[0001] 本实用新型涉及盲文学习技术领域，特别涉及一种盲文学习装置

[0002] 根据世界卫生组织权威数据显示，全世界视觉障碍者数量多于1.5亿，其中盲人数量达到 4500万，并且盲人新增速度惊人，平均时间仅为5秒钟。我国人口数量庞大,根据中国盲人协会官方网站发布数据显示，我国存在视力障碍的人约7551.2万人，其中盲人数量约824.8万人，低视力者约6727.4万人，占全国人口约0.005％，数量居世界第一，是残疾人中不可忽视的大群体。

[0003] 根据调研，一方面，市场上很少有能辅助视障人士学习盲文的设备，相关的盲文显示技术也没有得到进一步开发。另一方面，对于盲文的教学，国内外并没有提供比较高效的解决方案，往往只是简单地通过传统的盲文板去教盲人学习盲文。由于这种教学需要有专人在旁一对一进行辅助教学，且因传统盲文板的利用率低，实际开展教学时需要购买多块盲文板，大大增加了盲人学习盲文的成本，容易导致多数盲人无法正常参与学习，无法达到预期教学效果。因此，制作一种可重复使用，可联网，易于盲人自主控制并且能与老师联动的盲文学习机，迫在眉睫。

[0004] 目前，也出现了一些盲文学习机，但是这些学习机一般是针对一些基础的学习，包括盲文字母、数字、声母、韵母等的学习，具体是在学习机上布置盲文字母、数字、声母、韵母的盲文按键，按下对应盲文按键后，学习机通过语音播放对应盲文，这种学习机其中盲文的按键数量有限，只适合学习盲文的基础内容，并不能能够帮助盲人学习大量汉字或其他语言的文字。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种盲文学习装置，该盲文学习装置能够辅助视障人士更快且更高效的学习盲文，在不使用大量盲文板的情况下就能够实现汉字等的大量学习，节省了盲文学习过程中盲文板的使用数量，减少了盲文学习的成本。

[0006] 本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种盲文学习装置，包括嵌入式控制系统、语音输入单元、语音播放单元和盲文学习板；

[0007] 语音输入单元连接嵌入式控制系统，用于将采集的语音信息发送给嵌入式控制系统；

[0008] 所述嵌入式控制系统连接盲文学习板，用于将接收的语音信息转换成文本信息以及将文本信息转换成盲文信息，用于根据盲文信息控制盲文学习板通过可升降凸点来显示盲文；

[0009] 所述嵌入式控制系统连接语音播放单元，控制语音播放单元播报盲文学习板所显示盲文对应的内容。

[0010] 优选的，所述嵌入式系统包括树莓派以及与树莓派连接的单片机；所述语音输入单元和语音播放单元连接树莓派，盲文学习板连接单片机。

[0011] 更进一步的，还包括电源装置，电源装置包括依次连接的输入电源、第一电源转压电路和第二电源转压电路，第一电源转压电路将输入电源输出的12V电压转换为5V电压，为树莓派进行供电；第二电源转压电路将5V电压转换成3.3V电压，为单片机供电。

[0012] 优选的，所述盲文学习板包括至少3组盲文凸点，每组盲文凸点包括6个可升降凸点；各可升降凸点分别设置在各升降控制机构，通过升降控制机构控制其上升伸出到盲文学习板所安装机壳外部，或下降缩进到盲文学习板所安装机壳内部；

[0013] 各升降控制机构分别连接嵌入式控制系统，由嵌入式控制系统控制其工作状态。

[0014] 更进一步的，所述可升降凸点包括螺母键帽、螺母、螺栓和螺栓固定器；盲文学习板所安装机壳上设置有用于安装各可升降凸点的升降通道；

[0015] 升降控制机构包括电机和电机驱动器，所述电机通过电机驱动器连接嵌入式控制系统；

[0016] 螺母设置在螺母键帽的内部，螺母键帽通过螺母套设在螺栓上；螺栓固定安装在螺栓固定器上，螺栓固定器套设在电机的输出轴上，通过电机带动螺栓固定器转动，以带动螺栓转动；

[0017] 螺母键帽的外壁沿着升降通道长度方向设置有突起部分，可升降凸点设置在升降通道中时，螺母键帽的突起部分位于升降通道内壁的凹槽中。

[0018] 更进一步的，螺母键帽的外壁沿着升降通道长度方向设置有多个突起部分，各突起部分围绕螺母键帽圆周方向布置，可升降凸点设置在升降通道中时，螺母键帽的各突起部分位于升降通道内壁的各凹槽中。

[0019] 优选的，还包括用户终端；

[0020] 所述用户终端通过无线通信单元直接连接一个或多个盲文学习装置中的嵌入式控制系统，或者所述用户终端通过通信单元连接服务器，由服务器连接一个或多个盲文学习装置中的嵌入式控制系统。

[0021] 优选的，还包括与嵌入式控制系统连接的功能选择按键、录音按键、向前切换按键、向后切换按键和收藏按键。

[0022] 优选的，功能选择按键、录音按键、向前切换按键、向后切换按键和收藏按键的一端分别通过上拉电阻连接直流电源正极端，并且分别对应连接嵌入式控制系统的各IO端口，另一端分别接地。

[0023] 优选的，所述语音输入单元为麦克风，所述语音播放单元为扬声器或音响。

[0024] 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0025] (1)本实用新型盲文学习装置，包括嵌入式控制系统、语音输入单元、语音播放单元和盲文学习板；语音输入单元连接嵌入式控制系统，将采集的语音信息发送给嵌入式控制系统；嵌入式控制系统连接盲文学习板，将接收的语音信息转换成文本信息以及将文本信息转换成盲文信息，根据盲文信息控制盲文学习板通过可升降凸点来显示盲文；嵌入式控制系统连接语音播放单元，控制语音播放单元播报盲文学习板所显示盲文对应的内容，例如汉字、英文、数字、字母等内容。在本实用新型盲文学习装置中，学习者通过语音播放单元将语音信息输入到嵌入式控制系统，由嵌入式控制系统转换成文本信息，针对于文本信息，嵌入式控制系统可以将其转换成盲文信息，然后通过盲文学习板中的可升降凸点进行显示，基于此，学习者可以进行教学学习和自我学习等，通过本实用新型盲文学习装置能够辅助视障人士更快且更高效的学习盲文。另外，嵌入式控制系统通过盲文学习板中可升降凸点能够显示不同的盲文英文、数字、声母和韵母，从而组成盲文，不需要使用大量的盲文板，因此在不使用大量盲文板的情况下就能够实现汉字等的大量学习，节省了盲文学习过程中盲文板的使用数量，减少了盲文学习的成本。

[0026] (2)本实用新型盲文学习装置中，包括用户终端，其中用户终端可以通过无线通信单元直接连接一个或多个盲文学习装置中的嵌入式控制系统，或者用户终端通过通信单元连接服务器，由服务器连接一个或多个盲文学习装置中的嵌入式控制系统；其中当用户终端和嵌入式控制系统为前者的连接关系时，可以实现近程的通信，用户终端可以是教师，在这种情况下教师通过用户终端可以发送教学内容到一定区域范围内，例如同一个教室学生的盲文学习装置中，实现传统的一对多教学。当用户终端和嵌入式控制系统为后者的连接关系时，教师通过用户终端将盲文教学相关内容上传到服务器，教师用户终端与各盲文学习装置中的嵌入式控制系统的信息交互全部交云服务器进行中转，教师通过用户终端访问该服务器获取相关教学内容，并统一控制多台学习机显示盲文，从而实现一对多教学，提高了盲文词汇教学的效率，降低了教学成本，达到良好教学效果；另外，也能够实现远程的教学，学习者在任何地方，只要盲文学习装置中的嵌入式控制系统能够接入网络，都可以实现教学。

[0027] (3)本实用新型盲文学习装置中，盲文学习板包括至少3组盲文凸点，每组盲文凸点上对应有2列3排总共6个可升降凸点，基于这种结构，本实用新型盲文学习板能够至少显示一个盲文汉字，也可以根据实际需求设置盲文板的数量，从而能够显示更多盲文。另外，在本实用新型中，每个可升降凸点包括螺母键帽、螺母、螺栓和螺栓固定器；可升降凸点的螺母键帽通过其上突起部分安装在升降通道中，螺栓被固定在螺栓固定器上，当电机提供扭矩给螺栓固定器时，带动螺栓旋转，而螺栓纵向位置和螺母转向都被限制，螺母就有了纵向的位移，从而带动螺母键帽的上升与下降，可升降凸点具有结构简单以及升降控制简单的优点。

[0028] (4)本实用新型盲文学习装置中，嵌入式控制系统包括具有各高速运算功能的树莓派以及与树莓派连接的单片机；语音输入单元和语音播放单元连接树莓派，盲文学习板连接单片机，本实用新型通过树莓派能够实现语音识别、文本中提取关键词、关键词转换成盲文以及通过爬虫技术从公网中获取到资料等复杂的功能，通过连接的高性能、低成本、低功耗的单片机又可以实现IO端口的扩展，从而实现更多外围设备例如盲文学习板中可升降凸点的控制，本实用新型基于树莓派和单片机构成的嵌入式控制系统，即保证了强大的功能又实现了成本的节省。

[0029] (5)本发明盲文学习装置中，还包括与嵌入式控制系统连接的功能选择按键、录音按键、向前切换按键、向后切换按键和收藏按键；其中通过功能选择按键可以控制进入各种工作模式，例如教学模式、自主学习模式、学习高频词模式和复习收藏词模式，在不同的工作模式下进行不同的学习；通过录音按键可以驱动录音功能；在学习高频词、复习收藏词模式通过向前切换按键、向后切换按键，可以切换至上一个、下一个所要学习的高频词或收藏词中的盲文词语信息；在一对多教学、自主学习、学习高频词模式中，通过收藏按键，系统会记录当前词语及其盲文信息。在本发明中，基于上述按键能够实现和驱动不同的功能，实现不同方式的学习，使得学习者能够更有效率的学会盲文。

[0038] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

[0039] 实施例1

[0040] 本实施例公开了一种盲文学习装置，该装置用于辅助视障人士更快且更高效的学习盲文，如图1中所示，该装置包括嵌入式控制系统、语音输入单元、语音播放单元和盲文学习板。

[0041] 在本实施中，语音输入单元连接嵌入式控制系统，用于将采集的语音信息发送给嵌入式控制系统；在本实施例中，语音输入单元可以是连接嵌入式控制系统的麦克风，用户通过麦克风能够将语音信号输入到嵌入式控制系统。

[0042] 在本实施例中，嵌入式控制系统连接盲文学习板，用于将接收的语音信息转换成文本信息以及将文本信息转换成盲文信息，用于根据盲文信息控制盲文学习板通过可升降凸点来显示盲文。

[0043] 在本实施例中，嵌入式控制系统连接语音播放单元，控制语音播放单元播报盲文学习板所显示盲文对应的内容。在本实施例中，语音播放单元可以是扬声器、音响等具有语音播放功能的设备。

[0044] 在本实施例中，如图1中所示嵌入式控制系统包括树莓派以及与树莓派连接的单片机；所述语音输入单元和语音播放单元连接树莓派，盲文学习板连接单片机，通过单片机控制盲文学习板，单片机可以是STM32系列，例如STM32F103C8T6。在本实施例中，树莓派能够实现语音识别、文本中提取关键词、关键词转换成盲文以及通过爬虫技术从公网中获取到资料等较为复杂的功能，并且具有高速运算能力，另外通过连接的单片机又可以实现扩展树莓派的 IO端口，从而实现更多外围设备例如本实施例中盲文学习板中可升降凸点的升降控制。

[0045] 在本实施例中，如图2a中所示，盲文学习板包括至少3组盲文凸点，每组盲文凸点包括2 列3排共6个可升降凸点，基于这种结构，本实用新型盲文学习板能够至少显示一个盲文汉字，也可以根据实际需求设置盲文板的数量，从而能够显示更多盲文内容。

[0046] 本实施例中，各可升降凸点分别设置在各升降控制机构，通过升降控制机构控制其上升伸出到盲文学习板所安装机壳6外部，或下降缩进到盲文学习板所安装的机壳6内部，如图2a 中所示。在本实施例中，如图2a至2c所示，机壳由机身、盖子和底板三部分组成，机壳尺寸为126mm×195mm×83mm。机身中部设计了18个升降通道，在机身正上方设计了一个夹层，该夹层用于放置树莓派、STM32控制板与其他零件，夹层顶部有一个大小为38mm×195mm的矩形切口，可以用于安装OLED显示屏，机身底部设计了6个固定底板的螺栓孔，用于固定底板组成封闭空间。在本实施例中，如图2b和2c中所示，升降通道的内壁上设置有凹槽。

[0047] 在本实施例中，各升降控制机构分别连接嵌入式控制系统，由嵌入式控制系统控制其工作状态，在本实施例中，升降控制机构包括电机和电机驱动器，电机通过电机驱动器连接嵌入式控制系统中的单片机，单片机通过电机驱动器控制电机正转或反转，电机为减速电机，如图5c中所示，电机驱动器可以使用RZ7889DC双路电机驱动芯片，该芯片工作范围3～15V，带过热、过流、短路保护，单芯片由两个逻辑输入控制电机前进后退，可对电机进行调速。在本实施例中，每组盲文凸点对应有6个可升降凸点，本实施例中，由6个电机驱动芯片分别控制6个电机，实现6个可升降凸点的升降控制。

[0048] 在本实施例中，如图3中所示，可升降凸点包括螺母键帽1、螺母2、螺栓3和螺栓固定器；

[0049] 本实施例中，螺母2设置在螺母键帽1的内部，螺母键帽1通过螺母2套设在螺栓3上；螺栓 3固定安装在螺栓固定器上，螺栓固定器套设在电机的输出轴上，通过电机带动螺栓固定器转动，以带动螺栓转动；其中为展示方便，图3中，螺母还未安装在螺母键帽1的内部。螺母键帽1的外壁沿着升降通道长度方向设置有突起部分101，可升降凸点设置在升降通道中时，螺母键帽的突起部分位于升降通道内壁的凹槽中。螺母键帽的外壁沿着升降通道长度方向设置有多个突起部分，如图3中所示为4个，各突起部分围绕螺母键帽圆周方向布置，可升降凸点设置在升降通道中时，螺母键帽的各突起部分位于升降通道内壁的各凹槽中。

[0050] 在本实施例中，螺母键帽1上半部分用于与使用者的接触，使其能识别盲文，在其结构上进行了倒圆角的设计，从而拥有更舒适的触感，下半部分设计了4个突起部分101,4个突起部分101分别对应位于升降通道内壁的4个凹槽中，可以限制螺母键帽旋转，使得可升降凸只能沿着升降通道内壁凹槽进行纵向运动。

[0051] 在本实施例中，螺栓固定器可以包括第一螺栓固定器4和第二螺栓固定器5，第一螺栓固定器固定套设在螺栓上，螺栓插入到第二螺栓固定器4的通孔后，第一螺栓固定器4套设在第二螺栓固定器外部，两者通过胶水或者螺丝进行固定，避免螺栓在旋转过程中从第二螺栓固定器中脱离。第二螺栓固定器5通过其底部通过套设在电机的输出轴上。电机转动时，提供扭矩给螺栓固定器时，带动螺栓旋转，而螺栓纵向位置和螺母转向都被限制时，螺母就有了纵向的位移，从而带动螺母键帽的上升与下降，使得学习板上可升降凸点能够上升突出到机壳外部，也能够下降缩进机壳内部。

[0052] 在本实施例中，还包括用户终端。用户终端通过无线通信单元直接连接一个或多个盲文学习装置中的嵌入式控制系统，在本实施例中，用户终端可以是教师的手机、ipad等，无线通信单元可以是WIFI单元，用户终端和嵌入式控制系统均连接有WIFI单元，用户终端可以通过Socket协议将教学内容同时发送至多个学生端的盲文学习装置中的嵌入式系统。

[0053] 在本实施例中，用户终端也可以通过通信单元连接服务器，由服务器连接一个或多个盲文学习装置中的嵌入式控制系统。教师通过用户终端将盲文教学相关内容上传到服务器，教师用户终端与各盲文学习装置中的嵌入式控制系统的信息交互全部交云服务器进行中转，教师通过用户终端访问该服务器获取相关教学内容，并统一控制多台学习机显示盲文，从而实现一对多教学。

[0054] 在本实施例中，嵌入式控制系统中树莓派的IO端口连接有功能选择按键B1、录音按键B2、向前切换按键B3、向后切换按键B4、收藏按键B5。如图4a和4b所示为树莓派转接排针和上述各按键的电路原理图，GPIO为树莓派的IO端口。功能选择按键B1、录音按键B2、向前切换按键B3、向后切换按键B4、收藏按键B5分别设置在机壳的两边，如图2a中所示。

[0055] 在本实施例中，通过功能选择按键B1可以控制进入各种工作模式，例如教学模式、自主学习模式、学习高频词模式和复习收藏词模式，在本实施例中，功能选择按键的一端通过上拉电阻连接到直流电源正极端，并且通过树莓派转接排针连接到树莓派对应IO端口，另一端接地，其中按下功能选择按键，树莓派对应IO端口会接收到低电平信号，在本实施例中，每按下一次功能选择按键依次切换一个模式，按击第五次则回到教学模式。

[0056] 在本实施例中，通过录音按键B2可以驱动录音功能；在本实施例中，录音按键B2的一端通过上拉电阻连接到直流电源正极端，并且通过树莓派转接排针连接到树莓派对应IO端口，另一端接地，其中按下录音按键B2时，树莓派对应IO端口会接收到低电平信号，树莓派在检测到对应IO端口低电平信号时，驱动录音功能，接收语音输入单元即麦克风输入的语音信息。

[0057] 在本实施例中，向前切换按键B3和向后切换按键B4的一端分别通过上拉电阻连接到直流电源正极端，并且分别对应通过树莓派转接排针连接到树莓派对应的两个IO端口，另一端接地；在学习高频词、复习收藏词模式下，通过向前切换按键B3、向后切换按键B4，可以切换至上一个、下一个所要学习的高频词或收藏词中的盲文词语信息。

[0058] 在本实施例中，通过收藏按键B5可以驱动树莓派的收藏功能，收藏按键B5的一端通过上拉电阻连接到直流电源正极端，并且通过树莓派转接排针连接到树莓派对应IO端口，另一端接地，一对多教学、在自主学习、学习高频词模式中，通过收藏按键B5，树莓派会记录当前词语及其盲文信息。

[0059] 在本实施例中，还包括电源装置，电源装置包括输入电源、第一电源转压电路和第二电源转压电路，如图5a所示，第一电源转压电路将12V电压转换为5V电压；为树莓派进行供电；如图5b所示，第二电源转压电路将第一电源转压电路得到的5V电压转换成3.3V电压；输入电源为电源适配器输入12V电压，再经过第一电源转压电路和第二电源转压电路分别对应转压为5V和3.3V后，分别对应为树莓派和单片机进行供电。

[0060] 本实施例盲文学习装置中，学习者通过语音播放单元将语音信息输入到嵌入式控制系统的树莓派中，由嵌入式控制系统树莓派转换成文本信息，针对于文本信息，包括从用户终端接收的或者是语音信息转换得到的，嵌入式控制系统树莓派基于盲文编制规则可以将其转换成盲文信息，然后发送给单片机，单片机根据每组盲文凸点中各可升降凸点的位置，通过各电机驱动器对应控制个电机的工作状态，从而控制盲文学习板各可升降凸点进行升降运动，形成对应的盲文。基于此，学习者可以进行教学学习和自我学习等，通过本实用新型盲文学习装置能够辅助视障人士更快且更高效的学习盲文。嵌入式控制系统通过盲文学习板中可升降凸点能够显示不同的盲文英文、数字、声母和韵母，从而组成盲文。

[0061] 本实施例盲文学习装置中，基于功能选择按键B1可以控制进入各种工作模式，如上述所述，包括教学模式、自主学习模式、学习高频词模式和复习收藏词模式，其中在教学模式下，可以学习教师通过用户终端下发的教学内容；在自主学习模式下，学习者可以在按下录音按键后进行录音，自主学习其想学习的盲文；将高频词对应盲文信息以文本格式数据预先存储在嵌入式控制系统本地，在进入学习高频词模式时，能够对高频词汇进行盲文学习；在教学模式、自主学习模式、学习高频词模式中，可以通过收藏按键收藏对应学习的内容，进入复习收藏词模式下可以学习收藏词。另外，上述各种模式的学习过程中，树莓派可以访问公网通过爬虫技术获取到对应内容(例如汉字、英文、数字、字母、拼音等)的释义，然后控制语音播放单元播报盲文所对应的内容及其释义，供学习者检查结果的对错，有效满足学习者的不同学习需求，进一步提高盲文学习效率。

[0062] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。