Электронные глаза для незрячих. Электронные средства в помощь инвалидам по зрению

Многочисленные исследования, проводимые учеными с целью создания искусственной сетчатки, обрели, наконец, реальные формы. К выходу на рынок готовится первая электронная сетчатка, с помощью которой слепые смогут самостоятельно различать большие предметы и даже читать крупный шрифт.

Уже много лет ученые по всему миру пытаются найти способ вернуть слепым людям зрение. К сожалению, глаз - единственный орган, который до сих пор до конца не изучен человеком, однако прогресс все же есть! Европейские инженеры создали искусственную сетчатку, которая хоть и едва различимо, но возвращает слепым пациентам зрение.

Как пишет membrana.ru, протез, возвращающий зрение пациентам с дегенерацией сетчатки, получил одобрение от европейских властей и вскоре станет доступен слепым через несколько клиник в Швейцарии, Франции и Великобритании.

Автором проекта является американская компания Second Sight, которая уже несколько лет ведет работу над электронной сетчаткой. Еще в сентябре 2009 представители компании заявляли о первых успехах устройства Argus II, который работает по сути, как видеокамера.

Т.е. изображение захватывает миниатюрная камера на очках, затем картинка обрабатывается процессором и по беспроводному каналу передается в голову человеку - на имплантат сетчатки, который за счет массива электродов стимулирует клетки. Так слепой получает пусть и примитивное, но зрение.

Argus II обладает 60 электродами, соответственно мир такому пациенту видится в виде картинки из 60 точек (больные сообщают о "ярких вспышках"). Конечно, это не много, но все же лучше, чем жизнь в полной темноте. Слепые с "Аргусом" могут видеть, что перед ними стоит человек, могут заметить его движение. Они способны самостоятельно найти дверной проем, распознать крупный простой предмет или медленно прочитать очень крупный шрифт.

Внешнее оборудование "Аргуса" состоит из очков с камерой и передающей антенной, а также коробочкой с видеопроцессором. Последний, кстати, нужен для того, чтобы исходную картинку превращать в примитивную, но более понятную, формируемую электродами в глазном яблоке. Владелец прибора может выбрать режим обработки изображения (например, усиление контраста или выделение границ). После зрения системы сопоставимо с 30-сантиметровой линейкой, удерживаемой на расстоянии вытянутой руки.

Один из пациентов-испытателей англичанин Эрик Шелби. Он носит Argus II уже больше года. "До этого он двадцать лет был полностью слепым, - передает ABC News, - ранее он зависел от собаки-поводыря. Теперь он способен сам видеть край тротуара".

По сути своей Argus II - это первопроходец, предвещающий эру "серийного" восстановления зрения при помощи чипов-имплантатов. Его преимущество перед догоняющими соперниками - доказательство способности без проблем длительное время работать в теле человека. ""Аргусы" были испытаны на 30 пациентах", - сообщает Technology Review.

Крупным производство этих имплантантов не будет, т.к. цена их составляет $115 тысяч. Сами понимаете, не каждый слепой сможет себе это позволить. Однако ожидается, что уже в следующем году протез получит зеленый свет от американских властей, и "Аргус" начнут продавать также и на его родине.

Отметим, что помимо компании Second Sight искусственной сетчаткой занимаются также и другие производители, которые также успели добиться определенных успехов, однако их изобретения пока что не планируют реализовывать в массовом порядке.

На днях на хабре обсуждалась новость про создание прототипа прибора-бейсболки для слепых людей. Так как я занимаюсь этой проблемой почти год и писал на эту тему диплом, хотел бы предложить свой взгляд на решение проблемы людей с ограниченными возможностями. Статья будет интересна не только айтишникам, но и предпринимателям, а также людям, интересующимся проблемой инвалидности.


Первая идея создания прибора у меня возникла, когда в институте начали изучать микроконтроллеры. Невероятно хотелось перестать кодить примеры со светодиодами, ШИМами и прочей инициализацией микроконтроллеров, а сделать что-нибудь крутое и полезное, in real life. Решил поставить себе на авто самодельный парктроник, вмонтировав его в передний бампер (сзади уже было, а спереди, в условиях Москвы, бывает часто полезно). Собрал схему на коленке на ардуино мини, поигрался, жажду утолил.

Концепт и прототип

По натуре я предприниматель, в копилке уже был успешный опыт создания и продажи веб-проектов социальной направленности (в том числе сотрудничество с Яндексом). Буквально через несколько дней в голове родилась идея по коммерциализации и массового выпуска моих парктроников, но в совершенно ином применении - в области помощи инвалидам.

Статистика распространенности инвалидов по зрению

По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире насчитывается около 37 миллионов слепых людей и 124 миллионов с плохим зрением.
В России вопросами инвалидности по зрению занимается «Всероссийское общество слепых» (ВОС). На сегодняшний день в состав ВОС входят 74 региональные организации, включающие 783 местные организации и объединяющие более 212 000 инвалидов по зрению, проживающих во всех субъектах РФ. Из них абсолютно слепых - 103 000 человек (данные на 2009 год). Из этого количества 25% составляет молодежь трудоспособного возраста, т.е. практически каждый пятый из всех слепых и слабовидящих.
По другим данным в России насчитывается более 275 тысяч слепых и слабовидящих людей. Дело в том, что далеко не все слепые обращаются в общества слепых, по количеству членов которого и ведется статистика, многие, например, всю жизнь проводят в деревне, не зная о существовании подобных учреждений.
К 2020 году число слепых в мире может возрасти до 75 миллионов человек (по данным ООН).

За несколько дней собрал первый прототип, используя всеми любимый arduino версии mini. Выглядел он не очень, однако это было вполне достаточным для проведения первых полевых испытаний на настоящих слепых.


И в «собранном» виде:

Для более серьезных испытаний был создан второй прототип, в жестком корпусе и уже с аккумулятором:

Результаты испытаний

Испытания на слепых прошли очень успешно. Такую откровенную радость и восторг, которые переполняли инвалидов, я видел только у маленьких детей в возрасте детсткого сада, которым на праздник подарили «лучший в мире» подарок. Один молодой парень-инвалид одел прибор и просто убежал вместе с ним, пока мы обсуждали полезность изобретения =) Нашли мы его на другой улице, через автомобильную дорогу от первоначального местонахождения. Парню очень понравился прибор, он впервые в жизни ощутил, что значит передвигаться по улице самому, без посторонней помощи и даже без трости. Нам, видящим, это понять сложно, но наверное это схоже долгому, но чудесному восстановлению людей после травмы, которая лишила их возможности ходить, и чувствовать себя полноценным человеком. Также прибор отлично показал себя при испытании на людях преклонного возраста. Одна 80-ти летняя старушка уже через пару минут спокойно передвигалась по помещению общества слепых (это к вопросу об обучаемости).
Было решено продолжить разработку, к тому же начала вырисовываться перспективная дипломная работа.

Конкуренты

За пару недель проштудировал рунет и зарубежную часть сети и выяснил (как и автор статьи про бейсболку), что в мире существуют в основном прототипы подобных приборов (раз , два , три), и буквально несколько реализованных вариантов, отличающихся довольно высокой ценой (четыре - 300£, пять - 635£). Слышал про подобные разработки еще в Советском союзе и в России, но ничего найти так и не смог. Все найденные концепты использовали различные виды коммуникации с инвалидом, но в основном посредством звука.

Техническая часть

Электронные сигнализирующие приборы широко используются в цехах на заводах многих отраслей промышленности. Одна из самых важных потребностей в сигнализирующих приборах - обратная связь оператору, что тем или иным станком или механизмом был достигнут необходимый результат. Почти все сигнализирующие приборы на рынке содержат звуковую тревогу, предупреждающую о достигнутом результате. Кроме того, некоторые приборы содержат визуальные сигнализирующие механизмы, например лампочки различных цветов (как правило красные, желтые и зеленые). В шумной окружающей среде или местах, где инструмент используется в условиях ограниченной видимости его пользовательского интерфейса, возможно, что ни одна из этих тревог не достаточна для уведомления оператора. Подходящее решение этой проблемы состоит в том, чтобы объединить визуальные и звуковые способы предупреждения оператора с тактильным сигнализированием, посредством вибрации. Выгода обратной связи с помощью вибрации хорошо известна всем, кто использует мобильный телефон.
Цитата из моей дипломной работы

И сравнение найденных способов сигнализирования в условиях ограниченных возможностей слепого человека. Ребята с кафедры нейропсихологии МГУ просветили меня на тему плюсов и минусов того или иного способа сигнализирования, посоветовали нужную литературу. Подробно изучил с десяток книг по психологии, бионике, исследованиях о слепых, а также животных (особенно о дельфинах и летучих мышах), посмотрел несколько художественных фильмов (всем советую фильм про слепого музыканта всех времен и народов Рэя Чарльза). Когда был в Германии и Франции на презентации прибора, сам ходил по городу с повязкой на глазах и с прототипом прибора, что вызывало бурный интерес и восторг у окружающей публики =)
В итоге я пришел к выводу, что целезообразнее всего использовать тактильную обратную связь и «не забивать» слуховой канал, т.к. слепые людии ориентируются в основном по слуху, улавливая эхо от цоконья каблуков и оценивая таким образом расстояния в окружающем мире. К тому же, обратная связь организма человека на внешний раздражитель является самой быстрой при использовании именно тактильных каналов (самый медленный способ, как ни странно, через зрение). В качестве воздействия будем использовать вибрацию. Хотя были и другие варианты, которые не подошли из-за особенностей человеческой психики. Например человек быстро привыкает к постоянному внешнему монотонному воздействию, - к небольшому надавливанию или сжатию на участки тела. Также как и к постоянному монотонному громкому звуку (все мы умеем засыпать в самолетах или автобусе, переставая слышать шум мотора). Так называемая адаптация к внешним шумам.

Тем временем, была выбрана электронная начинка. Это будет плата собственного изготовления (т.к. ардуино занимает сшишком много места), датчики (ультразвук + инфракрасные) и аккумулятор:

На плате atmega88 (или atmega168 как на ардуино), набор микрух для зарядки аккумулятора и управления электродвигателем, импульсный преобразователь напряжения, звуковая пищалка и прочее. Все это дело рассчитывалось и тестировалось с осцилографами и т.п. (вплоть до обоснования выбора транзисторов), дипломная работа же =) Заказывалось на заводе в Китае, дешево и по качеству очень даже. Плата двухсторонняя, размер 24х48мм, компоненты SMD (размер 0603), отступы между дорожками в некоторых местах 0.15 мм. За качество пайки помидорами не кидать, впервый раз паял такую мелочь, без нормальной станции и с жутким припоем:

Затем был создан концепт корпуса:


Копрус крепится к руке на ремешке, в области запястья (тыльной стороны ладони). Серебристая таблетка на ремешке снизу - вибродвигатель, для коммуникации прибора с человеком. На корпусе расположены пару кнопок (включение-выключение, ближний-дальние режимы), гнездо для штекера от блока питания для зарада аккумулятора. И конечно же два милых глаза, почти герой из трогательного мультика Валли =)

Первый реальный прототип, напечатанный на 3D принтере получился немного страшнее концепта, но всему свое время:

Характеристики разработанного прибора и принцип действия

Прибор носится на руке, по принципу обыкновенного фонарика. Обнаружив препятствие, Электросонар подает вибрационный сигнал разной длительности (длительность сигнала зависит от расстояния до препятствия). Направляя прибор в разные стороны, можно получить четкую картину об окружающих препятствиях, например бордюрах, ступенях, стенах. Предусмотрено несколько режимов работы, как для небольших, замкнутых пространств (квартира), так и для использования на открытом, «уличном» пространстве.

• Дальность обнаружения препятствий - до 7 метров;
• Вес - менее 150 грамм;
• Размер - не более 7х7х3.5 сантиметров (ДхШхВ);
• Время автономной работы - более 4 часов;
• Температурный режим работы - до -30 градусов;
• Питание - от встроенного аккумулятора, зарядное устройство в комплекте.

Участие в выставках, международные поездки, знакомства

Успел поучаствовать в Подмосковной выставке, встретился с бывшим губернатором области, Б.Громовым, даже наградили какими-то грамотами.


И как уже отметил выше, побывал в Германии, во Франкфурте, у них есть классный музей, где каждый желающий может почувствовать себя слепым на пару часов, задуматься о трудностях жизни в темноте, поблуждать по лабиринтам и даже посетить «слепой» обед.


Очень классный способ провести один из свободных выходных для всей семьи, который способствует пониманию, что вокруг тебя есть другие люди, с ограниченными возможностями, с совсем другим стилем жизни и привычками. Жаль подобного до сих пор нет в России. Директор музея, к слову, слепой.
Также был во Франции, в Страсбурге. Первые вопросы были, как ни странно, о безопасности и противопоказаниях (не будет ли у людей аллергии на материал из которого состояит прибор и т.п.). При этом ни во Франкфурте, ни в Страсбурге подобных приборов еще не видели, что для меня было большим удивлением.
С главным Московском отделении слепых отношения сложились довольно прохладные с самого начала. «Подобное уже есть, ты не изобрел ничего интересного, мы давно знаем про подобные приборы». Однако даже в Подмосковных филиалах общества слепых прибор оказался для всех открытием.

Экономическая часть, коммерциализация и трудности

Успешно защитил диплом, начал думать о том, как довести прибор до серии. Экономические рассчеты показали, что себестоимость прибора - примерно 1700 руб. за штуку, что в общем то отличные показатели, по сравнению с конкурентами. Обращался с предложением к нескольким крупным предприятиям (Ногинский ЗАО НПЦ «Прибор» и Московский ОАО «Концерн радиостроения «Вега»). Везде был очень тепло встречен, все заинтересовались и начали работу со мной. Но на сегодняшний день еще нет никаких результатов. В первом случае, особой инициативы не было, все действия ждали от меня, свежевыпустившегося инженера без опыта и практики организации производства. Во втором концерне думают уже пару месяцев. Единственные наиболее заинтересованные на сегодняшний момент - ребята-предприниматели из Бизнес Молодости.

По ходу работы я понял, что одному такой проект тянуть на себе очень сложно. Запуск производства оказался вопросом непростым, есть масса подводных камней, например с патентованием, сертификацией, сбытом-распространением, гарантием-ремонтом-возвратом. К тому же, на весь проект я уже потратил приличное количество собственных средств (спасибо предыдущим проектам, создавшим некую финансовую подушку), которые имеют свойство заканчиваться =)
Со временем тоже есть трудности - готовлюсь к сдаче международного экзамена по английскому и поступлению в Европейскую магистратуру/аспирантуру. Параллельно веду другой проект, который, в отличии от прибора, дает прибыль в короткосрочной перспективе, и кое-как с его помощи закрываю аппетит прожорливого прибора =)

Итоги

В итоге, прибор получился простым, дешевым и компактным, при этом является отличным помощником инвалида. Хотя не лишен недостатков, но на дипломе мне сказали так: «Недостаток данного прибора - простота. Что с другой стороны является его главным конкурентным преимуществом». И пока сомневающиеся обсуждают недостатки представленного «недозрения», сравнивая данный метод со сложными системами видео-распознавания изображения, приборами на базе microsoft kinnect"a, или с вживляемыми чипами, инвалиды тем временем в восторге (мне пришло уже более десятка просьб о как можно скорой покупке прибора, вообще без какой-либо рекламы). Поймите главное, у современных инвалидов нет и такой возможности иметь хотя бы элементарное представление об окружающем пространстве на расстоянии бОльшем длины трости.

На сегодняшний день, проект находится в полузамороженном состоянии. Для массового производства необходимы некоторые технические доработки (особенно корпуса). Поэтому я ищу любую помощь и единомышленников. Как в техническом плане, так и в организационном, в коммерциализации.
Есть мысли выйти на Китайцев, предложить им мою разработку и наладить производство у них. Тогда прибор будет стоить вообще копейки. Но пока это лишь мысли.

Спасибо уважаемому хабрасообществу за внимание. Буду рад выслушать любые идеи, советы, предложения и рекомендации.

Людей. Так как я занимаюсь этой проблемой почти год и писал на эту тему диплом, хотел бы предложить свой взгляд на решение проблемы людей с ограниченными возможностями. Статья будет интересна не только айтишникам, но и предпринимателям, а также людям, интересующимся проблемой инвалидности.

Первая идея создания прибора у меня возникла, когда в институте начали изучать микроконтроллеры. Невероятно хотелось перестать кодить примеры со светодиодами, ШИМами и прочей инициализацией микроконтроллеров, а сделать что-нибудь крутое и полезное, in real life. Решил поставить себе на авто самодельный парктроник, вмонтировав его в передний бампер (сзади уже было, а спереди, в условиях Москвы, бывает часто полезно). Собрал схему на коленке на ардуино мини, поигрался, жажду утолил.

Концепт и прототип

Статистика распространенности инвалидов по зрению

По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире насчитывается около 37 миллионов слепых людей и 124 миллионов с плохим зрением.
По некоторым данным количество учтенных слепых и слабовидящих в России составляет 218 тыс. человек, из них абсолютно слепых – 103 тыс. Однако точные статистические данные найти невозможно и по неофициальной статистике в России от 1,84 до 4,96 млн. инвалидов по зрению, из них от 610 до 780 тыс. полностью слепые.
К 2020 году число слепых в мире может возрасти до 75 миллионов человек (по данным ООН).

Для более серьезных испытаний был создан второй прототип, в жестком корпусе и уже с аккумулятором:

Результаты испытаний

Конкуренты

Техническая часть

Оказалось, это очень обширная тема

Электронные сигнализирующие приборы широко используются в цехах на заводах многих отраслей промышленности. Одна из самых важных потребностей в сигнализирующих приборах - обратная связь оператору, что тем или иным станком или механизмом был достигнут необходимый результат. Почти все сигнализирующие приборы на рынке содержат звуковую тревогу, предупреждающую о достигнутом результате. Кроме того, некоторые приборы содержат визуальные сигнализирующие механизмы, например лампочки различных цветов (как правило красные, желтые и зеленые). В шумной окружающей среде или местах, где инструмент используется в условиях ограниченной видимости его пользовательского интерфейса, возможно, что ни одна из этих тревог не достаточна для уведомления оператора. Подходящее решение этой проблемы состоит в том, чтобы объединить визуальные и звуковые способы предупреждения оператора с тактильным сигнализированием, посредством вибрации. Выгода обратной связи с помощью вибрации хорошо известна всем, кто использует мобильный телефон.
Цитата из моей дипломной работы

Тем временем, была выбрана электронная начинка. Это будет плата собственного изготовления (т.к. ардуино занимает сшишком много места), датчики (ультразвук + инфракрасные) и аккумулятор:

На плате atmega88 (или atmega168 как на ардуино), набор микрух для зарядки аккумулятора и управления электродвигателем, импульсный преобразователь напряжения, звуковая пищалка и прочее. Все это дело рассчитывалось и тестировалось с осцилографами и т.п. (вплоть до обоснования выбора транзисторов), дипломная работа же =) Заказывалось на заводе в Китае, дешево и по качеству очень даже. Плата двухсторонняя, размер 24х48мм, компоненты SMD (размер 0603), отступы между дорожками в некоторых местах 0.15 мм. За качество пайки помидорами не кидать, впервый раз паял такую мелочь, без нормальной станции и с жутким припоем:

Затем был создан концепт корпуса:


Копрус крепится к руке на ремешке, в области запястья (тыльной стороны ладони). Серебристая таблетка на ремешке снизу - вибродвигатель, для коммуникации прибора с человеком. На корпусе расположены пару кнопок (включение-выключение, ближний-дальние режимы), гнездо для штекера от блока питания для зарада аккумулятора. И конечно же два милых глаза, почти герой из трогательного мультика Валли =)

Первый реальный прототип, напечатанный на 3D принтере получился немного страшнее концепта, но всему свое время:

Характеристики разработанного прибора и принцип действия

• Дальность обнаружения препятствий - до 7 метров;
• Вес - менее 150 грамм;
• Размер - не более 7х7х3.5 сантиметров (ДхШхВ);
• Время автономной работы - более 4 часов;
• Температурный режим работы - до -30 градусов;
• Питание - от встроенного аккумулятора, зарядное устройство в комплекте.

Участие в выставках, международные поездки, знакомства

Экономическая часть, коммерциализация и трудности

По ходу работы я понял, что одному такой проект тянуть на себе очень сложно. Запуск производства оказался вопросом непростым, есть масса подводных камней, например с патентованием, сертификацией, сбытом-распространением, гарантием-ремонтом-возвратом. К тому же, на весь проект я уже потратил приличное количество собственных средств (спасибо предыдущим проектам, создавшим некую финансовую подушку), которые имеют свойство заканчиваться =)
Со временем тоже есть трудности - готовлюсь к сдаче международного экзамена по английскому и поступлению в Европейскую магистратуру/аспирантуру. Параллельно веду другой проект, который, в отличии от прибора, дает прибыль в короткосрочной перспективе, и кое-как с его помощи закрываю аппетит прожорливого прибора =)

Итоги

На днях на хабре обсуждалась новость про создание прототипа прибора-бейсболки для слепых людей. Так как я занимаюсь этой проблемой почти год и писал на эту тему диплом, хотел бы предложить свой взгляд на решение проблемы людей с ограниченными возможностями. Статья будет интересна не только айтишникам, но и предпринимателям, а также людям, интересующимся проблемой инвалидности.

Первая идея создания прибора у меня возникла, когда в институте начали изучать микроконтроллеры. Невероятно хотелось перестать кодить примеры со светодиодами, ШИМами и прочей инициализацией микроконтроллеров, а сделать что-нибудь крутое и полезное, in real life. Решил поставить себе на авто самодельный парктроник, вмонтировав его в передний бампер (сзади уже было, а спереди, в условиях Москвы, бывает часто полезно). Собрал схему на коленке на ардуино мини, поигрался, жажду утолил.

Концепт и прототип

По натуре я предприниматель, в копилке уже был успешный опыт создания и продажи веб-проектов социальной направленности (в том числе сотрудничество с Яндексом). Буквально через несколько дней в голове родилась идея по коммерциализации и массового выпуска моих парктроников, но в совершенно ином применении - в области помощи инвалидам.

Статистика распространенности инвалидов по зрению

По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире насчитывается около 37 миллионов слепых людей и 124 миллионов с плохим зрением.
В России вопросами инвалидности по зрению занимается «Всероссийское общество слепых» (ВОС). На сегодняшний день в состав ВОС входят 74 региональные организации, включающие 783 местные организации и объединяющие более 212 000 инвалидов по зрению, проживающих во всех субъектах РФ. Из них абсолютно слепых - 103 000 человек (данные на 2009 год). Из этого количества 25% составляет молодежь трудоспособного возраста, т.е. практически каждый пятый из всех слепых и слабовидящих.
По другим данным в России насчитывается более 275 тысяч слепых и слабовидящих людей. Дело в том, что далеко не все слепые обращаются в общества слепых, по количеству членов которого и ведется статистика, многие, например, всю жизнь проводят в деревне, не зная о существовании подобных учреждений.
К 2020 году число слепых в мире может возрасти до 75 миллионов человек (по данным ООН).

За несколько дней собрал первый прототип, используя всеми любимый arduino версии mini. Выглядел он не очень, однако это было вполне достаточным для проведения первых полевых испытаний на настоящих слепых.


И в «собранном» виде:

Для более серьезных испытаний был создан второй прототип, в жестком корпусе и уже с аккумулятором:

Результаты испытаний

Испытания на слепых прошли очень успешно. Такую откровенную радость и восторг, которые переполняли инвалидов, я видел только у маленьких детей в возрасте детсткого сада, которым на праздник подарили «лучший в мире» подарок. Один молодой парень-инвалид одел прибор и просто убежал вместе с ним, пока мы обсуждали полезность изобретения =) Нашли мы его на другой улице, через автомобильную дорогу от первоначального местонахождения. Парню очень понравился прибор, он впервые в жизни ощутил, что значит передвигаться по улице самому, без посторонней помощи и даже без трости. Нам, видящим, это понять сложно, но наверное это схоже долгому, но чудесному восстановлению людей после травмы, которая лишила их возможности ходить, и чувствовать себя полноценным человеком. Также прибор отлично показал себя при испытании на людях преклонного возраста. Одна 80-ти летняя старушка уже через пару минут спокойно передвигалась по помещению общества слепых (это к вопросу об обучаемости).
Было решено продолжить разработку, к тому же начала вырисовываться перспективная дипломная работа.

Конкуренты

За пару недель проштудировал рунет и зарубежную часть сети и выяснил (как и автор статьи про бейсболку), что в мире существуют в основном прототипы подобных приборов (раз , два , три), и буквально несколько реализованных вариантов, отличающихся довольно высокой ценой (четыре - 300£, пять - 635£). Слышал про подобные разработки еще в Советском союзе и в России, но ничего найти так и не смог. Все найденные концепты использовали различные виды коммуникации с инвалидом, но в основном посредством звука.

Техническая часть

Электронные сигнализирующие приборы широко используются в цехах на заводах многих отраслей промышленности. Одна из самых важных потребностей в сигнализирующих приборах - обратная связь оператору, что тем или иным станком или механизмом был достигнут необходимый результат. Почти все сигнализирующие приборы на рынке содержат звуковую тревогу, предупреждающую о достигнутом результате. Кроме того, некоторые приборы содержат визуальные сигнализирующие механизмы, например лампочки различных цветов (как правило красные, желтые и зеленые). В шумной окружающей среде или местах, где инструмент используется в условиях ограниченной видимости его пользовательского интерфейса, возможно, что ни одна из этих тревог не достаточна для уведомления оператора. Подходящее решение этой проблемы состоит в том, чтобы объединить визуальные и звуковые способы предупреждения оператора с тактильным сигнализированием, посредством вибрации. Выгода обратной связи с помощью вибрации хорошо известна всем, кто использует мобильный телефон.
Цитата из моей дипломной работы

И сравнение найденных способов сигнализирования в условиях ограниченных возможностей слепого человека. Ребята с кафедры нейропсихологии МГУ просветили меня на тему плюсов и минусов того или иного способа сигнализирования, посоветовали нужную литературу. Подробно изучил с десяток книг по психологии, бионике, исследованиях о слепых, а также животных (особенно о дельфинах и летучих мышах), посмотрел несколько художественных фильмов (всем советую фильм про слепого музыканта всех времен и народов Рэя Чарльза). Когда был в Германии и Франции на презентации прибора, сам ходил по городу с повязкой на глазах и с прототипом прибора, что вызывало бурный интерес и восторг у окружающей публики =)
В итоге я пришел к выводу, что целезообразнее всего использовать тактильную обратную связь и «не забивать» слуховой канал, т.к. слепые людии ориентируются в основном по слуху, улавливая эхо от цоконья каблуков и оценивая таким образом расстояния в окружающем мире. К тому же, обратная связь организма человека на внешний раздражитель является самой быстрой при использовании именно тактильных каналов (самый медленный способ, как ни странно, через зрение). В качестве воздействия будем использовать вибрацию. Хотя были и другие варианты, которые не подошли из-за особенностей человеческой психики. Например человек быстро привыкает к постоянному внешнему монотонному воздействию, - к небольшому надавливанию или сжатию на участки тела. Также как и к постоянному монотонному громкому звуку (все мы умеем засыпать в самолетах или автобусе, переставая слышать шум мотора). Так называемая адаптация к внешним шумам.

Тем временем, была выбрана электронная начинка. Это будет плата собственного изготовления (т.к. ардуино занимает сшишком много места), датчики (ультразвук + инфракрасные) и аккумулятор:

На плате atmega88 (или atmega168 как на ардуино), набор микрух для зарядки аккумулятора и управления электродвигателем, импульсный преобразователь напряжения, звуковая пищалка и прочее. Все это дело рассчитывалось и тестировалось с осцилографами и т.п. (вплоть до обоснования выбора транзисторов), дипломная работа же =) Заказывалось на заводе в Китае, дешево и по качеству очень даже. Плата двухсторонняя, размер 24х48мм, компоненты SMD (размер 0603), отступы между дорожками в некоторых местах 0.15 мм. За качество пайки помидорами не кидать, впервый раз паял такую мелочь, без нормальной станции и с жутким припоем:

Затем был создан концепт корпуса:


Копрус крепится к руке на ремешке, в области запястья (тыльной стороны ладони). Серебристая таблетка на ремешке снизу - вибродвигатель, для коммуникации прибора с человеком. На корпусе расположены пару кнопок (включение-выключение, ближний-дальние режимы), гнездо для штекера от блока питания для зарада аккумулятора. И конечно же два милых глаза, почти герой из трогательного мультика Валли =)

Первый реальный прототип, напечатанный на 3D принтере получился немного страшнее концепта, но всему свое время:

Характеристики разработанного прибора и принцип действия

Прибор носится на руке, по принципу обыкновенного фонарика. Обнаружив препятствие, Электросонар подает вибрационный сигнал разной длительности (длительность сигнала зависит от расстояния до препятствия). Направляя прибор в разные стороны, можно получить четкую картину об окружающих препятствиях, например бордюрах, ступенях, стенах. Предусмотрено несколько режимов работы, как для небольших, замкнутых пространств (квартира), так и для использования на открытом, «уличном» пространстве.

• Дальность обнаружения препятствий - до 7 метров;
• Вес - менее 150 грамм;
• Размер - не более 7х7х3.5 сантиметров (ДхШхВ);
• Время автономной работы - более 4 часов;
• Температурный режим работы - до -30 градусов;
• Питание - от встроенного аккумулятора, зарядное устройство в комплекте.

Участие в выставках, международные поездки, знакомства

Успел поучаствовать в Подмосковной выставке, встретился с бывшим губернатором области, Б.Громовым, даже наградили какими-то грамотами.


И как уже отметил выше, побывал в Германии, во Франкфурте, у них есть классный музей, где каждый желающий может почувствовать себя слепым на пару часов, задуматься о трудностях жизни в темноте, поблуждать по лабиринтам и даже посетить «слепой» обед.


Очень классный способ провести один из свободных выходных для всей семьи, который способствует пониманию, что вокруг тебя есть другие люди, с ограниченными возможностями, с совсем другим стилем жизни и привычками. Жаль подобного до сих пор нет в России. Директор музея, к слову, слепой.
Также был во Франции, в Страсбурге. Первые вопросы были, как ни странно, о безопасности и противопоказаниях (не будет ли у людей аллергии на материал из которого состояит прибор и т.п.). При этом ни во Франкфурте, ни в Страсбурге подобных приборов еще не видели, что для меня было большим удивлением.
С главным Московском отделении слепых отношения сложились довольно прохладные с самого начала. «Подобное уже есть, ты не изобрел ничего интересного, мы давно знаем про подобные приборы». Однако даже в Подмосковных филиалах общества слепых прибор оказался для всех открытием.

Экономическая часть, коммерциализация и трудности

Успешно защитил диплом, начал думать о том, как довести прибор до серии. Экономические рассчеты показали, что себестоимость прибора - примерно 1700 руб. за штуку, что в общем то отличные показатели, по сравнению с конкурентами. Обращался с предложением к нескольким крупным предприятиям (Ногинский ЗАО НПЦ «Прибор» и Московский ОАО «Концерн радиостроения «Вега»). Везде был очень тепло встречен, все заинтересовались и начали работу со мной. Но на сегодняшний день еще нет никаких результатов. В первом случае, особой инициативы не было, все действия ждали от меня, свежевыпустившегося инженера без опыта и практики организации производства. Во втором концерне думают уже пару месяцев. Единственные наиболее заинтересованные на сегодняшний момент - ребята-предприниматели из Бизнес Молодости.

По ходу работы я понял, что одному такой проект тянуть на себе очень сложно. Запуск производства оказался вопросом непростым, есть масса подводных камней, например с патентованием, сертификацией, сбытом-распространением, гарантием-ремонтом-возвратом. К тому же, на весь проект я уже потратил приличное количество собственных средств (спасибо предыдущим проектам, создавшим некую финансовую подушку), которые имеют свойство заканчиваться =)
Со временем тоже есть трудности - готовлюсь к сдаче международного экзамена по английскому и поступлению в Европейскую магистратуру/аспирантуру. Параллельно веду другой проект, который, в отличии от прибора, дает прибыль в короткосрочной перспективе, и кое-как с его помощи закрываю аппетит прожорливого прибора =)

Итоги

В итоге, прибор получился простым, дешевым и компактным, при этом является отличным помощником инвалида. Хотя не лишен недостатков, но на дипломе мне сказали так: «Недостаток данного прибора - простота. Что с другой стороны является его главным конкурентным преимуществом». И пока сомневающиеся обсуждают недостатки представленного «недозрения», сравнивая данный метод со сложными системами распознавания изображения, или с вживляемыми чипами, инвалиды тем временем в восторге (мне пришло уже более десятка просьб о как можно скорой покупке прибора, вообще без какой-либо рекламы). Поймите главное, у современных инвалидов нет и такой возможности иметь хотя бы элементарное представление об окружающем пространстве на расстоянии бОльшем длины трости.

На сегодняшний день, проект находится в полузамороженном состоянии. Для массового производства необходимы некоторые технические доработки (особенно корпуса). Поэтому я ищу любую помощь и единомышленников. Как в техническом плане, так и в организационном, в коммерциализации.
Есть мысли выйти на Китайцев, предложить им мою разработку и наладить производство у них. Тогда прибор будет стоить вообще копейки. Но пока это лишь мысли.

Спасибо уважаемому хабрасообществу за внимание. Буду рад выслушать любые идеи, советы, предложения и рекомендации.

Практически 90 процентов всей информации об окружающем мире человек получает через зрительные органы. В современном мире нагрузка на зрение существенно возросла, поэтому постоянно увеличивается количество людей, которые имеют определенные нарушения зрения. Если задача полного восстановления зрения пока нерешаема, то помощь пациентам, испытывающим подобные проблемы, для того, чтобы они могли вернуться к полноценной жизни, вполне возможна. В настоящее время этим людям могут помочь электронные очки, трансформирующие визуальную информацию в образы или сигналы, которые могли бы распознаваться пользователем. О таких уникальных очках и пойдет речь в данной статье.

Пожалуй, одно из самых интересных устройств в этом направлении – это виртуальные очки E-sight, разработанные одноименной канадской компанией. Данная система включает в себя очки и ручной пульт управления. В самих очках установлена камера с возможностью 14-кратного увеличения, которая записывает все происходящее напротив человека, и тут же передает данные в блок управления. Далее эта информация преобразуется к индивидуальным особенностям слабовидящего человека с помощью специальных алгоритмов, после чего отправляется обратно в очки.

Линзы электронных очков E-sight представляют собой OLED-экраны с высоким разрешением. Поскольку процессы передачи и обработки данных осуществляются быстро, то человек начинает видеть картинку практически в режиме реального времени.

Очки E-sight не смогут помочь полностью слепым людям, но они могут быть полезным инструментом для слабовидящих пользователей. С помощью пульта человек может работать с полученной визуальной картинкой, в частности, приближая ее до 14 раз. Это позволяет ему взглянуть на далеко расположенные объекты или прочитать страницу книги.

Также с помощью блока управления можно менять контрастность и яркость картинки. Виртуальные очки E-sight уже успешно применяются на практике. Например, с их помощью канадка Кэтти Бейтц, имеющая серьезные проблемы со зрением, которые начали проявляться еще в детстве, сумела увидеть лицо своего новорожденного сына.

Однако до широкого распространения электронных очков E-sight пока еще очень далеко. Во-первых, они способны помочь не всем пациентам. А самое главное – это очень высокая стоимость устройства (порядка 10 – 15 тысячи долларов). Ведь фактически очки делаются на заказ, с учетом индивидуальных особенностей зрения для того, чтобы видеосигнал можно было преобразовать в хорошо различимые и видимые человеку образы.

Smart-очки

Вышеупомянутые очки E-sight являются попыткой использовать остаточное зрение, сохранившееся у человека. Поскольку многие люди, которые считаются незрячими, в действительности могут воспринимать свет. Этот же принцип заложен и в других технологических разработках последнего времени. В частности, профессор Стивен Хикс из Оксфордского университета создал специальные очки с двумя миниатюрными камерами и инфракрасным проектором, способным определять расстояние до предметов. КПК анализирует и преобразует поступающие с камер данные, после чего отображает их на линзах очков в видимой для слабовидящего человека форме.

Линзы здесь также представляют собой прозрачные OLED-дисплеи. Информация с камер и проектора трансформируется в полезные, понятные человеку образы.

Например, дистанция до препятствия может определяться посредством разной яркости картинки. Пилотные тесты новинки уже завершены, Для внедрения и коммерческого распространения своего изобретения Хикс создал компанию Assisted Vision. В ближайшем будущем предполагается начало производства и продажи электронных очков. Разумеется, в полной мере воспроизвести функции органов зрения данное устройство не в состоянии, но оно способно помочь слабовидящим людям самостоятельно ходить по магазинам и пользоваться общественным транспортом.

Звуковые очки

Другой вариант очков для незрячих людей предложил Амир Амеди из университета в Иерусалиме. Он сумел создать, так называемое, устройство подмены восприятия (SSD), позволяющее незрячим людям «видеть» ближайшие объекты. Правда, достигается это не использованием набора образов, как в предыдущих устройствах, а набором звуков.

В эти электронные очки встроена небольшая камера, которая подключается к КПК или смартфону. С помощью специальной программы визуальная информация об окружающих объектах, поступающая с камеры, преобразуется в звуковые сигналы. В частности, контрастная линия, которая идет вверх, передается нарастающим звуковым сигналом, а та что идет вниз – с понижающим тоном. После недолгой практики незрячий человек может легко запомнить этот набор звуков, чтобы научиться понимать их.

Испытания устройства показали, что даже слепой человек посредством электронных очков становится способен находить людей, распознавать те или иные объекты, читать надписи. Кстати, было установлено, что люди с абсолютной слепотой гораздо более ловко обращаются с очками, чем здоровые пользователи с повязкой на руках или просто слабовидящие люди. Причина понятна: у слепых людей слух развивается сильнее, они лучше чувствуют тонкие вариации в звуке, различные тональности.

Электронные очки, дополняющие реальность, это, конечно, хорошо, однако некоторые исследовательские организации и компании ставят перед собой куда более амбициозные задачи. Речь идет о создании настоящего бионического глаза, способного практически полностью заменить наши зрительные органы.

Компания Second Sight давно работает в этом направлении. Ей удалось создать искусственную сетчатку. Прибор под названием Argus II функционирует следующим образом. На поврежденную сетчатку глаза человеку вживляют набор электродов. Компактная камера на очках записывает окружающее пространство, далее полученная картинка обрабатывается портативным ПК. Наконец, по беспроводной связи информация передается на искусственную сетчатку, которая за счет встроенных электродов стимулирует клетки фоторецепторов. В результате, человеку становится доступно хоть и примитивное, но зрение.

Благодаря данному прибору слепые могут увидеть, что перед ними находится тот или иной объект, могут заметить движение. Впрочем, о массовом производстве устройства пока также говорить не приходится, ведь стоимость Argus II в настоящее время превышает 100 тысяч долларов. Однако появление подобных приборов все же дает определенную надежду слепым людям, что они когда-нибудь смогут увидеть дневной свет и насладиться красотой окружающего мира.