Mostra Nacional de Robótica (MNR) 1

CINTO: DISPOSITIVO DE AUXÍLIO A DEFICIENTES VISUAIS. Ítalo Lélis de Carvalho, João Pedro Rosada Canesin, Luiz Victor Fonseca Brasil

Igor Araujo Dias Santos(Professor) italohdc@gmail.com, jpcanesin@gmail.com, lvictorbrasil@gmail.com, higor@live.com

COLÉGIO NOSSA SENHORA DE FÁTIMA

Avenida Jorge Teixeira, nº 125 - Candeias CEP: 45028-050 –Vitória da Conquista – BA

Resumo Atualmente, uma das principais preocupações da sociedade está ligada a acessibilidade de pessoas com diversos tipos de deficiências, sejam elas físicas ou mentais, à vida e ao espaço urbano em que vivemos. Dentre essas preocupações, a mais debatida e trabalhada é a locomoção de deficientes pelo ambiente em que vivem e modos de interagir com os objetos ao seu redor.

O projeto tem como propósito procurar ajudar indivíduos portadores de deficiências visuais a se integrarem e interagirem com o ambiente e sentirem, de certo modo, todo o universo de construções e pessoas que convivem num mesmo espaço, tendo como barreira a quase ausência de mecanismos que ajudem os portadores dessa deficiência.

O trabalho funciona como um cinturão elástico onde ficam afixados sensores ultrassônicos e estimuladores para dar a noção de proximidade. Esse projeto se diferencia dos demais, pois trabalha de maneira simples e eficiente, obtendo o resultado proposto ao construir o projeto em questão.

Palavras Chaves: Robótica, Acessibilidade, Eletrônica, Baixo Custo, Arduino.

Abstract: A major concern of is linked to provide accessibility for people with various types of disabilities, whether physical or mental, to life and urban space in which we live. Among those concerns the most debated is the locomotion of disabled people by their environment and ways to interact with no objects around.

The project aims to assist individuals with visual impairments to integrate and interact with the environment and feel, somehow, the entire universe of buildings and people around, having as barrier almost total absence of mechanisms that help patients with this disability.

The device works as an elastic belt which is attached ultrasonic sensors and vibration motors to give the notion of proximity. This project differs from others because it works simply and efficiently, getting the result proposed at build the project in question.

Keywords: Robotics, Accessibility, Electronics, Low Cost, Arduino.

1 INTRODUÇÃO O conceito de acessibilidade tem sido amplamente discutido, abrangendo não apenas a participação de pessoas com deficiência ou mobilização reduzida em atividades, mas também o uso de produtos, serviços e informações. Ainda se inclui a preocupação de que essa inclusão se estenda a todas as parcelas da sociedade.

Com essa preocupação, o núcleo de tecnologia do Colégio Nossa Senhora de Fátima incentivou seus alunos no desenvolvimento de um projeto que seja capaz de colaborar na locomoção de portadores de deficiências visuais, com baixo custo e fácil utilização, sendo reproduzível para a comunidade.

O projeto consiste em um dispositivo em forma de um cinturão onde ficam afixados sensores ultrassônicos e pequenos motores de vibração. O dispositivo, que de deverá ser colocado na cintura do deficiente, estará a todo o momento, com a utilização dos sensores ultrassônicos, medindo a distância disponível à sua frente. Caso perceba que essa distância está sendo reduzida, os motores de vibração começarão a vibrar proporcionalmente à distância encontrada, assim fornecendo um retorno tátil ao deficiente, avisando a existência de um obstáculo à sua passagem.

Para a realização do projeto, foi estudado o funcionamento do sensor ultrassônico e também de como funcionam e se propagam as ondas ultrassonoras. Relacionados ao nosso projeto podem ser encontrados projetos com ideias semelhantes, tal como o desenvolvimento de um sistema computacional para o auxílio à locomoção de deficientes visuais, desenvolvido pelo IFMG, e uma bengala de apoio aos cegos com detecção de buracos desenvolvido pela Universidade de Aveiro, em Portugal.

2 O TRABALHO PROPOSTO A motivação encontrada para efetuar o trabalho proposto está ligada a auxiliar os deficientes visuais a fim de proporcionar experiência provavelmente inalcançável devido ao fato de possuírem esse problema, baseando-se em um projeto que venha a ter um baixo custo e uma boa eficiência, a fim de alcançar o objetivo referente ao trabalho.

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Este trabalho teve como principal norteador a possibilidade de utilizar ondas sonoras para dar noção de campo sensitivo e identificação de diversos tipos de objetos. Baseando-nos nessa hipótese, procuramos auxiliar pessoas com diversos problemas, assim foi decidido utilizar essa tecnologia para ajudar deficientes visuais na percepção do espaço.

Porém, para utilizar essa tecnologia de uma maneira simples e adaptável a qualquer situação, é proposta a forma de um cinto que se ajusta de acordo como o corpo do usuário. O trabalho foi construído utilizando objetos simples de fácil acesso no mercado e sensores ultrassônicos controlados por meio de uma plataforma livre. O projeto foi desenvolvido na instituição de ensino utilizando-se dos materiais de fácil acesso, de preferência reutilizados, sendo também aplicados conhecimentos sobre eletrônica, programação, mecânica e física.

3 MATERIAIS E MÉTODOS Para a produção do dispositivo, foram utilizados diversos materiais, dentre os quais incluem:

• microcontrolador;

• sensores ultrassônicos;

• motores de vibração;

• bateria;

• placa de circuitos;

• materiais para confecção da base do cinto.

3.1 Microcontrolador O microcontrolador escolhido foi o Arduino, por ser uma plataforma open-source com hardware e software acessíveis. Seu hardware consiste em uma placa desenvolvida a partir de um microcontrolador ATMEL AVR de 8 bits. Conta com uma IDE de fácil manuseio, utilizando como base a linguagem de programação C/C++. Neste projeto optamos por utilizar a placa Arduino Nano por ser pequena e leve, sendo adequada para fixação no cinturão.

Figura 1 - Arduino Nano

3.2 Sensores Ultrassônicos Os sensores ultrassônicos utilizados (Modelo HC-SR04) apresentam peculiaridades decorrentes de sua escolha. Estes apresentam uma boa precisão, um maior alcance, conseguindo aferir leituras entre 0.3 e 4 metros, poucas interferências externas e apresentam fácil comunicação com o microcontrolador.

Figura 2 - Sensor HC-SR04

3.3 Motores de Vibração Os motores de vibração produzem um retorno tátil e são de fácil acesso. Esses motores não possuem eixo e são totalmente fechados. Trabalham com um baixo consumo de corrente e são encontrados em celulares antigos, sendo possível sua reutilização. Suas dimensões (10mm de diâmetro, 3.4mm de altura) tornam-no adequados para o projeto.

Figura 3 - Motor de Vibração retirado do celular

3.4 Bateria A bateria escolhida para alimentar todo o projeto foi do tipo Lítio-Polímero (7.4V – 730mAh) por ser leve, pequena e com ótima autonomia, aproximadamente 6 horas de uso.

Figura 4 - Bateria

3.5 Placa de Circuitos Para a conexão dos sensores e do microcontrolador, foi produzida, com a ajuda do software Eagle, uma placa de circuitos. Foram utilizados os seguintes componentes: regulador de tensão 7805; Arduino ATMega328; buzzer; transistores; entradas analógicas; saídas digitais PWM; LED; resistores.

Figura 5 - Placa de Circuitos

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3.6 Construção Inicialmente foram feitos orifícios em um elástico preto, utilizado como tecido e base do cinturão, para a disposição dos sensores ultrassônicos. Em seguida, os motores de vibração foram fixados logo abaixo dos sensores ultrassônicos utilizando cola aquecida. Consecutivamente, todos os componentes foram ligados a fios que, posteriormente, foram ligados ao microcontrolador.

Figura 6 - Construção

Para sua correta utilização, o dispositivo deve estar posicionado na cintura do deficiente visual, com os sensores ultrassônicos direcionados à sua frente.

Figura 7 - Correta utilização

Figura 8 - Protótipo

4 FUNCIONAMENTO Foi elaborado um algoritmo que analisa a distância encontrada pelos sensores ultrassônicos para checar a relação entre o espaço disponível para locomoção. Caso perceba-se que esse espaço está diminuindo, significando que existe algum obstáculo à frente, os motores de vibração começarão a funcionar, fornecendo um retorno tátil para o deficiente.

Figura 9 - Esquema do algoritmo

Para que haja uma maior precisão no retorno tátil direcionado ao deficiente, a potência aplicada nos motores de vibração será inversamente proporcional à distância encontrada pelos sensores ultrassônicos, ou seja, quanto mais longe, mais fraco será o retorno tátil (tendo sido previamente configurado para que o retorno tátil seja 0% com valores acima de 2 metros, sendo possível a mudança desse valor), e quanto mais perto, mais forte e perceptível será o retorno tátil. Para criar uma maior segurança para o deficiente visual, caso os sensores ultrassônicos achem uma distância menor que 20 centímetros, além do retorno tátil, serão executados vários bips, fornecendo um retorno auditivo.

Tabela 1 - Potência aplicada ao motor referente à distância encontrada pelo sensor

5 CONCLUSÕES

Ao final de exaustivos testes, o dispositivo apresenta um bom funcionamento, exceto por falhas mínimas, que não interferem no propósito principal do dispositivo. Com a tentativa de resolução desses problemas, o dispositivo se mostrou bastante eficaz em auxiliar pessoas que, após a visão bloqueada para simularem a condição de um deficiente visual, se viram em um labirinto com diversos obstáculos para o teste do dispositivo.

Figura 10 - Teste do dispositivo

Esperamos que esse dispositivo venha a ajudar a população que possui deficiência visual. Desejamos elaborar outros projetos que visem à acessibilidade de pessoas com diversos tipos de deficiências e que, como esse projeto, apresentem um baixo custo, tornando-os acessíveis.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

IFMG, Desenvolvimento de um dispositivo computacional para auxílio à locomoção de deficientes visuais: estudos preliminares. Disponível em: http://www.cefetbambui.edu.br/sct/trabalhos/Informação%20e%20Comunicação/154-CO-5.pdf. Acesso em: 29 out. 2013.

UNIVERSIDADE DE AVEIRO, Bengala de apoio a cegos com detecção de buracos. Disponível em: http://ria.ua.pt/bitstream/10773/2080/1/2010000727.pdf. Acesso em: 04 nov. 2013.

WIKIPEDIA, Ultrasonic sensor. Disponível em: http://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasonic_sensor. Acesso em: 29 out. 2013.

WIKIPEDIA, Pulse width modulation. Disponível em: http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation. Acesso em: 29 out. 2013.

ARDUINO, Arduino. Disponível em: http://www.arduino.cc/. Acesso em: 29 out. 2013.

WIKIPEDIA, Arduino. Disponível em: http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino. Acesso em: 29 out. 2013.

BRASIL ESCOLA, Ondas Sonoras. Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/ondas-sonoras.htm. Acesso em: 04 nov. 2013.

CADSOFT, Eagle. Disponível em: http://www.cadsoftusa.com/. Acesso em: 04 nov. 2013.