Локаторы

Бурное развитие электроники привело к созданию сложных локационных устройств, наиболее совершенным из которых является радиолокатор — радар. Эти сложные аппараты, как известно, позволяют человеку видеть на экране отражение предметов, находящихся на расстоянии многих километров.

Не удивительно, что передовая инженерная мысль в СССР и США попыталась создать по тому же принципу более простые, по все еще очень сложные локационные устройства, при помощи которых могли бы избегать препятствий слепые.

Задача эта полностью еще не разрешена, но уже достигнуты некоторые, весьма обнадеживающие результаты. Теперь с быстрым развитием полупроводниковой техники следует ожидать быстрого продвижения по пути совершенствования локатора для слепых и доведения его до относительно простой, практически применимой модели.

Техническая мысль в деле конструирования локатора для слепых пошла по двум путям. Один из них фотоэлектрический, другой — акустический эффект.

Здесь мы вступаем в область техники, требующей специальных научных знаний, недоступных рядовому читателю, почему наше описание локационных аппаратов будет носить самый общий, осведомительный характер. В тех случаях, когда тот или иной аппарат будет представлять особый интерес для конструкторов как наиболее перспективный или как типический для данной группы устройств, в сноске будут даваться указания на источники, из которых можно получить исчерпывающие сведения о данной конструкции.

Как показывает самое название локатор, аппарат этот должен помочь слепому обнаружить предмет (препятствие), определить его положение в пространстве, установить его очертания и величину и помочь тем самым избежать столкновения с ним или вообще сообразовать свои действия с обнаруженной посредством локатора обстановкой.

Первая попытка построить такой искусственный глаз была предпринята в нашей стране в 1889 году доктором К. Ноишевским, который в своем “электрофтальме” использовал незадолго перед тем открытый фотоэлектрический эффект и применил селеновый фотоэлемент. Само собой разумеется, что состояние техники тех времен не могло обеспечить изобретателю полного осуществления своей идеи.

Первая практически действующая модель аппарата, предназначенного для облегчения слепым пространственной ориентировки, была построена русским же 'профессором Б. Л. Розингом в двадцатых годах. Его фотоэлектрический щуп был смонтирован в камере фотографического аппарата и позволял слепым посредством звуковых сигналов обнаружить источник света, например электрическую лампочку, или пересчитать окна в комнате. С тех пор попытки строить подобные аппараты надолго прекратились, оставаясь в области теоретических изысканий.

Эти попытки возобновились и в ряде случаев дали практические результаты вскоре после второй мировой войны в связи с быстрым развитием электроники и, в частности, локационной техники.

Оптар. Типическим локатором, основанным на использовании фотоэлектрического эффекта, является оптар Кальмана. Его теория и устройство описаны в статье “Новая система определения оптических расстояний (в пределах прямой видимости)”, опубликованной в журнале “Элекроникс” (США).

Аппарат этот предназначен для обнаружения слепыми предметов, в том числе препятствий на их пути, и определения расстояния до этих предметов.

Его система заимствована от аппаратов для автоматической фокусировки киносъемки.

Оптар Кальмана представляет собой металлическую камеру размером 9 X 11 X 15 см, в которой помещаются питающая батарея на 15 миллиампер, фотоэлементы, электромотор на 1,5 вольта, светопрерыватель со спирально расположенными гребенчатыми сегментами, трансформатор, десятикаскадный усилитель с миниатюрными селеновыми выпрямителями, трансформаторы и генератор звука.

Световой луч, приходящий от освещенного предмета, поступает в камеру через линзу, врезанную в переднюю ее стенку, и вращающимся прерывателем дробится на короткие сигналы. Эти световые сигналы преобразуются в звуковые, слышимые в наушном телефоне. По мере приближения к предмету частота сигнала повышается от 600 до 2000 гц. Этому диапазону частот соответствуют расстояния от шести метров до полуметра. Увязывать эти расстояния с высотой тона в телефоне слепой должен научиться в процессе практики. Как оценивали слепые работу с этим аппаратом, нам неизвестно, но совершенно очевидно, что практического значения он иметь не может.

Локатор Сигнальной корпорации (США). Этот аппарат еще сложнее. Он использует отраженный свет, излучаемый автомобильной лампочкой, заключенной в камере аппарата. Световой луч этой лампочки через выходную линзу направляется в пространство, лежащее перед слепым. Встретив препятствие, он отражается и через входную линзу попадает на светоприемное устройство с фотоэлементом. Электрический ток, возбужденный светом в фотоэлементе, усиливается и трансформируется в звук, слышимый в наушном телефоне. По мере приближения к препятствию высота тона в наушниках постепенно повышается. По внешнему виду локатор напоминает чемодан или большой портфель: 7 X 20 X 25 см.. В этой камере помещаются питающая батарея на 6 вольт, оптика, электроника и электромотор. Весит аппарат более 4,5 кг. Электромотор вращает два светопрерывателя: один между источником света и выходной линзой, второй — между входной линзой и фотоэлементом. Этот—второй — прерыватель устроен подобно действующему в оптаре и обусловливает изменения частоты светового, а следовательно, и звукового сигналов в зависимости от изменения расстояния до препятствия. Локатор действует в пределах от 1 до 4,5 м.

Подробное описание аппарата дано в статье Витчера. У нас конструированием фотолокатора для слепых занималась научно-исследовательская тифлотехническая лаборатория Института дефектологии АПН. Некоторое время назад там под руководством кандидата педагогических наук инженера М. М. Германова был создан аппарат, изображенный на рисунке 91. Он представляет собой овальную металлическую камеру размером 22 X 10 X 6 еж и весом около 2 кг, приспособленную для ношения на груди. Питающая батарея помещается в отдельном футляре размером 12X9X7 см, приспособленном для ношения на лямке через плечо.

В передней стенке локатора имеются две линзы: выходная, через которую заключенная в аппарате лампочка посылает пучок красного света, и входная, которая принимает отраженный луч и фокусирует его на фотоэлемент. Возбужденный в последнем

¹ Clifford M. Witcher, Outlook for the blind. The Teachers Forum, март, 1948.

электрический ток трансформируется в однотонный звук, который прослушивается через телефон, вкладываемый в ушную раковину.

В этом локаторе оригинально и очень удачно разрешена задача определения расстояния до препятствия.

Звук в телефоне появляется только тогда, когда луч света, посланный лампочкой, отразится от препятствия и упадет а светопринимающее устройство. Для этого оба они (светоизлучатель и светоприемник) должны находиться под некоторым, изменяющимся в зависимости от расстояния до отражающей поверхности углом. Работающий с локатором слепой может произвольно изменять этот угол, передвигая небольшой рычажок, помещающийся на верхней крышке камеры. Аппарат действует в пределах расстояний от полутора до четырех метров; на любое из этих расстояний он может быть настроен.

В пределах этих расстояний аппарат с большой точностью локализует даже мелкие предметы, величиной не превосходящие ладонь. Однако он, как и другие, описанные здесь аппараты, способен делать это лишь в том случае, если отражающая поверхность расположена к падающему лучу под углом, близким к прямому. При больших углах отраженный луч не попадает в светоприемное устройство, и аппарат не может обнаружить присутствия даже стены.

Вторым чрезвычайно существенным, даже решающим, недостатком всех описанных локаторов является то, что сигналы, оповещающие слепого о наличии препятствия, подаются ему через наушный телефон. Известно, что основным, если не единственным, анализатором, осуществляющим, ориентировку слепого в большом пространстве, является слух. Посредством бинаурального прослушивания слепой с большой точностью определяет положение предметов, издающих или отражающих

звуки. Только посредством такого прослушивания он в состоянии определить скорость и направление движения перемещающихся предметов (средств транспорта, людей и животных) и разобраться во всей окружающей его ситуации, иногда очень сложной. При этом огромное значение имеют даже самые слабые шумы, самые ничтожные различия или изменения в составе звука, в его тембре, окраске и т. п.

Наличие наушника (а тем более двух) полностью или в значительной мере нарушает деятельность слуха и, само собой разумеется, дезориентирует слепого. Эту дезориентацию усиливает то, что слепой должен прислушиваться к звуку, возникающему в телефоне, вместо того чтобы вслушиваться в звуки, приходящие извне.

В течение ряда последних лет производились попытки наушный телефон заменить костным или же световые сигналы трансформировать в тактильные, в том числе в импульсы слабого электрического тока, но положительных результатов они пока не дали.

Оба эти недостатка, а также неприемлемо большие габариты и вес аппаратов являются причиной того, что все они не вышли из стадии лабораторных исследований и практического значения пока не имеют. Быстрый прогресс полупроводниковой техники, вероятно, повлечет существенный сдвиг в конструировании и этих аппаратов.