Проект «ЗРИМЫЙ МИР» Графический, тактильный, компьютерный дисплей для слабовидящих, без механических элементов

Милёшин Олег Евгеньевич

omil@inbox.ru

Резюме Проекта

✓ Цели и задачи -Организация производства тактильных,

графических дисплеев для слабовидящих

✓ ЦА - Инвалиды по зрению трудоспособного возраста

Инновация:

На рынке присутствуют символьные, механические дисплеи

Брайля на одну, две строки, со стоимостью от 750$ до 1500$.

Предлагаемые мной дисплеи отличает высокая надежность,

дешевизна (себестоимость менее 125$), и недоступное ранее

графическое изображение (640 на 400 точек).

✓ Статус проекта - пресид

Технологии

Выпускаемые сегодня символьные, механические

дисплеи Брайля основаны на пьезокерамических

элементах, с механическими (2х5) штырьками:

Двадцать таких элементов дают одну строку

символов (когда все работают) – цена и

надежность оставляют желать лучшего…

Проект основан на изобретении (оформляются заявки)

позволяющем использовать для передачи тактильной

информации электрический ток, точнее, раздражение нервных

окончаний в коже (кончики пальцев) электромагнитным

импульсом.

Рабочие параметры, напряжение и ток, примененные в дисплее

подобраны так, чтобы ощущения были на уровне щекотки…

Каждая пара электродов, размером около миллиметра служит

аналогом пикселя в обычных дисплеях.

Технология проекта «Зримый Мир»

Этапы проекта: на основе предлагаемой

технологии предполагается выпускать

большеформатные дисплеи, малые дисплеи для

смартфонов и однострочные, символьно-знаковые

дисплеи для встраивания в различные устройства.

Производство

Планируется разработка нескольких прототипов,

апробация и выбор оптимальной схемы и выпуск 50 –

100 экземпляров альфа версии, на базе возможностей

и мощностей Зеленограда и, их опытная эксплуатация,

на заводе с рабочими-слабовидящими.

Самое сложное, точнее самая дорогостоящая часть

разработки, это контроллер – по сути это простейший

видеоконтроллер, но, со своими особенностями, и, для

его производства, необходима заказная СБИС.

Массовое производство, от 1000 до 5000 штук ( и

более, в зависимости от спроса и инвестиций), будет

размещено на нескольких фабриках Китая и/или

Малайзии

Финансовый план, при объеме 1000 штук в месяц и

цене реализации 400$ (EXW), см. далее.

Перспективы проекта Очередным этапом совершенствования в проекте

будет внедрение обратной, емкостной связи, т.е.

дисплей будет сенсорным!

В дальнейшем, будет изучена максимальная

разрешающая способность данного метода –

согласно последним исследованиям (см.

приложение 1), пальцы могут чувствовать

микронеровности до нано уровня.

Помимо этого, присадки внедренные в графен,

позволяют создавать, на поверхности дисплея,

микронеровности при помощи электромагнитного

воздействия (см. приложение 2).

Альтернативы и конкуренты На сегодняшний день создаются пьезомеханические дисплеи Брайля и

делаются попытки (судя по патентам) заменить пьезоэлемент другими

способами – общее для всех одно – исходят из классической схемы – штырек,

который выдвигается, что делает конструкцию сложной и дорогой.

Обзор целевых рынков По данным ВОЗ (Всемирной организации

здравоохранения), на январь 2011 года, в мире

насчитывается около 37 мл. слепых людей. Ещё

примерно 124 миллиона человек имеют очень

слабое зрение. Наблюдатели отмечают тенденцию

роста в мире количества инвалидов по зрению.

Причинами тому служат: болезни глаз, в

частности глаукома, последствия заболевания

диабетом, травматизм на производстве и в быту,

локальные войны и т.д.

Всего, ожидается в 2015 году, более 300

миллионов инвалидов по зрению!!!

ЦА – активная, платежеспособная и

работоспособная часть – более 100 миллионов

человек. В РФ – более 300 тысяч.

Стратегия продвижения

Согласно особенностям ЦА продвижение и реклама

продукции будет осуществляться по специфическим,

доступным ЦА каналам: по линии гос. обеспечения

(ВОС), аптеки, радио и виральные (сарафанное радио)

каналы. Особое внимание надо будет уделить гос.

закупкам и благотворительным фондам, в первую

очередь в Германии и США.

Расходы на рекламу, соответственно, небольшие.

Зондирование рынка Германии показало очень

большой интерес к продукту, со стороны государства и

соответствующих служб.

Как это случилось? Любая информация, показывающая историю

возникновения проблемы

Исходные допущения, которые не оправдались

Приложение 1.

Кончики пальцев чувствуют нанонеровности

Пять всем известных чувств – зрение, слух, вкус, обоняние и осязание – были впервые

перечислены еще Аристотелем. Осязание, самая древняя форма ощущений,

возникает при раздражении рецепторов кожи, наружных поверхностей слизистых

оболочек и мышечно-суставного аппарата и складывается из тактильных,

температурных, болевых и двигательных ощущений. Основная роль в осязании

принадлежит тактильным ощущениям — прикосновению и давлению (иногда

выделяют вибрацию, или ритмичное прикосновение). Самой высокой

чувствительностью у людей обладают кончик языка и кончики пальцев рук.

Нейробиологи и психологи добились больших успехов в изучении тактильности.

Теперь хорошо известно, что эти ощущения обеспечивают рецепторы нескольких

типов, которые находятся в разных слоях кожи или в тканях под ней. Есть

рецепторы, реагирующие на прикосновение (они быстро передают в мозг

информацию о касании и отключаются) или на движение объектов по поверхности

кожи. Другие рецепторыответственны за передачу стабильных сигналов,

позволяющих ощущать непрерывный контакт объектов с кожей.

В последнее время изучением тактильных ощущений активно занялись физики,

химики, материаловеды [1-4]. Это связано, в том числе, и с развитием

робототехники. Физическое взаимодействие пальца с поверхностью очень сложное

– оно включает деформацию пальца при надавливании и движении, зависит от

топографии поверхности, от механических колебаний, возникающих при

движении пальца, от сил трения между пальцем и поверхностью (рис. 1).

Интересно, что линии на пальцах рук (предназначенные природой, конечно, не для

идентификации человека) повышают тактильную чувствительность, так как

изменяют силы трения, усиливая механические вибрации пальца, и позволяют

распознавать детали поверхности [1,2].

вибрации пальца, и позволяют распознавать детали поверхности [1,2]. Однако пределы

чувствительности определить очень сложно. Общепринято, что порог распознавания “шероховатости

поверхности” в отсутствии движения составляет ~ 0.2 мм, при динамическом касании – микроны.

Эти данные были получены при использовании наждачной бумаги разной зернистости.

Недавно исследователи из Швеции и США предложили новую методику определения тактильной

чувствительности пальцев и доказали, что наш перст, этот природный инструмент, работает в

нанометровом диапазоне [4]! Сначала под воздействием озона или плазмы на верхнем слое образцов

из полидиметилсилоксана создавали волнистые поверхности, с которых затем изготовляли реплики

из более прочного полимера – итого 16 образцов с волнистой поверхностью (l от 270 нм до 90 мкм,

амплитуда от 7 нм до 4.5 мкм) (рис. 2). Важно, что образцы были из одного материала, поскольку

теплопроводность, упругость и другие свойства могут влиять на тактильные ощущения. Испытания

проводили добровольцы (20 молодых женщин), которым за это подарили билеты в кино. Им

завязывали глаза и предлагали определить различие между двумя поверхностями, водя по ним

указательным пальцем перпендикулярно гребешкам.

Всего была использована 201 комбинация пар образцов (включая гладкие и повторы). Испытуемые

должны были дать оценку в процентах от 0% (совершенно разные) до 100% (абсолютно одинаковые).

Результаты, обработанные по модели INDSCAL [5], показали, что пальцы способны почувствовать

разницу между гладкой поверхностью и поверхностью с гребешками амплитудой всего 13 нм.

Ключевую роль в распознавании топографии поверхности химически идентичных образцов играет

трение. Результаты, полученные авторами [4], важны для повышения качества различных

потребительских товаров – телефонов, планшетов, бумаги и др.

О. Алексеева

1. E.Wandersman et al., Phys. Rev. Lett. 107, 164301 (2011).

2. M.C.Mate, R.W.Carpick, Nature 480, 189 (2011).

3. M.J.Adams et al., J. Roy. Soc. Interface 10, 20120467 (2013).

4. L.Skedung et al., Sci. Reports 3, 2617 (2013).

5. I.Borg, P.Groenen, “Modern multidimensional scaling: Theory and applications” (Springer, New York,

1997).

Приложение 2.

Искривление поверхности: графен и нитрид бора

В работе [1] представлены результаты компьютерного моделирования нанолент

графена и нитрида бора с дефектами. Авторы провели расчеты для образцов,

содержащих порядка сотни атомов и допированных по краям водородом

(C89H28, C113H30, B45N44H28, B47N46H26), которые имели границы типа “зигзаг” и

“кресло”. Роль дефектов играли одиночные вакансии (отсутствие одного атома

углерода или азота), а также атомы фтора, которые исследователи присоединяли

к расположенным в центре графеновых нанолент атомам углерода. Все расчеты

авторы проводили в рамках теории функционала плотности с помощью

программного пакета GAUSSIAN на мощном вычислительном кластере. В

процессе структурной релаксации (методика заключается в том, что

соответствующая исходная конфигурация под действием только

внутрикластерных сил релаксирует в состояние, отвечающее минимуму энергии)

оказалось, что наноленты с минимальной энергией уже не являются плоскими и

сильно искажаются

Таким образом, дефекты и точечное допирование значительно влияют не только

на электронные свойства (например, на ширину запрещенной зоны), но и на

морфологию образца, что, по мнению авторов, необходимо дополнительно

учитывать при конструировании различных наноэлектронных устройств.

М.Маслов

1. M. Miller et al., Chem. Phys. Lett.

(2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2013.03.051.