该项目获得第31届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技发明类一等奖。
课题由来
我国约有六七百万盲人，他们的听觉和触觉比一般人灵敏，从事按摩工作是他们较好的一种就业方向。但是通过对盲人按摩师访问了解到，他们在盲人学校学习按摩的效率并不高。为帮助在校盲人学生和不能进校学习的盲人群体学到按摩技术，我研制了这套助学模具。
设计思路和技术方案
●根据盲人阅读、思维、生理等特点，借鉴盲文阅读原理，在模具上设置了一种特殊痕线引导盲人寻找和辨认穴位。为此，将模具中头、颈、胸、腰、臀等每一个部位的一边细分为左、中、右3条纵痕线。在每条纵线上再细分上、中、下3条横痕线。盲人沿着细细的“三纵三横”痕线触摸，找到每个穴位的大致区域后，再凭测量“指宽”尺度触摸到要找的穴位位置。最后，准确触摸穴位就能听到为该穴位设置的语音信息。
●为让使用者学习到一定程度后，不再依赖“纵”“横”和测指宽等方式寻找穴位，模具只在人体模具的右侧设置纵、横痕线，另一边不设痕线，就像真的人体那样，用以训练使用者在没有“坐标”导向的情况下准确找到穴位。只要使用者准确触摸到模具上的穴位，模具同样能播出相应的语音信息。
●人的耳、脚、手等部位，表面虽小，却穴位密集，功能特别。为此，在全身主体模具外，单独制作与主体模具通过短距无线通讯的耳、脚、手3个分体模具，触摸这些分体部位的穴位序时，主体模具上也能播出相应的语音信息。
●在主体模具之外，还专门设计了用特殊材料制作的一种能满足按、摩、推、拿、揉、捏等多种按摩手法练习用的专用仿真模具。该模具除能满足按摩手法训练外，也能通过短距无线通信从主体模具里播出有关练习的语音信息。
●模具设计还按照前述思路方案构建了一套模块化的电子控制功能和语音信息存储播放系统。考虑到耳、脚、手等分体模具须跟主体模具进行通信连接，在主体模具中设置了无线接收电路，在分体模具里设置了向主体模具发射信号的无线发射电路。
模具的组成、原理和结构
整套助学模具由主体模具（见图1），耳、脚、手分体模具及手法练习模具3个部分共18个部件组成。
图1 主体模具
在图2框图中，右框中的电子电路是利用现成插卡式小音响的语音播放系统改造而成。在左框图中采用51系列单片机ADC（模数转换）、电容感应触摸片及简易无线接收电子电路构成的系统，能使控制的穴位信息通过语音系统播出，让盲人能在主体模具上进行穴位知识的助学或自学活动。其中无线接收电路用来分别接收耳、脚、手模具及手法练习分体模具中发出的无线信号，同时分别在主体模具中播出相应的语音信息。
图2 主体模具电路系统框图
用带有ADC的51系列单片机配合电容感应触摸片制作信号产生和转换控制系统，能够更准确方便地实现穴位按键的时序多触发。共512个语音片断，能涵盖所有穴位。触发后，由单片机转码并有序延时触发小音响上面0-9及暂停/播放等11个相应的功能键。
主体模型上的单片机（带ADC的51系列，型号：AT89S52）可产生300 kHz方波，作为触摸片的源参考信号。当检测到主体模型各穴位的触摸信号时，会控制语音播放器播出存在TF卡的对应的语音。另外，当收到分体模具发来的无线信号时，也会控制播放器播放对应的语音。同时接收到1个以上的触摸信号时，以最后一次的触摸信号为准。
基于ADC和控制功能模块制成的电容感应触摸片贴放在模具穴位下面，当人的手指准确触摸到模具上的穴位时，再稍将手指向下移，使之更靠近下面的触摸片时，主模具中的语音模块电子系统会播出相应的语音信息。
这种方案的优点是穴位触摸电路可以做得比较简单，比较接近真实的穴位触碰体验。另外，穴位触摸按键与小音响语音模块完全是独立的，供电电路和信号传输电路不会相互干扰，电路更加稳定。模具电子系统实物见图３。
图3 模具电子系统实物图
分体模具上的单片机（与主体模型单片机型号一样），检测分体模型各穴位的触摸信号，编成对应信息，打开并调制无线发射的高频信号，通知主体单片机。分体模具电路检测到分体上各穴位的触摸动作，通过无线发射传递给主体模具语音系统播放。
触摸到相关穴位时，触摸片转换电路会按时序触发小音响上面的相关键，播出特定的语音片断，介绍穴位相关信息。播放完成后，小音响会处于暂停状态。
使用方法
●用前学习：阅读专为模具编写的介绍盲文资料，尽可能熟悉其中的内容，了解模具全身各部分的位置，以及特殊“坐标系”中横、纵痕线的分布等。
●按电源开关：沿模具底板右侧可以触摸到盲文“开关”2字，沿底板下边摸到开关并打开接通电源，使模具电路处于工作状态。
●了解穴位的位置信息：阅读模具的介绍资料，从中了解要找的穴位的穴位序、部位及在模具“坐标”中横、纵痕线的区域和指宽等信息。
●从模具上触摸找穴位序：根据“三纵”“三横”和测指宽等了解操作顺序内容，通过触摸，按先后顺序，找到穴位所在区域，再用测指宽方法摸到该穴位的大体位置后继续触摸，最后摸到穴位序（盲文）的准确位置。
●摸—按—播：摸到要找的穴位序后，用食指触按穴位序号，模具底板上的扬声器播出相关的语音信息。
●进行仿真触摸练习：触摸模具无标识的另半身，进行无标痕寻找穴位练习，找准穴位摸按，使其播出语音信息。
●按摩手法练习：在手法练习专用分体模具上摸按有关提示，按照播出的语音信息，进行按、摩、推、拿、揉、捏、颤等仿真操作练习。
进一步改进设想
把模具提升为有语音交互功能的盲人助学智能机器人，能使盲人更方便地进行学习。
专家评语
项目研究一种具有穴位及反馈语音系统的盲人穴位按摩学习模具，由语音系统播出相应穴位的语音信息，实现了按序触摸准确穴位。理论依据科学，构思巧妙，有较好的创新性，有很好的实用性和推广价值。
本文刊载在《中国科技教育》杂志2017年6月
作者：陈宏林 广东省珠海市第一中学
