بخشی از مقاله
چکیده : در این مقاله ضرورت و چگونگی ساخت عصای سفید هوشمند ارائه شده است. عصایی که ویژگی ها و قابلیت هایش بر اساس تحقیق میدانی از نابینایان، طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. به همین علت بسیار کاربردی بوده و کمک شایانی به ناوبری، هدایت و جمع آوری اطلاعات ضروری از محیط اطراف فرد نابینا و کم بینا می کند. این سیستم کم حجم بوده و به راحتی قابل نصب روی عصاهای سفید جمع شونده می باشد، بسیار سبک است به گونه ای به هیچ عنوان در مسافت های طولانی برای فرد آزار دهنده نیست، کاملا از نظر اقتصادی به صرفه است و توان مصرفی پایین دارد.
رابط کاربری ساده، قابلیت پخش فایل های صوتی، دارا بودن موارد کاملا کاربردی مانند فاصله سنجی و تشخیص موانع سطح زمین، دما سنجی، ساعت و تقویم با قابلیت تنظیم جهت آلارم و... از دیگر مزایای این سیستم است. که تمامی موارد به صورت گویا توسط هندزفری بی سیم بلوتوثی و یا سیم دار به کاربر منتقل می شود. برای رسیدن به این اهداف از یک میکرو کنترلر برنامه پذیر AVR، اتصال یک حافظه ی جانبی، ماژول آلتراسونیک و تعدادی سنسور و قطعات دیگر استفاده گردیده است.
.1 مقدمه1
برخورد با معلولان در جامعه انسانی، سه مرحله را پشت سر گذاشته است. در مرحله اول که قرن ها به طول انجامید معلولان ایزوله می شدند و جامعه آن ها را پس می زد و ناگزیر بودند در انزوا و خلوت روزگار بگذرانند. در مرحله دوم که تا نیمه قرن بیستم ادامه یافت توجه فوق العاده به معلولان جای راندن قبلی را گرفت. در این دوره معلولان با نگاه حمایتی ویژه تحت پوشش قرار می گرفتند.
از نیمه قرن بیستم به بعد و با جدی شدن حقوق شهروندی، جوامع اروپایی به این نقطه رسیدند که نه نگاه طرد اولیه و نه حمایت فوق العاده هیچ یک حقوق انسانی معلولان و در بیان درست تر »توان یابان« را تامین نمی کند و فرد نابینا یا ناشنوا نیز شهروند است. او نیز باید حقوق برابر داشته باشد و به همین جهت اقدام به بهسازی خیابان ها و پیاده روها کردند و در متروها و فروشگاه ها یک نابینا یا کم توان به سهولت می تواند وارد و خارج شود. در همین راستا علم الکترونیک تا کنون کمک شایانی به توان یابان عرضه داشته است.
هدف اصلی از این پروژه و سیستم تحقق این واقعیت است که نابینایان نیز شهروندانی دارای حقوق برابر هستند و همان گونه که من و شمای دارای قدرت بینایی باید از امکان عبور آسان از خیابان و قدم زدن در پیاده رو برخوردار باشیم، نابینایان نیز باید بتوانند مثل دیگر شهروندان از امکانات عمومی استفاده کنند. در این مقاله ابتدا دانش پیشین و پروژه های موازی این سیستم ذکر شده و سپس سراغ بررسی ضرورت پروژه و نتایج حاصل از تحقیق میدانی رفته ایم. در ادامه شبیه سازی های سیستم مورد نظر و پیاده سازی آن به صورت خلاصه و مفید بررسی شده است و در انتها برخی از پیشنهادات جهت قدرتمندتر کردن سیستم به همراه نتیجه گیری ذکر خواهد شد.
.2 دانش پیشین
از دیرباز پزشکان آرزو داشته اند تا بتوانند بخشی از توانمندی بینایی را به افراد نابینا بازگردانند. این آرزو با تلاش بسیاری در زمینه اختراع وسایل کمک بینایی همراه بوده است. وسایل کمک بینایی الکترونیکی از جمله اختراعاتی هستند که برای کمک به افراد نابینا یا کم بینا به کار گرفته می شوند.[1] بخشی از این وسایل برای کم بینایان جنبه ی اپتیکی دارند که از جمله ی آنها می توان به انواع ذره بین ها و دوربین های بزرگ ساز اشاره نمود. در مواردی که فرد از وسایل کمک بینایی اپتیکی همچون ذره بین ها رضایت ندارد و یا دیدش با هیچکدام از این وسایل بهبود نمی یابد، CCTV ها به کمک او می آیند. این وسایل به خصوص در فعالیت های مربوط به دید نزدیک مانند مطالعه کردن، نوشتن، حل کردن جدول عملکرد مؤثری دارند.[2]
همچنین در بیماران با میدان دید بسیار محدود، حدت بینایی و حساسیت کنتراست کاهش یافته ناشی از گلوکوم پیشرفته، شب کوری، بیماری های وابسته به سن ماکولا نیز از این وسایل بسیار سود می برند. در بین وسایل کمک بینایی، وسایلی وجود دارند که سبب افزایش حدت بینایی یا میدان دید بیمار نمی شوند ولی می توانند سطح زندگی فرد را بهبود ببخشند. به عنوان مثال استفاده از کتاب های صوتی، نرم افزارهای تبدیل متن به آوا، ساعت گویا، خودکار های دارای منبع نور، ناخن گیرهای ذره بین دار، وسایل آشپزخانه مانند ترازو های با اعداد بزرگ و... به وضوح شرایط زندگی فرد را بهتر می کنند. در حال حاضر، بسیاری از این وسایل در مراکز کم بینایی معتبر دنیا مورد استفاده قرار می گیرند.
اخیرا پزشکان آمریکایی با استفاده از فناوری های جدید عصب شناسی، چشم بیونیکی ساخته اند که موفق به بازیابی نسبی بینایی در بیمار مبتلا به بیماری تحلیل رونده بینایی، شده است.[3] چشم بیونیک یک ابزار کمک بینایی برای ارسال سیگنال نوری به مغز است. در این سیستم یک حسگر به کمک جراحی در چشم بیمار کارگذاشته می شود، سپس یک دوربین مینیاتوری کوچک که بر روی عینک مخصوص تعبیه شده است با استفاده از فناوری بی سیم، سیگنال های نوری دریافتی از دوربین را به مغز بیمار ارسال می کند. سیگنال ها به آرایه های الکترونیکی ارسال می شوند و پالس های الکتریکی ایجاد می کنند که به انتقال اطلاعات بصری به سلول های عصبی مغز کمک کرده و بیمار از این طریق می تواند الگوی بصری از شئ یا فرد مقابل در ذهن خود تصور کند.
نمونه تجاری شده چشم مصنوعی مذکور »سیستم پروتز شبکیه آرگوس «2 نام دارد.[4] نابینایان پس از دریافت پروتز بیونیکی، قادر شدند بدون استفاده از عصا، فردی را که از خیابان می گذشت ببینند و همچنین انحنای خیابان را بدون استفاده از عصا تشخیص دهند. »آرگوس «2 دارای سه بخش است: یک بخش شامل یک دوربین ویدئویی کوچک است که بر روی عینک آفتابی قرار می گیرد. بخش دوم یک رایانه قابل حمل است که می توان آن را بر روی کمربند نصب یا در کیف پول حمل نمود. پیچیده ترین بخش این سیستم، ایمپلنت ریز است که طی یک عمل جراحی دو ساعته نزدیک شبکیه کاشته شده و حامل 60 الکترود است. رایانه سیگنال های دریافتی از دوربین ویدئویی را پردازش و به طور بی سیم اطلاعات را به ایمپلنت ها بازچینش می کند.[5]
چشم بیونیکی یک فرایند تولید غیر معمول را می طلبد؛ فرایندی که در آن، مهندسان بسیار متبحر به منظور اتصال هر یک از آرایه های 60 الکترود، به طور دستی با میکروسکوپ هایی کار می کنند. تقریبا تمامی مراحل تولید این چشم، زیر میکروسکوپ انجام شده است. عرض خطوط موجود بر روی ایمپلنت های عنبیه، فقط 25 میکرون یا یک هزارم عرض یک اینچ هستند. بهای این چشم مصنوعی جدید 100 هزار دلار آمریکا گزارش شده است که قیمت بسیار بالایی دارد و نمی تواند در دسترس عموم قرار گیرد. در مجموع ابزارهای کمک کننده به نابینایان در زمینه ی هدایت و ناوبری، تنوع و یکپارچگی پایینی دارند و اکثرا با قیمت های گزاف تولید و عرضه می شوند. از آنجا که اکثر نابینایان از بضاعت مالی مناسبی برخوردار نیستند، به همین علت تعداد بسیار زیادی از این افراد به عصای سفید روی می آورند.
.3 ضرورت پروژه
متاسفانه در کشور ما توجهات به این مساله به گونه ای که باید باشد نیست. اگر فقط به تعداد مقالات و پروژه های ثبت شده در این زمینه رجوع کنید به این قضیه پی خواهید برد. عمده ی وسایل کمک بینایی که در کشور ما در حال استفاده است صرفا جهت کمک به افراد کم بینا مورد استفاده قرار می گیرد و هیچگونه کاربردی برای افراد نابینای کامل ندارد و یا اینکه قیمت بالایی داشته و بخش زیادی از اشخاص نابینا توانایی تهیه این وسایل را ندارند. این مساله ما را در بر آن داشت که با یک تحقیق میدانی، و پرسش از اشخاص نابینا و یا کم بینا - یک جمعیت 137 نفری از افراد نابینا و کم بینا - خواسته ها و نیاز های ضروری و اولویت هایی که این قشر آسیب پذیر جامعه در پی آن بودند را در نظر گرفته و متناسب با آن چنین سیستمی کارا طراحی کنیم. مهمترین خواسته های جمعیت مورد ما مطالعه از چنین سیستمی به این شرح است:
· راهنمایی، هدایت و جمع آوری اطلاعات ضروری از محیط اطراف کاربر.
· فاصله سنجی و تشخیص وجود مانع.
· اعلام ساعت و تاریخ و نیز زنگ هشدار.
· قابلیت سنجش دمای اجسام و محیط.
· دارای قیمت مناسب باشد تا توانایی خرید آن را داشته باشند.
· امکانات جانبی و سرگرمی مثل قابلیت پخش فایل های صوتی.
· سبک باشد به گونه ای در مسافت های طولانی آزار دهنده نباشد.
· رابط کاربری ساده ای داشته باشد.
· داشتن لامپ های هشدار دهنده به منظور هشدار به رانندگان و عابرین پیاده تا در هنگام شب، شخص به راحتی قابل تشخیص باشد.
· بسیاری از این افراد خواستار نصب چنین سیستمی روی عصاهای سفید جمع شونده بودند به این دلیل که طی سالیان گذشته به این عصا وابستگی پیدا کرده و بدون آن احساس امنیت بسیار کمتری دارند. به علاوه این که سایر اشخاص جامعه مثل رانندگان و... نابینایان را از طریق عصای سفید می شناسند. همچنین این عصاها با قابلیت جمع شوندگی و کم حجمی و وزن پایین امکان حمل را برایشان ساده کرده است. به گفته خود این عزیزان هیچ چیز برایشان عصای سفید نمی شود زیرا عصای سفید نشانهای بین المللی برای شناخت نابینایان است. در این پروژه سعی بر این بوده است مهمترین خواسته ها و نیازهای این شهروندان جامعه، درون عصای سفید کنار هم قرار گرفته و به آنها ارائه شود که با موفقیت به انجام رسیده است.
.4 شبیه سازی
برای رسیدن به اهداف مذکور، شبیه سازی بخش های حساس تر از پروژه ضروری است. بخش هایی مانند اتصال کارت حافظه به میکروکنترلر جهت ذخیره ی فایل های صوتی مورد نیاز جهت گویا کردن سیستم و فایل های صوتی مورد نظر کاربر، شبیه سازی اتصال سنسور دما - می توان از سنسور LM 35 استفاده کرد - . 1؛.4 اتصال کارت حافظه به میکروکنترلر یکی از مشکلاتی که معمولا در مدارات میکروکنترلی وجود دارد کم بودن حافظه برای ذخیره ماندگار اطلاعات می باشد. به عنوان مثال ممکن است در یک پروژه نیاز باشد نمونه هایی از داده مثل دما یا فشار و... را در مدت طولانی ذخیره کرده و همچنین داده ها با قطع جریان برق نیز حفظ شوند.
ولی E2PROM میکروکنترلر نمی تواند اطلاعات زیادی را در خود ذخیره سازد. از طرفی گاهی نیاز است این اطلاعات توسط دیگر سیستم ها مثل یک کامپیوتر پردازش شوند و این توجه ما را به یک حافظه قابل حمل جلب می نماید. در بسیاری از مسائل دیگر از جمله در این پروژه که نیاز به ذخیره اطلاعات به صورت فایل های صوتی در حافظه و خواندن و ارتباط آنها با میکروکنترلر نیاز اساسی محسوب می شود، با توجه به محدود بودن حافظه FLASH میکروکنترلر بایستی به فکر یک حافظه جانبی بود. در این حالت MMC ها یا همان Multimedia Card می تواند جوابگوی نیاز ما باشد.
