ACM通信

印度地区专题:大趋势

视障人士的计算及辅助技术解决方案

M. Balakrishnan著
ACM通信，2022年11月，第65卷第11期，44-47页
10.1145 / 3551634
评论

“重新发明轮子”的想法在研究中经常被轻视。但是，辅助技术领域的许多设备和解决方案已经有近半个世纪的历史了，但低收入国家的大多数用户仍未获得这些设备和解决方案。两个这样的例子是可刷新的盲文显示器这使得盲文数字数据可以通过触摸而不是音频访问触觉图这对于帮助视障人士学习科学等学科至关重要，其中图表对于理解概念至关重要。虽然可获得性通常只指使信息可获得的方式，但在印度，它与可负担性密切相关。

在低收入国家，即时通讯领域不存在市场，尽管这方面的需求非常高，因为用户的支付能力很低或根本不存在。因此，传统上位于富裕国家的技术中心从来没有动力去追求替代设计或创新以开发负担得起的解决方案。与此同时，基于电子和软件的新设备和解决方案的一个主要优势是它们的可扩展性非常好，也就是说，更高的产量转化为更低的成本。因此，这一特性给了我们希望，低收入国家的用户很快就能获得负担得起的AT解决方案。

Assistech是印度理工学院于2007年前后成立的一个实验室，它的独特之处在于，它关注的是用户，而不是任何特定的技术。Assistech的研发活动解决了与低收入国家的安全行动和教育视障人士有关的挑战。该实验室位于Amar Nath和Shashi Khosla信息技术学院，由高度跨学科的研究人员和学生组成。除了计算机科学家和电气工程师，团队中一直有大量的机械工程师、设计师，甚至视力受损的用户。在这篇文章中，我们描述了一些Assistech实验室的产品，它们要么已经到达用户手中，要么已经准备好生产和扩展。我们还强调需要在该领域开展以用户为中心的研究。

安全移动的超声波测距装置。SmartCane^3.(见图1)是从实验室中诞生的最成功的产品之一，使用人数超过10万人。智能手杖是一种障碍物检测设备，它利用超声波感应通过振动向使用者发出警报。它可以探测到3米内的障碍物，而使用传统白手杖的人只能通过1米内的接触探测到膝盖以下的物体。用户需要一种能够膝盖以上障碍物检测以及非接触式检测。这些都是安全问题，尤其是在印度等国家的公共场所。没有足迹但悬垂在人行道上的物体，如街道/人行道上的树枝或走廊窗户外的空调，都是阻碍安全移动的障碍。膝盖以上的突出物会导致严重的上半身损伤，这种反复的损伤会导致丧失独立行动的信心。此外，流浪动物如狗和牛与人共享街道空间也并不罕见。就像无生命的物体一样，如果这些流浪动物只能通过接触才能被发现(就像传统的手杖一样)，它们将构成重大的安全隐患。在创建和设计这些挑战的解决方案时，在确定初始功能需求的同时让实际用户参与是至关重要的。

数字智能手杖教练正在培训使用者。

图1。智能手杖，一种安装在白色手杖上的廉价障碍检测系统。

我们基于SmartCane的最初设计专注于我们在硬件和软件设计方面的专业知识，包括使用低功耗技术来延长电池寿命。即使在测试原型时，我们也面临着两个与手柄设计相关的关键挑战。该装置被设想为现有白色手杖的附加手柄。手比较小的女性觉得原型机手柄的周长太大，而已经习惯了某种握把的用户则觉得很难适应，因为他们需要更换握把。最终，手柄被设计成支持多个手柄;这和由此产生的电子包装是SmartCane最具创新的组件。这仅仅是因为用户的参与和团队的跨学科性质。

公共汽车上用射频应答器。板载²(见图2)是一个方便市民独立登上公共巴士的系统。它解决了视障人士面临的普遍挑战查找路线编号而且找到入口门当公共汽车到站时。由于各种原因，在印度等国家的高密度城市中心，公共汽车并不总是在海湾停靠来搭载乘客。我们最初的研究表明，如果要覆盖95%的登机乘客，乘客必须步行20米。这就产生了一种全球独特的解决方案，它使用了两个主要组件:一个是小型电器遥控器大小的射频设备，它与用户保持在一起;另一个是安装在公交车上并面向公交车站的带有扬声器的控制器。用户设备发出一个查询，收集并公布附近所有总线的路由号，使用一个简单的、使用两个通道的槽位网络协议。当用户选择所需的路径号时，它会通过扬声器宣布，为用户提供定位入口门的听觉提示。

图2。车载总线识别系统。

显然，用户的需求是独一无二的，设备可以满足他们的需求;与此同时，其他利益相关者——公共汽车运营商——也提供了独家见解。在我们成功地在孟买两条线路的25辆公交车上进行了试验后，一位来自Brihanmumbai电力供应和运输公司(BEST)负责公交车运输的官员指出了OnBoard的一个局限性，以及一个我们没有想到的项目范围之外的有趣的用例。在狭窄的道路上，双向行驶的公共汽车都在系统的范围内。在试验过程中，有时用户会错误地将系统引向不希望看到的方向。这让司机很困惑，因为尽管巴士在等视障乘客上车，但并没有视障乘客上车。这导致改变总线天线的设计，使它现在只从一个方向接收信号。BEST官员还指出，尽管该解决方案是为视力受损的用户设计的，但它也可以非常有效地用于轮椅使用者、孕妇和行动不便的老年人——事实上，任何有特殊需求的人，他们需要更长时间的停车时间才能上车。宣布线路号码的音频输出会提醒公交车司机，有特殊需要的人想要上车。

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由于具有高成本效益的可扩展性，计算在辅助技术解决方案中显然具有巨大的潜力。

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价格实惠，可刷新的盲文显示器。由基于pzt的驱动器制成的盲文细胞已经商业化了几十年。然而，它们完全无法负担，在低收入国家没有普及率。通常情况下，一个带有QWERTY键盘的连接设备每单元的价格将超过80美元，而一个简单的阅读器每单元的价格可能超过40美元。与DotBook⁴(描述在图3)是一种具有笔记本电脑类型功能的可刷新盲文显示设备，我们将大部分精力投入到使用形状记忆合金开发可靠和负担得起的专有盲文电池上。

图3。DotBook是一种可刷新的盲文显示设备，具有笔记本电脑类型的功能。

用于科学、技术、工程和数学教育的触觉图形。图表、图表、图表等对于理解科学、技术、工程和数学(STEM)中的概念至关重要。在高收入国家，触觉图表一直是为视障人士编写的教材中不可或缺的一部分。但由于每页的制作成本通常在2美元以上，低收入国家的视障学生很少或根本没有接触到触觉图的机会。高中及以上的视障学生只能选择某些科目，如历史、语言等，这些科目的课本主要是文本导向的。通过创建软件流程和采用3D打印来创建触觉图的模具，Assisitech解决方案的成本至少比同类解决方案低五倍。在实验室开发的技术已经通过raise Lines基金会(https://raisedlines.org/)，这是一家在印度理工学院(IIT Delhi)孵化的非盈利机构。我们继续探索低成本材料的可用性来制作触觉图，即使在扩大生产和服务全国数千名视障学生之后。

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工作进行中

Assistech参与了三个主要的研发项目，同样是在教育和移动领域。视障人士行动助理(MAVI)¹使用最新的基于机器学习(ML)的对象检测和分类算法，支持视障人士的独立移动和户外导航。高精度地检测流浪动物，检测和识别多语言标志和广告牌(通常是手绘)，这些都是印度公共空间面临的独特挑战。

视障人士阅读助手(RAVI)⁵使用各种技术使屏幕阅读器能够访问PDF文档。这里的挑战是使方程式、表格和图表可访问，同时识别和删除不必要的元素，如页眉、页脚、水印等，这些元素在通过屏幕阅读器访问文档时使文档无法理解。该方法结合了基于规则和基于ml的对象检测技术，根据我们的观察，它们在检测方程和表方面工作得非常好。

IncluNav是一个旨在为视障人士在室内空间提供独立行动的项目。IncluNav主要由安装在建筑物内的蓝牙信标支持的智能手机应用程序组成，执行定位和支持导航。它是一个端到端解决方案，包括一个创建室内地图的简单机制。这一点尤其重要，因为人们无法对原始建筑图纸进行系统的保存。此外，可能已经发生了实质性的翻修。我们相信，在大多数公共建筑的标识相当弱的情况下，该应用程序将得到更广泛的接受，甚至在视力正常的人群中，使其成为一个商业上可行的产品。

计算在AT解决方案中显然具有巨大的潜力，因为在支付能力仍然是一个关键挑战的情况下，计算具有非常高的成本效益可伸缩性。另一方面，Assistech的经验强调了跨学科研究小组和强大的用户联系对于成功定义和构建AT解决方案的重要性。同样清楚的是，直到生产AT产品和解决方案阶段的所有开发成本必须由公共资金或通过慈善基金提供。只有有了这种不受阻碍的资金，才能打破向低收入国家的抗逆转录病毒疗法用户提供服务所必需的成本障碍。

致谢感谢PVM Rao (Assistech的联合创始人)、Dipendra Manocha、Rohan Paul、Piyush Chanana、Chetan Arora、Volker Sorge、Pulkit Sapra、Vikas Upadhyay以及众多其他学生和研究人员，使Assistech在改变印度视障人士的生活方面取得了成功。

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