Projekt i budowa członu wykonawczego wyświetlacza alfabetu Braille’a z wykorzystaniem materiałów z pamięcią kształtu

• Authors: Bryła Jakub , Martowicz Adam

Title variants

Design and construction of actuator for Braille display applying shape memory materials

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Celem artykułu jest przybliżenie problematyki obecnie dostępnych komercyjnych elektronicznych wyświetlaczy alfabetu Braille’a oraz próba odpowiedzi na pytanie o możliwość wykonania urządzenia o lepszych parametrach w oparciu o stosunkowo nowy rodzaj materiałów, którym są stopy z pamięcią kształtu. W pierwszej części artykułu poruszono tematykę elektronicznych wyświetlaczy alfabetu Braille’a oraz ich znaczenia w życiu osób niewidomych. W celu uzmysłowienia znaczenia rozwoju technologii dla tej grupy społecznej, przedstawiono na wstępie kilka faktów i danych statystycznych, odzwierciedlających istotę umiejętności czytania i pisania przez niewidomych. Oczywistym pozostaje fakt, że wspomniane zdolności można nabyć i praktykować bez pomocy komputerów. Jednak, podobnie jak w życiu osoby pełnosprawnej, głównym celem wprowadzenia technologii jest usprawnienie procesów, dla których została stworzona. Tym samym w dalszej części skupiono się na opisie obecnie stosowanych wyświetlaczy alfabetu Braille’a, tzw. linijkach brajlowskich, oraz sposobie ich działania. Autorzy wytypowali wady i zalety komercyjnie dostępnych produktów. W drugiej części artykułu przedstawiono zaprojektowany model elektronicznego wyświetlacza alfabetu Braille’a. W opracowanej konstrukcji uwzględniono stosunkowo nowy typ materiałów, tj. stopy z pamięcią kształtu [ang. Shape Memory Alloys]. W celu wyjaśnienia działania układu mechanicznego przedstawiono opis zastosowanego materiału oraz zjawisk w nim występujących. Następnie rozszerzono dyskusję o zastosowanie opisanych stopów w zaproponowanej konfiguracji. Część pracy poświęcono również na przedstawienie sposobu poszukiwania modeli matematycznych oraz rozwiązania konstrukcyjnego najbardziej interesującego z punktu widzenia potencjalnego użytkownika. W końcowej części artykułu zaprezentowano wyniki przeprowadzonych eksperymentów na prototypie siłownika punktu Braille’a wykonanym w Katedrze Robotyki i Mechatroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Otrzymane rezultaty zostały pokrótce omówione – autorzy skupili się na aspektach istotnych dla przyszłego rozwoju projektu oraz oczekiwanych korzyści bądź ograniczeń związanych z realizacją dalszych prac. Kolejne etapy opisanych analiz i prac badawczych autorów zostały docenione przyznaniem pierwszego miejsca w 2. Podsekcji Informatycznej 52. Konferencji Studenckich Kół Naukowych organizowanej w AGH i wyróżnieniem powstałej pracy dyplomowej magisterskiej w XII Ogólnopolskim Konkursie Państwowego Funduszu Rehabilitacji Osób Niepełnosprawnych OTWARTE DRZWI, XVII edycji konkursu na najlepszą pracę dyplomową „DIAMENTY AGH” oraz III Edycji Konkursu Na Najlepsze Prace Dyplomowe Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH.

EN

The paper focuses on the general aspects regarding recently available commercial electronic Braille displays and makes an attempt to answer the question on possible directions for developing more efficient devices applying the relatively new solutions based on shape memory alloys. First part is devoted to both an overview of available electronic Braille displays and their significance to blind people. To show the relevance of the technological progress for the community of blind people, couple of facts and statistics are provided, which reflect real importance and essence of reading and writing skills. It is obvious that these skills can be achieved and further practiced without any access to computers, however, the mentioned community, as everyone, reasonably demands unlimited access to the current technology and all relevant profits. In the following, the authors present the characteristics of available solutions for electronic Braille displays. The details regarding principle of operation are provided to finally conclude on the advantages and drawbacks of the devices. Second part of the article introduces the design of electronic actuator’s module for a Braille display, which has been developed by the authors. The presented solution makes use of a shape memory alloy, as an innovative research attempt. A brief description of both the used type of material and observed physical phenomena are provided to explain operation of the proposed solution. Furthermore, the description of mathematical models is given, complemented with the perspectives for a search of improved design configurations. Final part of the paper summarizes the results of experiments for the prototype of an actuator used to validate the numerical outcomes. The authors focus on further developments and share the conclusions regarding future profits of the project. The test stand was developed in the Department of Robotics and Mechatronics at the AGH University of Science and Technology in Krakow. It is worth to be mentioned, that the subsequent steps of the entire research, including accomplisher master’s thesis, were awarded in the PFRON Competition “OTWARTE DRZWI”, during the XVII edition of annual competition “DIAMONDS of AGH”, in the Faculty of Mechanical Engineering and Robotics at the AGH-UST and 52 Conference of the Student Special Interest Groups at the AGH-UST.

Keywords

PL

linijka brajlowska; alfabet Braille’a; materiały inteligentne; stopy z pamięcią kształtu; materiały piezoelektryczne; martenzyt; austenit

EN

Braille display; Braille alphabet; smart materials; shape memory alloys; piezoelectric materials; martensite; austenite

• Publisher: Państwowy Fundusz Rehabilitacji Osób Niepełnosprawnych
• Journal: Niepełnosprawność - zagadnienia, problemy, rozwiązania
• Year: 2016
• Issue: 1(18)
• Pages: 113-140

Dates

published

2015-02-25

Contributors

author

Bryła Jakub

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

author

Martowicz Adam

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

References

• Anshul S., Pranay J., Piyush C. i in., Application of Shape Memory Alloy (SMA) based actuation for refreshable display of Braille, Proceedings of the ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference, Portland, Oregon, USA, 4–7.08.2013
• Łukasiak E., Oleksiak E., Osoby niewidome i niedowidzące, [w:] Zbiorczy raport z diagnozy świadczonych usług z zakresu rehabilitacji społecznej dla osób niepełnosprawnych w Polsce, Warszawa, Fundacja im. Stefana Batorego, 2011
• Rutkowski L., Metody i techniki sztucznej inteligencji, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 2012
• Skorupa A., Skorupa M., Wytrzymałość materiałów, Kraków, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, 2000
• Yusaku K., Tsuyoshi S., Makoto T. i in., Sheet-type Braille displays by intergrating organic field-effect transistors and polymeric actuators, „IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES” 2007, Nr 2(54)
• Bar-Cohen Y., Dynamic Braille, http://www.nbp.org/downloads/cbi/DynamicBraille.pdf, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Center for Braille Innovation. Leveraging Braille Technology for Future Generations, http://www.nbp.org/downloads/cbi/NBP-CBI-Wt-Paper.pdf, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Dhambarage R., Wijayarathne S., Weerakkody D. i in., Braille to go Smartphone, http://www.nbp.org/downloads/cbi/brailletogosmartphone.pdf, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Fast, accurate force and position control of shape memory alloy actuators, http://royfeatherstone.org/SMA/YHTthesis.pdf, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Flexinol® Actuator Wire, www.intmat.pl, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Grzymkowska M., Aktywność zawodowa osób niewidomych – najważniejsze dane,http://watchdogpfron.pl/aktywnosc-zawodowa-osob-niewidomych-najwazniejszedane/, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Karta katalogowa LM350, https://www.fairchildsemi.com/datasheets/LM/LM350.pdf, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Louis Braille, http://www.nbp.org/ic/nbp/braille/whoislouis.html, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Oferta firmy P. H. U. Impuls, http://www.phuimpuls.pl/?monitory_brajlowskie,44,2, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Strona firmy Metec, http://www.nbp.org/downloads/cbi/DynamicBraille.pdf, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Tadeusiewicz R., Modelowanie systemu wzrokowego, http://www.uci.agh.edu.pl/uczelnia/tad/Slajdy_z_wykladow_Biocybernetyki_2013/, [dostęp z dnia: 10.11.2015]
• Visual impairment and blindness, http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs282/en/, [dostęp z dnia: 10.11.2015]

Identifiers

ISSN

2084-7734