RFID 於導盲指引之應用

壹、導盲輔助器具簡介

早期導盲機器的研究多半是設計有多感測器的小型電子裝置，並且以適合盲用之型 態將感測結果即時傳達給視障使用者，其目的是讓視障者在環境中具有比較安全及快速 的行動能力。

近年來國內外開始有實驗室與廠商運用現今科技技術，從局部性的閃避障礙物

（local obstacle avoidance）進而朝向全面性的導航（global navigation），這類裝置皆統 稱為電子式行進輔具（electronic travel aids, ETAs）；以下介紹現今具代表性的電子導盲 輔助工具與研究成果。

（一）引導式機器輔具

自走式的機器人目前廣泛應用於工廠自動化，在安全與精確的考下，一般皆配備多 種的各式感測器，並且具有強大計算能力之控制電腦，可透過高智慧演算法於多變的環 境中，進行自主式行動或導航，例如位置估測、路徑規劃、障礙物閃避等複雜的功能，

如圖 3-34 所示。就功能性而言，加強機器人與視障使用者的引導與溝通之互動介面，

即可將自走式機器演變成障礙物閃避系統（obstacle avoidance systems, OASs）而應用於 導盲；如密西根大學（Michigan university）機器人實驗室的導輪椅（NavChair）即是用 於導盲用途之自走式機器輔具。其機構方式、作用回饋、優缺點如表 3-22所示。

圖3-34 引導式機器輔具 (資料來源：[6][7])

（二）導航腰帶

導航腰帶（NavBelt）為穿戴式的行進輔具，顧名思義就是一種具有引導功能的腰 帶，由Shoval、Borenstein 與 Koren 所共同發表，設計理念鑒於傳統電子式行進輔具的 普遍缺點，透過使用者主動地掃描環境狀況以得到前方障礙物的資訊，如圖 3-35所示。

基本原理是使用配掛於腰帶上半環狀排列的超音波，主動偵測及判斷前方是否有障 礙物，並透過聽覺與觸覺的方式給予使用者提示，引導使用者避開障礙物。只要系統知 道目標物位置或是行進方向，即可給予視障者快速且安全的導引指示。其機構方式、作 用回饋、優缺點如表 3-22所示。

圖3-35 導航腰帶 (資料來源：[7])

（三）導引式手杖 GuideCane

導引式手杖（GuideCane）為密西根大學機器人實驗室暨 NavBelt 之後所研發，在 柺杖的末梢接上多感測器與控制電腦，其優於前版處在於將設備由人背負轉變至下方裝 置導輪的移動式平台上，可充分減少機器動力的體積重量及視障使用者的負擔，大大提 高輔具的可攜性，如圖 3-36 所示。小車子上是一排類似 NavBelt 戴在使用者腰間的半 環狀排列超音波發射器，負責發射及接收超音波以偵測障礙物，而處理超音波訊號的電 腦亦是設置於小車上的盒子內，並將結果經車後面的長柄傳遞給使用者。而其操作方式 是由手拿的手杖上的小型操縱桿控制方向，傳達給小車上的電腦，再由其執行導引的工 作。其機構方式、作用回饋、優缺點如表 3-22所示。

圖3-36 導引式手杖 (資料來源：[6])

（四）超音波手杖 UltraCane

由英國 Sound Foresight 公司與里茲大學（Leeds university）所合作開發基於超音波 之全塑導盲拐杖，命名為超音波手杖（UltraCane），如圖 3-37所示。這種拐杖能同時發 射出兩種不同方向之超音波束，分別為使用者的正前方與枴杖尖端朝向之方位，當各方 向所發射之超音波遇到障礙物時，反射回來的超音波動會轉換產生振動於拐杖手把的該 方向按鈕上，以振動的觸覺強弱來提示盲友前方障礙物之距離位置。其機構方式、作用 回饋、優缺點如表 3-22所示。

圖3-37 超音波手杖 (資料來源：[7]) 表3-22 導盲輔具比較表

(資料來源：[7]) 貳、導盲輔助相關研究探討

林柏榮(2003)在視窗導盲鼠系統與無障礙網頁之研究中，開發與改良盲用電腦系統 的介面，搭配語音合成器與點字觸摸顯示器，使視覺障礙者能夠操作中文微軟視窗系 統，並使用微軟Internet Explorer 瀏覽器來瀏覽網頁。根據視障者之摸讀特性，遵循「掌 握游標即掌握視障介面」之原則，藉由系統之鍵盤游標、滑鼠游標與自動導引功能，有 效地解決視障者在網頁瀏覽上的障礙，提供視障者操作微軟視窗系統時完善的輔助介面

[8]。

其他與導盲有關的研究，如障礙物的偵測，在這方面的研究應用的感測器包括了超 音波偵測，雷射光偵測，雷達偵測，但是這些感應器各有其限制，如搜尋區域角度太小、

尋找目標物距離太短、解析度不夠高等不同缺點，為了解決這些問題，開始有研究採用 視覺的方式。如M.K. Lueng 同時利用單眼及雙眼立體影像作移動檢測，L.M Lorigo 所 發展的系統包含了三套獨立的視覺模組，分別為邊界模組RGB 模組及 HSV 模組，從 此三套不同的獨立模組所得到的障礙物邊界，再結合成單一的障礙物邊界。此外，Xie 結合測距儀及CCD ( Charge Couple Devices )來擷取障礙物的三度空間資訊[6][7]。

以上之做法各有優缺點且硬體複雜度皆不同，但對於視障同胞而言卻是一大福祉，

藉由資訊科技開發之輔具，提升其所剩餘之能力，以補強其用以行動自主的技能，從改 善視覺障礙患者在求學就業及日常起居上的種種不便開始做起，進而重建自信與獨力生 活，以提高生活品質等理想。

參、RFID 資訊門牌導盲之發展

近年來全球衛星定位系統（GPS）已經廣泛的應用在汽車和飛行載具上面，但是在 以個人定位的應用例子卻仍然少見。因為人所活動的範圍包含騎樓下或室內，會造成訊 號受遮蔽的現象發生。因此如何透過RFID 資訊門牌，搭配語音警示功能，達成區域性 門牌行動導盲指引功能，是值得重視的研究議題。本計畫對門牌行動導盲語音指引之發 展規劃詳述如下：

（一）建立資訊門牌導盲之RFID應用模式，並利用此應用模式架構，開發一門牌資訊 導盲模組，用以達成人員行動導盲語音指引輔助。

（二）研究結合微軟自然輸入法之發音功能應用，提供所在地址溫馨語音提示及近路口 處之溫馨語音警示功能。

圖 3-38為資訊門牌導盲之RFID 應用模式，圖中可結合 RFID 應用之作業說明如下：

圖3-38 資訊門牌導盲之 RFID 應用模式 (資料來源：本研究整理)

（A）建物置入 RFID 資訊門牌

壓克力門牌製作完成後，先將RFID 標籤至於其中，一體成形，然後利用 RFID 讀 取器讀取標籤UID，確認此 UID 所對應之門牌編碼，再將其寫入標籤中，並將 UID 儲 存至該門牌資料表對應欄位中，完成資訊門牌配對。

（B）輸入門牌導盲所需資訊於 RFID 標籤

配對完成後，即可將建置好之建管資訊、地政資訊、戶政資訊，寫入RFID 標籤中 儲存，以供後續資料連結、查詢使用。

（C）讀取資訊門牌

讀取門牌 UID 與戶籍地址，以辨識建物身分與所在位置，並與微軟自然輸入法語 音播放功能結合使用，提供視障者於所在地址語音提示或近路口處時之語音警示，並可 整合其他定位系統，建構出一全方位定位指引系統，如圖 3-39。

依上述說明，彙整如表 3-23：

圖3-39 全方位定位指引系統 (資料來源：本研究整理)

表3-23 資訊門牌導盲之 RFID 應用模式說明

(資料來源：本研究整理) 肆、導盲標籤於 MEGA House 中的應用

本研究於 MEGA House 中，於各出入口或樓梯等對盲者行動較不便之處，進行了 導盲標籤的埋設。盲者可透過攜帶式導盲設備，在 MEGA House 中透過語音提示，引 導至自己想到達的生活空間，減免生活上的不便，以下將對導盲標籤的配置方式作一說 明：

（一）導盲標籤各樓層貼設位置

為使盲者可感到便利且獨自得知所在位置，導盲標籤的貼設原則採定位，亦即提示 盲者目前所在位置，而非提示移動方向，此因考慮 MEGA House 為具有一般家庭生活 機能的建築，對使用者不預設其可能移動方向以避免動線限制，語音提示內容為提示使 用者所在地點，讓使用者自行決定欲前往的生活空間。圖 3-40至圖 3-43為MEGA House 各樓層的標籤貼設情形，以及各標籤提示的語音內容，圖 3-44則為實際貼設狀況。

圖3-40 MEGA House 一樓導盲標籤貼設位置 (資料來源：本研究整理)

圖3-41 MEGA House 二樓導盲標籤貼設位置 (資料來源：本研究整理)

圖3-42 MEGA House 三樓導盲標籤貼設位置 (資料來源：本研究整理)

圖3-43 MEGA House 頂樓導盲標籤貼設位置 (資料來源：本研究整理)

圖3-44 導盲標籤貼植情形 (資料來源：本研究整理)

（二）導盲標籤編碼

目前各樓層的導盲標籤編碼原則類似MEGA House 構件編碼，開頭為其所在樓層，

第二、三兩碼為「BG」，以供系統辨識其為導盲標籤，01~30 號使用於北側服務空間、

31~60 號使用於服務核、61~90 號使用於南側服務空間，所用標籤茲列表於表 3-24。

表3-24 導盲標籤列表

排序 標籤位置 樓層 編碼 數量

1 北側被服務空間 1、2、3 BG001 3 2 北側被服務空間 1、2、3 BG002 3 3 北側被服務空間 1、2、3 BG003 3

4 北側被服務空間 2 BG004 1

5 北側被服務空間 2 BG005 1

6 服務核 1、2、3 BG031 3 7 服務核 R、1、2、3 BG032 4 8 服務核 1、2、3 BG033 3 9 服務核 1、2、3 BG034 3 10 服務核 1、2、3 BG035 3 11 服務核 2、3 BG036 2 12 南側被服務空間 1、2 BG061 2 13 南側被服務空間 1、2 BG062 2 14 南側被服務空間 1、2 BG063 2 15 南側被服務空間 1 BG064 1 16 南側被服務空間 1 BG065 1 17 南側被服務空間 1 BG066 1 18 南側被服務空間 1 BG067 1 19 南側被服務空間 1 BG068 1

(資料來源：本研究整理)