Thiết kế chế tạo thiết bị đeo cho người khiếm thị

ện 
ích cho thiết bị đeo như đếm số bước chân, tính lượng 
calo tiêu thụ v.v.. giúp người khiếm thị có thể giám 
sát tình trạng vận động hoặc thực hiện các bài tập thể 
dục của mình một cách tốt hơn. 
Khối cảnh báo: Khối cảnh báo dựa trên các tín 
hiệu từ khối vi điều khiển đưa đến để tạo ra các rung 
động cơ học với các nhịp độ khác nhau tác động lên 
tay của người khiếm thị tương ứng với các tình huống 
xảy ra. Chúng tôi sử dụng hai động cơ rung cỡ nhỏ 
kích thước 3.9 mm x 14 mm bố trí ở hai mặt bên của 
thiết bị để thực hiện các chức năng cảnh báo với các 
tình huống được mô tả trong bảng 3. 
Bảng 3. Các tình huống phát tín hiệu cảnh báo 
Các tình huống Tín hiệu cảnh báo 
Có thông tin mới được gửi 
tới từ điện thoại 
Hai động cơ rung, 
một nhịp ngắn 0.5 s 
Chướng ngại vật phía trước 
cách 150 cm 
Hai động cơ rung, 
một nhịp dài 2 s 
Chướng ngại vật phía trước 
cách 100 cm 
Hai động cơ rung, 
hai nhịp dài 2 s 
Chướng ngại vật phía trước 
cách 50 cm 
Hai động cơ rung, 
liên tục 
Điều hướng, rẽ trái Động cơ trái rung, 
một nhịp ngắn 1 s 
Điều hướng, rẽ phải Động cơ phải rung, 
một nhịp ngắn 1 s 
Khối nguồn: Việc thiết kế khối nguồn đóng vai 
trò rất quan trọng với mục đích kéo dài thời gian hoạt 
động liên tục của thiết bị giữa hai lần xạc pin. Vì lý 
do này chúng tôi sử dụng pin xạc Lithium Polymer 
dung lượng 1800 mA, đây là loại pin có kích thước 
nhỏ và dòng xả lớn nên rất thích hợp cho các thiết bị 
đeo, việc quản lý nguồn điện và điều khiển xạc được 
thực hiện thông qua chip quản lý điện năng 
MCP73831 của Microchip. 
Hình 2 và hình 3 mô tả lớp trên và lớp dưới bản 
mạch in chủ của thiết bị đeo. 
Hình 2. Lớp trên bản mạch in chủ của thiết bị đeo 
Hình 3. Lớp dưới bản mạch in chủ của thiết bị đeo 
2.2. Thiết kế phần mềm 
Chương trình ứng dụng trên điện thoại di động 
thông minh 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 124 (2018) 013-018 
16 
Hệ điều hành Android được lựa chọn làm nền 
tảng để phát triển ứng dụng thiết bị đeo cho người 
khiếm thị do điện thoại di động thông minh chạy hệ 
điều hành Android đang trở nên rất phổ biến với giá 
thành ngày càng giảm giúp người khiếm thị có thể dễ 
dàng tiếp cận và sử dụng chúng phục vụ đời sống của 
họ [17,18]. 
Chương trình ứng dụng chạy trên điện thoại di 
động thông minh có các chức năng sau: 
 Quét và kết nối tới thiết bị đeo nếu thiết bị đó 
đang nằm trong vùng phủ sóng Bluetooth của 
điện thoại. 
 Lắng nghe các tin nhắn được gửi tới điện thoại 
hoặc các thông báo của các chương trình ứng 
dụng v.v.. 
 Gửi các thông tin này tới thiết bị đeo. 
 Nếu người sử dụng có tin nhắn trả lời thì gửi tin 
nhắn qua mạng viễn thông đến người nhận. 
Lưu đồ thuật toán của chương trình ứng dụng 
được mô tả trong hình 4. 
Hình 4. Lưu đồ thuật toán của chương trình ứng dụng 
Hình 5 mô tả màn hình làm việc của chương 
trình ứng dụng khi có tin nhắn mới được gửi đến, tin 
nhắn này sau đó sẽ được chuyển tiếp tới thiết bị đeo 
thông qua kết nối Bluetooth. 
Hình 5. Màn hình của chương trình ứng dụng 
Chương trình điều khiển trên thiết bị đeo: 
Chương trình điều khiển chạy trên thiết bị đeo 
có các chức năng sau: 
 Chờ yêu cầu kết nối và nhận dữ liệu từ điện thoại 
di động thông minh. 
 Chuẩn hóa dữ liệu nhận được theo quy tắc của hệ 
chữ nổi. 
 Điều khiển hiển thị chữ nổi. 
 Cho phép người khiếm thị trả lời tin nhắn bằng 
cách sử dụng phím bấm trên thiết bị để lựa chọn 
một trong số các câu trả lời có sẵn. 
 Dò tìm các chướng ngại vật nằm trên đường di 
chuyển và phát ra tín hiệu cảnh báo cho người 
khiếm thị. 
 Phát hiện chệch hướng và phát ra tín hiệu điều 
hướng cho người khiếm thị trở lại đúng hướng di 
chuyển ban đầu. 
Hình 6. Lưu đồ thuật toán của chức năng phát hiện 
chướng ngại vật và điều hướng 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 124 (2018) 013-018 
17 
Lưu đồ thuật toán của chức năng phát hiện 
chướng ngại vật và điều hướng được mô tả trong hình 
6. 
Hình 7. Lưu đồ thuật toán của chức năng nhận thông 
tin và điều khiển hiển thị chữ nổi 
Lưu đồ thuật toán của chức năng nhận thông tin 
và điều khiển hiển thị chữ nổi được mô tả trong hình 
7. 
3. Các kết quả thử nghiệm 
Để đánh giá hiệu quả về khả năng hỗ trợ di 
chuyển và hiển thị chữ nổi của thiết bị đeo, chúng tôi 
tiến hành hai thử nghiệm trong môi trường trong nhà 
có các chướng ngại vật được sắp đặt trước trên mặt 
sàn được chia ô và ghi tọa độ. Một nhóm năm người 
thử nghiệm đeo băng bịt mắt lần lượt sử dụng thiết bị 
đeo để di chuyển trong khi các tin nhắn được gửi 
ngẫu nhiên đến điện thoại di động thông minh của họ. 
Thử nghiệm thứ nhất: 
Hình 8. Thử nghiệm thứ nhất 
Trong thử nghiệm này, các chướng ngại vật 
được bố trí nằm ở hai bên chiều dài của căn phòng, 
mục đích chính là để kiểm tra khả năng phát hiện lệch 
hướng và điều hướng của thiết bị. 
Thử nghiệm thứ hai: 
Trong thử nghiệm này, ngoài các chướng ngại 
vật như trong thử nghiệm thứ nhất còn có thêm một 
số chướng ngại vật được bố trí ngay trên trục giữa 
của căn phòng, mục đích chính là để kiểm tra khả 
năng phát hiện chướng ngại vật của thiết bị. 
Hình 8. Thử nghiệm thứ hai 
Các kết quả về quãng đường di chuyển của mỗi 
người thử nghiệm được ghi lại và so sánh với quãng 
đường di chuyển lý tưởng do một người có thị lực 
bình thường thực hiện được mô tả trong bảng 4. 
Bảng 4. So sánh quãng đường di chuyển trong thử 
nghiệm với đường di chuyển lý tưởng (%) 
Người 
thử nghiệm Thử nghiệm 1 Thử nghiệm 2 
1 4.06 4.12 
2 8.75 5.31 
3 4.13 6.87 
4 4.68 6.56 
5 2.81 7.21 
4. Kết luận 
Bài báo đã mô tả quá trình thiết kế và chế tạo 
một thiết bị đeo cho người khiếm thị có khả năng kết 
nối không dây với điện thoại di động thông minh để 
gửi hoặc nhận và hiển thị dưới dạng chữ nổi các 
thông tin xuất hiện trên điện thoại cũng như hỗ trợ 
cho người khiếm thị khi di chuyển. 
Thiết bị có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và 
dễ sử dụng mà không yêu cầu quá trình huấn luyện 
phức tạp. Qua các thử nghiệm cho thấy thiết bị có khả 
năng phát hiện chướng ngại vật và điều hướng cho 
người khiếm thị với quãng đường phải di chuyển 
thêm so với quãng đường di chuyển lý tưởng là 
không nhiều, tuy nhiên nhược điểm của thiết bị là 
chưa phát hiện được các chướng ngại vật nằm trên 
cao. Trong tương lai, chúng tôi sẽ trang bị thêm cảm 
biến cho thiết bị để khắc phục nhược điểm này cũng 
như phát triển thêm các ứng dụng tiện ích như đếm số 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 124 (2018) 013-018 
18 
bước chân, tính toán lượng calo tiêu thụ nhằm giúp 
người khiếm thị có thể sử dụng thiết bị như một công 
cụ theo dõi sức khỏe cá nhân. 
Lời cám ơn 
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ kinh 
phí nghiên cứu khoa học của Trường Đại học Bách 
Khoa Hà Nội thông qua đề tài cấp Trường mã số 
T2016-PC-121. 
Tài liệu tham khảo 
[1] World Health Organization. Visual impairment and 
blindness. [Online]. Available:  
mediacentre/factsheets/fs282/en/ 
[2] World Blind Union. Status of the White Cane. 
[Online]. Available: 
resources/Documents/Status of the White Cane.doc 
[3] R. Sarkar, S. Das, D. Rudrapal. A low cost 
microelectromechanical Braille for blind people to 
communicate with blind or deaf blind people through 
SMS subsystem. IEEE International Advance 
Computing Conference (IACC). Feb. 2013. 
[4] K. Laubhan, M. Trent, B. Root, A. Abdelgawad, K. 
Yelamarthi. A wearable portable electronic travel aid 
for blind. International Conference on Electrical, 
Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT). 
March 2016. 
[5] M. Nassih, I. Cherradi, Y. Maghous, B. Ouriaghli, Y. 
Salih-Alj. Obstacles Recognition System for the 
Blind People Using RFID. International Conference 
on Next Generation Mobile Applications, Services 
and Technologies (NGMAST). Sept. 2012. 
[6] Jan L. Souman, Ilja Frissen, Manish N. Sreenivasa, 
Marc O. Ernst. Walking Straight into Circles. Current 
Biology, 19(18). Sept. 2009. 
[7] D. Dakopoulos, Nikolaos G. Bourbakis. Wearable 
Obstacle Avoidance Electronic Travel Aids for Blind: 
A Survey. IEEE Transactions on Systems, Man, and 
Cybernetics, Part C (Applications and Reviews), 
40(1). Jan. 2010. 
[8] Atmel Corporation. Atmel ATmega640/V-1280/V-
1281/V-2560/V-2561/V 8-bit Atmel Microcontroller 
with 16/32/64KB In-System Programmable Flash. 
[Online]. Available: 
AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-
2561_datasheet.pdf. 
[9] Texas Instruments. Bluetooth Low Energy CC2540 
datasheet. [Online]. Available: 
 /symlink/cc2540.pdf 
[10] Texas Instruments. CC2540/41 System-on-Chip 
Solution for 2.4-GHz Bluetooth® low energy 
Applications. [Online]. Available: 
 swru191f.pdf. 
[11] C. Gomez, J. Oller, J. Paradells. Overview and 
Evaluation of Bluetooth Low Energy: An Emerging 
Low-Power Wireless Technology. Sensors, 12(9). 
2012. 
[12] E. Mackensen, M. Lai, T.M. Wendt. Performance 
analysis of an Bluetooth Low Energy sensor system. 
International Symposium on Wireless Systems 
(IDAACS-SWS. Sept. 2012. 
[13] Shenzhen RF-Star Technology. RF-BM-S02 
Bluetooth Smart Module. [Online]. Available: 
 szrfstar. com/en 
[14] C. Risjord. Instruction Manual for Braille 
Transcribing, Library of Congress, National Library 
Service for the Blind and Physically Handicapped. 
2009. 
[15] Sharp corporation. Device specification for Distance 
measuring sensor Model No. GP2Y0A02YK. 
Electronic components group. March 2001. 
[16] Invensense Inc. MPU-6000 and MPU-6050 Product 
Specification Revision 3.4. [Online]. Available: 
https://www.invensense.com/wp-
content/uploads/2015/02/ MPU-6000-Datasheet1.pdf 
[17] Gartner Q4 2016 results: Android rules, Windows 10 
Mobile dies, Blackberry is long dead. [Online]. 
Available: https://www.neowin.net/news/gartner-q4-
2016-results-android-rules-windows-10-mobile-dies-
blackberry-is-long-dead 
[18] The Smartphone Price Gap. [Online]. Available: 
https://www.statista.com/chart/4954/smartphone-
average-selling-prices.