），充完电后也可继续放置在充电槽保存等待使用者的使用。这样可以解决盲人找耳机以及充电困难的问题。（3）电源适配器设计。考虑到导盲杖单独使用电源适配器的寻找过程也易出现同耳机一样的问题，我们将充电器和导盲杖进行了一体化，令插头部分位于总控制部位的侧面。（4）杖身设计。手杖的杖身采用可伸缩的设计便于携带和收纳，杆的伸缩方式有手动和自动，为减少操作步骤，方便使用，手杖采用按钮控制伸缩。（5）可弯折把手。我们把整个上半部分（把手和控制器中心）设计成可以自由弯折的形式，使用者可以根据个人习惯和使用环境自由地进行选择。弯折后，T 型结构可以令拐杖起到一个支撑作用，能够有效地缓解使用者行走过程中的疲劳，也巧妙地避免外出时导盲杖需一直手持的情况。（6）安全警报设计。盲人出行最大的安全问题始终是我们着力解决的重点问题，如果盲人的单独出行过程中出现了不可控的意外因素，如路遇抢劫、偷窃、倒卖人体器官等意外事件，盲人就成了待宰的羔羊，不法分子将会对盲人的人身安全造成极大地威胁。此外，安全警报设计的必要性还体现在如果盲人在鲜有行人的路段迷路，安全警报设计能够在第一时间将使用者的位置信息一键发送到使用者绑定的账号，以便使用者的家人及时赶到使用者所在位置。紧急按钮需设置在把手顶端的位置，为了避免使用者误触，按钮加盖。使用者在途中遇到紧急情况时，只需按动按钮，使用者家人便可及时知道使用者的位置信息。（7）夜间警示灯。盲人如果需要在夜间出行，那么夜晚条件下伴随的低可见度必然会对使用者的人身安全在一定程度上造成威胁。盲人由于视觉信息的匮乏，只靠听觉和触觉很难及时地捕捉到过往车辆及其他路人位置信息。所以我们通过夜间警示灯的设计，逆向地强化了过路车辆→盲人的信息强度，能够在最大限度上避免意外的发生，给使用者尽量提供一个更加安全的夜间出行环境。位于总控部分略靠下的位置，这个位置的光源光线比较聚拢，亮度足够的情况下，加上地面反射，能够产生强烈的提醒效果。

四、工作原理

导盲杖根据功能，共划分为语音输入模块、高精度GPS 模块、语音输出连接蓝牙模块、震动传导模块四个模块，四个模块之间分工合作达到给使用者指引正确方向的目的。

（1）语音输入模块。识别使用者语音输入的目的地，将语音信号传递到GPS 模块。通过手柄侧面的麦克风提取使用者的声学特征，隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model，HMM)进行建模，发音词典提供声学模型建模单元与语言模型建模单元间的映射（为了提高翻译准确度，发音词典只提供地名)，语言模型对系统所针对的语言进行建模，解码器对输入的信号，根据声学、语言模型及词典，寻找能够以最大概率输出该信号的词串。（2）高精度GPS 模块。拐杖内部安装有高灵敏度的GPS 信号接收装置，接受天空不同位置的三颗以上的卫星信号，即可测定使用者所在的位置,实现精准定位，得到准确的位置信息。与下载好的地图结合，将路线通过语音输出连接蓝牙模块把位置信息反馈给使用者。（3）语音输出连接蓝牙模块。主要由SYN6288语音芯片和蓝牙骨传导耳机等部分组成。其中，SYN6288 语音芯片完成文本到语音的转化，语音会通过蓝牙骨传导耳机将GPS 模块接收到的信息传达给使用者。（4）震动传导模块。该装置在手柄位置安装有微型电机，在收到GPS 模块反馈的信息后，开始工作。通过不同强度的电流控制其震动强度，实现分级震动，使用者行进方向与正确方向偏离角度越大，震动强度越大；反之，若使用者朝正确的行进方向行走，导盲杖不会发出震动。

五、结语

该装置通过语音输入模块、GPS 模块、语音输出连接蓝牙模块、震动传导模块，将听觉反馈（语音导航）和震动反馈相结合，通过一种更加简单、便捷、安全的人机交互方式，针对盲人实现了精准导航功能，具有极强的实用价值。