盲文翻译器

截至2023年，我国视力障碍人士数量超过1700万，占全国残疾人口的17%，占全球视障人口的18%左右，是全球视障人数最多的国家之一。视障群体每天都面临着获取信息、上学和工作等诸多挑战。其中的全盲人，为了获取信息需要学习盲文。但如今大部分信息都是通过视觉呈现的，专门用盲文来传递的信息非常之少，这对全盲群体来说很不方便。因此，设计一种能帮助盲人“看到”视觉信息的设备就显得非常重要。

我们希望研发一个盲文翻译器，让平常通过视觉呈现的文字（比如网页上的文章）能够转换为盲文，以帮助全盲群体阅读。这样的设备不仅能帮助盲人获取更多的信息，还能提高他们的生活质量和独立性。

调查与发现

为了更好地了解盲人面临的困难，我们进行了一项调查。我们采访了300名全盲人士和200名既聋又盲的人士，询问他们是如何阅读视觉文本的。结果显示，超过三分之二的全盲人士无法独立阅读视觉文本，而聋盲人士则完全无法阅读。虽然市面上已经有一些辅助工具，但这些工具并不能很好地帮助他们阅读大部分的视觉文本，因为盲文是通过触摸来进行阅读的，而电脑、手机等的屏幕是一个平面，无法通过凸起来显示盲文以供视障人士阅读。

基于调查结果，我们提出了一个新的想法——开发一个能够将视觉文本翻译成盲文的设备。

我们通过搜索，发现了一种将视觉文本翻译为实体盲文的气动机械结构，我们决定参考此结构，用推拉式电磁铁的伸出和收缩来实现盲文的凸起。

我们的设备还采用了ESP32微控制器，它是一种功能强大且价格便宜的控制器，可以连接网络并处理数据。

只需将设备置于有网络连接的环境下，当网页中有视觉文本出现时，ESP32微控制器就可以通过其内置的翻译程序将视觉文本翻译并输出成盲文。

设备原理

首先，非盲人用户可以在与设备连接的电脑上通过键盘输入想要翻译成盲文的文字，比如一句话或一段文章。输入的文字会经过设备的“翻译模块”进行处理。这个模块的主要任务是将输入的文字逐字拆解（就像把句子分成一个个字母或汉字），然后对这些文字进行分析和翻译。在这个过程中，翻译模块首先会把输入的整段文字分解成单个的字符。接着，设备会检查句子的结构和语法，确保翻译出来的盲文是准确和有逻辑的。接下来，设备会将每一个拆解出来的字符映射为对应的盲文符号。这个步骤类似于查字典，将一个字母对应到它在盲文中的等价点阵符号。

生成盲文符号的关键是设备内部的电磁铁。每个电磁铁就像一个小的“推拉装置”，可以通过控制电流来进行伸缩。当设备识别出某个字母或字符时，电磁铁就会“伸出”形成盲文凸点；当字符不需要显示时，电磁铁就会缩回。这样，多个电磁铁就能够同时生成不同的盲文符号（每个字符对应多个凸起的点），让盲人通过触摸来读取信息。

设备的硬件结构

要让这个系统正常运行，设备内部有几个主要的硬件部分。

ESP32单片机：这是设备的“大脑”，负责控制整个系统的运作。它接收输入的文字，进行处理和翻译，并控制电磁铁的工作。

电磁铁：这是设备中用于生成盲文点的装置。每当需要生成一个盲文符号时，电磁铁就会通过电流的作用伸出，形成盲文的凸点。

继电器：用来控制电磁铁的“开关”，它决定电磁铁何时工作、何时停止。

锂电池：为整个系统提供电力，确保设备可以长时间工作。

设备外壳：采用激光雕刻的椴木板，不仅起到保护内部零件的作用，还让设备看起来更加美观。

程序和电路设计

为了实现设备的所有功能，我们使用了Arduino IDE和VScode等工具编写了相应的程序。这些程序会运行在ESP32单片机上，负责处理文字输入、翻译、盲文生成等工作。电路设计则将ESP32单片机、继电器、电磁铁和锂电池连接在一起，确保整个系统能够顺畅运作。

未来的改进方向

1. 添加光学字符识别功能，让设备不仅能翻译电子文本，还能处理纸质文本。

2. 增强用户体验：为了让盲人更好地使用设备，我们考虑增加触觉反馈或声音提示，让盲人知道盲文是否已正确输出。

3. 离线支持：目前设备依赖网络运行，未来我们希望设计出一种离线模式，让盲人在没有网络的情况下也能使用该设备。

4. 无障碍设计优化：进一步优化设备的设计，使其符合无障碍设计标准，更方便盲人使用。

我们相信，这项发明将能帮助到很多盲人，能推动社会向更加公平、包容的方向发展。未来，我们将继续改进这项技术，扩大它的应用范围，帮助更多需要帮助的人。

（该作品获得第38届全国青少年科技创新大赛青少年科技创新成果竞赛作品二等奖、第38届广西青少年科技创新大赛青少年科技创新成果竞赛中学组一等奖，指导老师：黄义强、万克辉、马玉桥）

电磁铁实现伸缩功能的原理

电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，故称之为电磁铁。我们通常把它制成条形，以使铁芯更加容易磁化。

为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的软铁或硅钢材料来制作。这样的电磁铁在通电时有磁性，会吸附住其中的铁片并且将铁杆连带伸出，以此实现伸出的功能；断电后磁性就会随之消失，铁片前的弹簧会导致其弹回，进而实现收缩功能。