Tài liệu Gậy thông minh dùng cho người khiếm thị

THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT THĂNG LONG - QUẬN HAI BÀ TRƯNG ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015). Tên đề tài: GẬY THÔNG MINH DÀNH CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ Lĩnh vực: Kỹ thuật - cơ khí NGƯỜI HƯỚNG DẪN TÁC GIẢ: - Thầy giáo Hoàng Mạnh Long - Đơn vị công tác: Học viện Kỹ thuật Quân Sự 1. Nguyễn Hữu Điền - Lớp:11T2 Trường: THPT Thăng Long 2. Vũ Tiến Đạt - Lớp:11T2 Trường: THPT Thăng Long Hà Nội, tháng 12 năm 2014 LỜI NÓI ĐẦU Đ ề tài của nhóm được nghiên cứu nhằm giúp đỡ cho những người khuyết tật và đặc biệt là người khiếm thị. Để hiểu rõ hơn được đề tài này, xin mời các nhà khoa học tham khảo những nội dung sau. Báo cáo Intel Isef 1 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt MỤC LỤC I. Lí do thực hiện…………………………………………….tr.4 II. Tổng quan………………………………………………….tr.4 Báo cáo Intel Isef 2 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt III. Quá trình nghiên cứu và kết quả…………………………tr. 5 IV. Kết luận……………………………………………………tr.11 V. Tài liệu nghiên cứu……………………………………….tr.11 I, Lí do chọn đề tài - Trong xã hội hiện này có một bộ phận không nhỏ người dùng không đủ điều kiện về sức khỏe để tiếp cận nguồn thông tin đó là những người khuyết tật nói chung và những người khuyết tật về thị giác - bộ phận vô cùng quan trọng trong việc tiếp nhận và trao đổi thông tin nói riêng (có thể gọi chung là người khiếm thị). Những người khiếm thị bị hạn chế khả năng tiếp nhận và trao đổi thông tin với thế giới bên ngoài. Khiếm thị hay khiếm khuyết về chức năng thị Báo cáo Intel Isef 3 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt giác là một giới hạn trầm trọng của chức năng thị giác gây ra do mắc các bệnh mắc phải, di truyền, bẩm sinh hay do trấn thương mà không thể điều trị khỏi bằng các phương pháp điều trị khúc xạ, nội khoa hay ngoại khoa. Như vậy, có thể hiểu người khiếm thị là những người có bệnh lý về thị lực bị giảm một phần hoặc hoàn toàn không thể điều chỉnh được bằng kính thuốc hay phẫu thuật... Hơn nữa, những người khiếm thị bị thiệt thòi trong việc hưởng thụ các thành tựu khoa học và công nghệ do chính con người mang lại trong việc chinh phục thiên nhiên, xã hội, từ đó ảnh hưởng tới tư tưởng, thay đổi tâm lý, mặc cảm với thân phận không đóng góp được gì cho gia đình, xã hội... Nếu nhóm người khiếm thị không được xã hội quan tâm, chăm sóc đáp ứng nhu cầu thông tin/tài liệu cho họ thì chính họ sẽ là trở ngại, gây khó khăn cho cộng đồng trong việc phát triển kinh tế - xã hội, bởi số lượng người khiếm thị (đặc biệt là người khiếm thị ở độ tuổi lao động) hiện nay không phải là nhỏ. Chính vì vậy, họ cần rất nhiều sự giúp đỡ của người khác, ngay cả trong việc đi lại. Vì thế, sau khi đã tìm hiểu trên mạng và cùng đưa ra một ý tưởng đó chính là "chiếc gậy thông minh dành cho người khiếm thị". II, Tổng quan - Trên thế giới không chỉ riêng chúng tôi mà đã có rất nhiều người đã từng nghiên cứu và cho những ý tưởng rất hay về chiếc gậy này, chúng tôi đã đọc qua và tích hợp các chức năng của chúng, đồng thời nghiên cứu các chức năng mới để cho chiếc gậy được người sử dụng thoải mái hơn cũng như giảm thiểu những tai nạn không đáng có cho những người khiếm thị. - Đối tượng sử dụng : Những người khiếm thị đã quen đường. Mặc dù họ đã quen thuộc với đường đi của mình nhưng cách quản lí giao thông ở Việt Nam còn nhiều thiếu sót,sự quy hoạch về đường xá chưa được hoàn chỉnh nên khi đi trên đường người khiếm thị không tránh khỏi những rủi ro không đáng có như vấp phải hố,hay ngã vào khu vực đang thi công,.. Nên chúng tôi tạo ra chiếc gậy này để khắc phục những điều đó. - Chức năng hiện tại: Nhận biết những chướng ngại vật và báo hiệu người khiếm thị khi sang đường. -Ý nghĩa : +Giờ đây người khiếm thị không còn là gánh nặng của gia đình, của xã hội nữa.Họ có thể tự mình vận động ,tự mình làm chủ việc đi lại mà không phải nhờ vả ai +Với những chức năng phù hợp ra giờ đây người khiếm thị sẽ không phải gặp những tai nạn đáng tiếc nhờ chiếc gậy này. - Tính mới / Ưu điểm: Vừa giúp người khiếm thị điều hướng vừa có thể báo hiệu cho người khác khi người khiếm thị qua đường. Báo cáo Intel Isef 4 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt - Nhược điểm: Gậy còn nặng, và thời gian sử dụng còn ngắn. III, Quá trình nghiên cứu và kết quả A, Tìm kiếm thông tin Trước hết để có thể tạo ra được sản phẩm này, chúng tôi đã nghiên cứu về các loại gậy thông minh có trên thế giới hiện nay: a) Gậy Ultracane Chiếc gậy thông minh có tên UltraCane, màu trắng, được trang bị hệ thống siêu âm chùm hẹp. Bộ phận truyền tín hiệu sẽ gửi đi tín hiệu siêu âm để phát hiện các vật thể trên đường đi, sau đó phát tiếng rung để thông báo cho người cầm gậy về các vật có thể gây nguy hiểm, Chiếc gậy không chỉ phát hiện được các vật trên mặt đất, mà còn dò được vật thể rơi giữa phần thắt lưng và chiều cao đầu gối của người cầm. Ưu điểm: Nhẹ, giúp người dùng nhận biết được các chướng ngại vật thể rơi giữa phần thắt lưng và chiều cao đầu gối của người cầm. Dùng được ở không gian hẹp như ngõ, phố nhỏ. Nhược điểm: không giúp cho người khiếm thị khi qua đường hoặc ở nơi đông đúc. b) Gậy thông minh của nhóm sinh viên đại học Bách Khoa Gậy phù hợp với nhiều đối tượng, nặng chưa đến 1 kg và dài chưa đến mét rưỡi, gồm phần thân và phần điều khiển, tay cầm có gắn nắp pin (gồm hệ thống công tắc, đèn, âm thanh, dây điện, mạch điện...). Gậy có hệ thống âm thanh phát tiếng để khi gặp chướng ngại vật trên đường sẽ ra hiệu cho người dùng biết. Kích cỡ thiết kế phù hợp với sức cầm của từng đối tượng người khiếm thị, tránh được tình trạng rơi tay cầm khi di chuyển. Báo cáo Intel Isef 5 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt Ngoài ra, gậy còn có nhiều ưu điểm khác như: có gắn con lăn để khi huơ gậy đỡ bị mỏi, thiết kế chia thành ba khúc, được kết nối bằng sợi dây thun nên người khiếm thị có thể tự lắp ráp khi sử dụng hoặc gấp lại khi không dùng đến một cách dễ dàng. Nhược điểm: không giúp cho người khiếm thị khi qua đường hoặc ở nơi đông đúc. c) Gậy thông minh của thầy Nguyễn Duy Quy Báo cáo Intel Isef 6 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt Chiếc gậy này được lắp đặt một thiết bị điện tử có thể phát ra âm thanh và ánh sáng gây sự chú ý. Khi tham gia giao thông, người sử dụng chỉ cần bật một công tắc nhỏ trên thân gậy là có thể kích hoạt thiết bị này để cảnh báo cho người tham gia giao thông biết có người khiếm thị đang đi lại trên đường. Ưu điểm: báo hiệu, gây chú ý cho người khác khi người khiếm thị cần qua đường. Nhược điểm: không thể điều hướng tránh chướng ngại vật. B, Cơ sở lí thuyết và cấu tạo Sau khi đã nghiên cứu đầy đủ về các loại gậy thông minh hiện nay, chúng tôi bắt đầu thực hiện sản phẩm. 1, Cơ sở lí thuyết a) Thiết bị cảm biến Giống như thiết bị cảm biến lùi ở ô tô. Nó sẽ đưa ra các sóng âm tới những vật cản trước nó trong khoảng từ 1.5 - 2m rồi đưa ra những tiếng kêu nhằm cảnh báo người dùng. Ý nghĩa: Giúp cho người khiếm thị nhận biết chướng ngại vật. b) Loa Phát ra những tiếng kêu lớn nhằm báo hiệu cho người khác khi người khiếm thị cần sang đường. 2, Cấu tạo cơ bản Báo cáo Intel Isef 7 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt Cấu tạo đơn giản Hình dáng thực (ở bước 1). Báo cáo Intel Isef 8 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt Bộ mạch điện (ở bước 1). Mắt cảm biến. Báo cáo Intel Isef 9 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt 3, Nguyên lí hoạt động Chiếc gậy có hình dáng như một chiếc gậy bình thường. Có một tay cầm vòng xuống để người khiếm thị luôn cầm cố định chiếc gậy cho bộ cảm biến luôn hướng về phía trước, giúp người dùng tránh được chướng ngại vật. Bộ cảm biến có nguyên lí hoạt động giống như cảm biến lùi ô tô. Khi gặp phải chướng vật, cảm biến sẽ phát ra những tiếng kêu, càng đến gần, những tiếng kêu càng dồn dập. Cảm biến này sẽ có phạm vi hoạt động trong 1.5 - 2m, giúp người dùng tránh được những tai nạn đáng tiếc. Ngoài ra gậy còn có loa báo, khi người dùng muốn sang đường, họ chỉ cần bấm nút trên tay cầm, lập tức, loa sẽ phát ra tiếng nói từ bộ thu âm, để báo cho người đi đường có thể cảnh giác, giảm nguy hiểm cho người khiếm thị. 4, Tính toán kĩ thuật Để loa và bộ cảm biến chạy hết công suất, cần cung cấp cho nó một hiệu điện thế là 9V. Thế nên chúng tôi quyết định sẽ sử dụng nguồn năng lượng là cục pin vuông có hiệu điện thế là 9V. Đây là loại pin nhỏ gọn, dễ mua và giá thành rẻ (5000VNĐ/cục). Ước tính một cục pin có thể sử dụng trong khoảng 30 phút. Công thức: A= UIt 6 3.6∗10 A: điện năng tiêu thụ (kwh) U: hiệu điện thế (V) I: cường độ dòng điện (A) t: thời gian sử dụng (s) 5, Thực hành Bước 1: Lắp thiết bị cảm biến tránh chướng ngại vật a) Vật liệu - 1 chiếc gậy - Bộ cảm biến - Pin 9-12V (1 cục) - Mạch điện - Công tắc b) Tiến hành thực hiện Lắp đặt bộ cảm biến, bộ nguồn và cho chạy thử chiếc gậy Báo cáo Intel Isef 10 THPT Thăng Long Nguyễn Hữu Điền - Vũ Tiến Đạt Bước 2: Lắp thêm loa báo hiệu + tăng thời gian sử dụng Sau khi hoàn thành sản phẩm ở bước 1 đề ra, chúng tôi sẽ tiến hành cải tiến chiếc gậy theo đúng hình dáng và lắp thêm loa thông báo để giúp người đi bộ qua đường như đã nói ở trên. Đồng thời tăng thời gian sử dụng. 6, Kết quả Sau khi lắp ráp và chế tạo, chúng tôi đã đưa ra sản phẩm thử nghiệm ở bước I. Tiếp đó chúng tôi sẽ thực hiện thử sản phẩm cho các học sinh khiếm thị trong thành phố. Trong tương lai: Tích hợp thêm nhiều chức năng và phát triển chiếc gậy hơn nữa để có thêm các chức năng phù hợp hơn cho người khiếm thị. IV, Kết luận Do giao thông hiện nay tại mọi quốc gia trên thế giới rất phức tạp, càng ngày những chướng ngại vật dành cho người khiếm thị càng sinh ra khiến cho họ rất khó để đi lại và hoạt động độc lập. Điển hình như ở Việt Nam: những quán hành rong vỉa hè, những phương tiện đi lại, ....v.v đối với người mù, việc di chuyển trên đường thường gặp nhiều trở ngại. Đối với cả những người khiếm thị đã quen đường rác, cành cây gẫy bên lề đường hay bậc cửa đều có thể trở thành những mối nguy hiểm tiềm tàng.Thay vì chỉ đơn giản tránh các vật thể, nó có thể giúp họ điều hướng một cách tự tin hơn khi đi lại trong nhà hoặc di chuyển trên đường phố đông đúc. Từ đó giúp họ có thể tự tin hơn với cuộc sống. V, Tài liệu nghiên cứu 1, Gậy Ultracane:http://vnexpress.net/tin-tuc/khoa-hoc/gay-thong-minh-danh-cho-nguoi-mu3007517.html 2,Gậy thông minh của nhóm sinh viên đại học: http://www.thanhnien.com.vn/pages/20140412/gay-thong-minh.aspx 3, Gậy thông minh của thầy Nguyễn Duy Quy: http://dantri.com.vn/giao-duc-khuyenhoc/thay-giao-sang-che-gay-thong-minh-danh-cho-hoc-tro-khiem-thi-992454.htm Báo cáo Intel Isef 11