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■ 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 конкурентыНа 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 нанонеровностиПять 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.