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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR
CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO
MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS PORTADORAS DE DEFICIÊNCIA NEUROMOTORA
Gilmar de Sousa
Alejandro Rafael Garcia Ramirez, Dr.
São José, novembro / 2012
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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR
CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO
MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS PORTADORAS DE DEFICIÊNCIA NEUROMOTORA
Gilmar de Sousa
São José, novembro / 2012
Orientador: Alejandro Rafael Garcia Ramirez, Dr.
Área de Concentração: Microprocessadores
Linha de Pesquisa: Sistemas Embarcados
Palavras-chave: Microcontrolador, Prototipação, Acessibilidade, Comunicação Alternativa e Aumentativa.
Número de páginas: 101
RESUMO
A ação de comunicar é fundamental para os seres humanos. Porém, por vários motivos, muitas pessoas apresentam problemas de comunicação. Dentre outros, a paralisia cerebral é uma das causas que frequentemente conduz a graves distúrbios comunicativos. A Tecnologia Assistiva, em particular, as técnicas de Comunicação Aumentativa e Alternativa, possibilitam a comunicação de pessoas incapazes de comunicarem-se através dos meios naturais como a fala, o gesto ou a escrita. Por sua vez, a introdução da eletrônica veio melhorar significativamente a eficácia desses sistemas. Todavia, o seu elevado custo tem constituído uma barreira intransponível para um largo número de potenciais utilizadores. Sabendo desta incapacidade que acomete portadores dessa deficiência, surgiu a ideia de desenvolver um dispositivo para contribuir na mediação da comunicação em crianças portadoras de deficiência neuromotora. O dispositivo foi baseado na plataforma Arduino e reproduz uma versão lúdica e interativa de uma prancha de comunicação eletrônica. O objetivo principal é fazer com que o protótipo desenvolvido possa ser utilizado como uma ferramenta de auxílio na comunicação das crianças com deficiência neuromotora de forma interativa e divertida utilizando sensores, leds, sons e outros recursos visuais e sonoros. O protótipo da ferramenta funciona com crianças interagindo com uma prancha de comunicação, por meio de um controle usado em vídeo games, e também com cartões magnéticos, contendo personagens com letras, combinações de letras ou até imagens, para que a prancha emita os sons indicados nas figuras dos cartões e prancha. Este Trabalho de Conclusão de Curso foi aplicado em forma de estudo de caso, na Fundação Catarinense de Educação Especial - FCEE, uma instituição de caráter beneficente, cuja missão é produzir e difundir o conhecimento cientifico e tecnológico referente à educação especial.
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ABSTRACT
Communicating is fundamental to all human beings. For various reasons many people have problems in communication, for example, cerebral palsy which is one of the reasons that often leads to severe communication disorders. The goal of augmentative and alternative communication is to allow the communication to people unable to communicate through natural means such as speech, gesture or writing. The introduction of electronics has improved significantly the efficiency of these systems. However their high cost has been an insurmountable barrier for a large number of potential users. Knowing this disability that affects carriers of this deficiency, of developing a tool for mediating communication in children with neuromotor disabilities using the Arduino microcontroller, and also prototyping of projects involving interactive interfaces. The main goal is to make that the prototype could be used as a tool of communication for children with neuromotor disabilities in an interactive and fun way sensors and actuators. The prototype works with children interacting with a communication board by means of a control and with magnetic cards containing characters with letters, combinations of letters or even images for the board to emit the sounds shown in figures card and board. This proposal was applied in ‘Fundação Catarinense de Educação Especial – FCEE’, a charity institution whose mission is to produce and disseminate scientific and technological knowledge related to special education.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Auxílio vida diária ................................................................................................................... 10
Figura 2. CAA ......................................................................................................................................... 11
Figura 3. Recursos de acessibilidade ao computador ............................................................................. 12
Figura 4. Representação de controle de ambiente ................................................................................... 12
Figura 5. Projeto arquitetônico para acessibilidade ................................................................................ 13
Figura 6. Órteses e próteses .................................................................................................................... 13
Figura 7. Adequação Postural ................................................................................................................. 14
Figura 8. Auxílios de mobilidade ............................................................................................................ 14
Figura 9. Auxilio para cegos ou pessoas com visão sub-normal ............................................................ 15
Figura 10. Auxilio para pessoas com surdez ou com déficit auditivo .................................................... 15
Figura 11. Adaptações em veículos ........................................................................................................ 16
Figura 12. Conceito de sistema Bliss ...................................................................................................... 19
Figura 13. Símbolos em PIC ................................................................................................................... 20
Figura 14. Prancha construída com PCS ................................................................................................. 21
Figura 15. Arquitetura Microcontrolador ................................................................................................ 22
Figura 16. Modelo de placa Arduino baseada no microcontrolador Mega 1280, ................................... 26
Figura 17. Configurações do kit e porta serial ........................................................................................ 32
Figura 18. Ambiente de desenvolvimento Arduino ................................................................................ 33
Figura 19. Ciclo do desenvolvimento para plataforma Arduino ............................................................. 33
Figura 20. Estrutura do Sketch da plataforma Arduino .......................................................................... 34
Figura 21. Placa Wave-Shield ................................................................................................................. 35
Figura 22. Funcionamento dos Transponders Passivo e Ativo ............................................................... 38
Figura 23. Leitor RFID ID-12 Innovations ............................................................................................. 39
Figura 24. Código de barras UPC ........................................................................................................... 42
Figura 25. Código de barras EPC............................................................................................................ 43
Figura 26. Interação entre o transponder e o leitor ................................................................................. 44
Figura 27. Controle Nunchuck ................................................................................................................ 47
Figura 28. Representação dos componentes do SNIFF .......................................................................... 49
Figura 29. Tela principal do software Boardmaker ................................................................................ 50
Figura 30. Vocalizador GoTalk .............................................................................................................. 51
Figura 31. Visão geral do sistema ........................................................................................................... 57
Figura 32. Diagrama de Casos de Uso .................................................................................................... 59
Figura 33. Diagrama de blocos do hardware .......................................................................................... 61
Figura 34. Diagrama de Estados ............................................................................................................. 62
Figura 35. Conexões de hardware ........................................................................................................... 63
Figura 36. Pontos e rotas gravadas na placa de circuito impresso. ......................................................... 64
Figura 37. Leitura cartão RFID. .............................................................................................................. 65
Figura 38. Reprodução Wave-Shield. .................................................................................................... 66
Figura 39. Leitura de dados controle Nunchuck. ................................................................................... 67
Figura 40. Matriz de leds. ....................................................................................................................... 68
Figura 41. Protótipo desenvolvido. ......................................................................................................... 68
Figura 42. Teste com aluno B ................................................................................................................. 72
Figura 43. Teste com aluno A ................................................................................................................. 73
iv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Comparativo das Placas Arduino ............................................................................................ 25
Tabela 2. Protocolos RFID ...................................................................................................................... 45
v
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AREF Analog Reference - Pino de referência de tensão para entradas analógicas AVR Microcontrolador RISC de chip único COM Porta de comunicação responsável pela entrada e saída de dados CPU Central Processing Unit DC Direct Current DIP Dual In-Line Package E/S Entrada e Saída EEPROM Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory FIFO First In, First Out FTDI Future Technology Devices International GND Ground GNU GNU's Not Unix GPL General Public License I2C Inter-Intergrated Circuit ICSP In-Circuit System Programming IDE Integrated Development Environment ISP In-System-Programming LGPL Library General Public License LED Light Emitting Diode PC Paralisia Cerebral PIC Pictogram Ideogram Communication PPM Pulse Position Modulation PWM Pulse-Width Modulation RF Radio Frequência RFID Radio Frequency Identification RAM Random Access Memory RISC Reduced Instruction Set Computer SKETCH Arquivos de códigos fonte gerado pelo arduino TTL Time To Live TWI Two-Wire Interface UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter UNIVALI Universidade do Vale do Itajaí USB Universal Serial Bus
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LISTA DE SÍMBOLOS
kB KiloByte Hz Hertz, unidade de freqüência Ω Ohm, unidade de resistência elétrica
V Volts, unidade de tensão elétrica
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA............................................................................. 2
1.1.1 Solução Proposta ............................................................................................... 3
1.1.2 Delimitação de Escopo ...................................................................................... 3
1.1.3 Justificativa ........................................................................................................ 4
1.2 OBJETIVOS ........................................................................................................ 5
1.2.1 Objetivo Geral ................................................................................................... 6
1.2.2 Objetivos Específicos ........................................................................................ 6
1.3 METODOLOGIA ................................................................................................ 6
1.3.1 Metodologia da Pesquisa .................................................................................. 7
1.3.2 Procedimentos Metodológicos .......................................................................... 7
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................ 9
2.1 TECNOLOGIA ASSISTIVA.............................................................................. 9
2.2 CATEGORIAS DE TECNOLOGIA ASSISTIVA ......................................... 10
2.3 PARALISIA CEREBRAL ................................................................................ 16
2.4 A QUESTÃO DA USABILIDADE NA CAA .................................................. 17
2.5 SISTEMAS SIMBÓLICOS DE COMUNICAÇÃO ....................................... 19
2.5.1 Sistema Bliss .................................................................................................... 19
2.5.2 Sistema PIC ...................................................................................................... 20
2.5.3 Sistemas PCS ................................................................................................... 20
2.6 MICROCONTROLADORES .......................................................................... 22
2.7 ARDUINO .......................................................................................................... 23
2.7.1 Estrutura do Arduino Mega 1280 ................................................................. 25
2.7.2 Entradas e Saídas ............................................................................................ 27
2.7.3 Sobrecarga no USB ......................................................................................... 28
2.7.4 Comunicação entre a Plataforma e o Computador ..................................... 29
2.7.5 ICSP .................................................................................................................. 29
2.7.6 Bootloader ........................................................................................................ 30
2.8 IDE DA PLATAFORMA ARDUINO ............................................................. 30
2.9 INTERFACE DO APLICATIVO DE DESENVOLVIMENTO ................... 32
2.10 CICLO DE DESENVOLVIMENTO ............................................................... 33
2.11 ESTRUTURA DO SKETCH DO ARDUINO ................................................ 34
2.12 SENSORES E ATUADORES (SHIELDS) ..................................................... 34
2.12.1 Wave-shield ...................................................................................................... 35
2.12.2 Shield do Sensor RFID ................................................................................... 36
2.12.3 Características de um sistema RFID ............................................................. 40
2.12.4 Transmissão de dados ..................................................................................... 42
2.12.5 NUNCHUCK ................................................................................................... 46
3 TRABALHOS RELACIONADOS .................................................... 49
3.1 SNIFF – UM CACHORRO COM TECNOLOGIA RFID ............................ 49
3.2 BOARDMAKER................................................................................................ 50
3.3 VOCALIZADOR GOTALK ............................................................................ 51
3.4 ANÁLISE COMPARATIVA............................................................................ 52
4 DESENVOLVIMENTO ...................................................................... 56
4.1 VISÃO GERAL DO SISTEMA ....................................................................... 56
4.2 ANÁLISE DE REQUISITOS ........................................................................... 57
4.2.1 Requisitos Funcionais ..................................................................................... 57
4.2.2 Requisitos Não Funcionais ............................................................................. 58
4.3 MODELAGEM DO SISTEMA ........................................................................ 58
4.3.1 Diagrama de casos de uso ............................................................................... 58
4.3.2 Diagrama de Blocos ........................................................................................ 60
4.3.3 Diagrama de Estados ...................................................................................... 61
4.3.4 Conexões de Hardware ................................................................................... 62
4.4 DETALHAMENTO DO DESENVOLVIMENTO......................................... 64
4.4.1 Bibliotecas Utilizadas ...................................................................................... 64
4.4.2 Desenvolvimento do Protótipo ....................................................................... 67
4.5 EXPERIMENTO ............................................................................................... 69
4.6 IDENTIFICAÇÃO DOS PARTICIPANTES ................................................. 69
4.6.1 Fonoaudióloga ................................................................................................. 69
4.6.2 Aluno A ............................................................................................................ 69
4.6.3 Aluno B ............................................................................................................. 70
4.7 ESTUDO DE CASO .......................................................................................... 71
4.8 RESULTADOS .................................................................................................. 72
5 CONCLUSÕES .................................................................................... 75
5.1 TRABALHOS FUTUROS ................................................................................ 77
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 79
APÊNDICE A - TCLE ............................................................................. 83
APÊNDICE B – Questionário aplicado ................................................. 99
1
INTRODUÇÃO
A evolução da ciência e da tecnologia pode ser considerada como a grande responsável pelo
desenvolvimento da sociedade atual, seu status de globalização e qualidade de vida. Em busca de
uma atuação substancial do conceito de cidadania, fazem-se necessárias novas conquistas sociais
que priorizem a melhoria da qualidade de vida, com incremento para as pessoas com deficiência.
Em se tratando da pessoa com deficiência, mais especificamente deficiências neuromotoras, não
apenas a garantia de acesso (como eliminação de barreiras físicas), mas um conjunto de ações que
favoreçam a utilização dos serviços existentes na sociedade, através de procedimentos e recursos
capazes de maximizar a funcionalidade, a segurança e o bem estar dos portadores devem ser
priorizados.
Pensando nesse contexto, a Tecnologia Assistiva objetiva favorecer a inclusão de pessoas
portadoras de deficiências através do suporte tecnológico, servindo de estímulo na superação das
dificuldades de adaptação e inclusão social.
A Tecnologia Assistiva é uma área do conhecimento, de característica interdisciplinar, que
engloba produtos, recursos, metodologias, estratégias, práticas e serviços que objetivam promover a
funcionalidade, relacionada à atividade e participação de pessoas com deficiência, incapacidades ou
com mobilidade reduzida, visando sua autonomia, independência, qualidade de vida e inclusão
social (CORDE/SEDH/PR, 2007).
Nesse contexto, as interfaces computacionais adaptadas ganham espaço, fornecendo meios
alternativos de comunicação para as pessoas portadoras de deficiência. Nessa ótica, podem ser
definidas interfaces ‘tangíveis’, ou TUI, que promovem a interação das pessoas com o sistema
digital através de dispositivos físicos (Fishkin, 2004).
Dispositivos capazes de receber as interações do usuário com as aplicações computacionais,
implementam conceitos de TUI e correspondem a uma solução para as limitações naturais das
Interfaces Gráficas de Usuário (GUI – Graphical User Interface), como por exemplo, a
impossibilidade de se controlar um objeto da interface gráfica que não esteja visível no display, ou
ainda as dificuldades em se tornar uma tarefa colaborativa num mesmo dispositivo, em termos de
interação, já que as GUI permitem que se dê apenas uma ordem por vez ao computador. As
interface tangíveis (TUI) definem que objetos reais podem ser interpretados como entradas para o
2
sistema, e através desta ligação e das interações do usuário com o objeto real, fornecem dados para
a interface, manipulando a informação digital.
Dentro deste contexto, este trabalho propõe a criação de um protótipo de prancha de
comunicação usando os conceitos de interfaces tangíveis, para auxiliar na comunicação de crianças
com deficiência neuromotora, de forma interativa e divertida, utilizando sensores e atuadores. A
interação promovida permitiria que a criança através de um controle (nunchuck) realize a interação
com as figuras contidas nessa prancha da forma que a mesma identifique através de sons as figuras
selecionadas. O protótipo possui ainda cartões RFID (Radio Frequency Identification Device)
contendo figuras, permitindo, através da identificação por rádio frequência destes cartões, que o
protótipo emita os sons desejados.
Salienta-se que este Trabalho de Conclusão de Curso foi aplicado em forma de estudo de
caso, na Fundação Catarinense de Educação Especial - FCEE, uma instituição de caráter
beneficente, cuja missão é produzir e difundir o conhecimento cientifico e tecnológico referente a
educação especial, implementando a política dessa área no Estado de Santa Catarina (FCEE, 2008).
A Fundação é composta de Centros de atendimentos especializados, dentre eles o CENER – Centro
de Reabilitação Ana Maria Philippi, no qual foi aplicado o estudo. O centro também é responsável
pelo processo de reabilitação das pessoas com deficiência neuromotora, prestando o atendimento de
reabilitação como uma ação terapêutica que, numa perspectiva educacional inter e multidisciplinar,
visa o desenvolvimento global do educando, no que se refere às suas interações funcionais,
psíquicas e sociais, tendo como objetivo principal aperfeiçoar o desempenho funcional nas
atividades cotidianas e o alcance da independência, através da utilização de adaptações e recursos
de Tecnologia Assistiva.
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA
No CENER a Fonoaudiologia e a Terapia Ocupacional estão voltadas a orientar, de forma
individual, o desempenho das atividades realizadas pelas crianças, desde as mais simples às mais
complexas, podendo identificar assim, as potencialidades, necessidades e dificuldades das crianças
portadoras de deficiência neuromotoras nas atividades da vida cotidiana. Porém, a maioria das
soluções de Tecnologia Assistiva empregadas atualmente a Fundação Catarinense de Educação
Especial faz uso de materiais pedagógicos adaptados, em sua maioria, importados.
3
Assim, com este trabalho, pretende-se auxiliar na mediação da comunicação em crianças
portadoras de deficiência neuromotora, através do projeto de uma interface eletrônica que objetiva
contribuir na motivação e o melhor desempenho na comunicação das crianças portadoras de
Paralisia Cerebral, que apresentem dificuldade temporária ou definitiva de ordem física, sensorial
e/ou perceptiva, quando comparado às tradicionais técnicas empregadas, tal como os cartões de
contexto. Dessa forma a hipóteses de pesquisa buscou verificar se a prancha de comunicação
desenvolvida contribui de fato na melhoria desse processo.
1.1.1 Solução Proposta
Este trabalho propôs a utilização do conceito de Tecnologia Assistiva, somada ao conceito
de interfaces ‘tangíveis’, explorando a tecnologia dos microcontroladores, a qual pode ser usada de
forma criativa como ferramenta de auxilio na comunicação de crianças portadoras de deficiências
neuro-motoras. Para a solução proposta foi utilizado o Arduino, que é uma plataforma de
desenvolvimento de hardware e software livre, com aceso a inúmeras bibliotecas de suporte à
programação de periféricos. Com isso foi possível criar uma ferramenta acessível de baixo custo,
flexível e simples de ser utilizada por educandos e educadores. A ideia é que o protótipo projetado
possa ser usado como dispositivo lúdico, de apoio, pelos profissionais de fonoaudiologia da
educação especial.
1.1.2 Delimitação de Escopo
Foi proposto o desenvolvimento de uma ferramenta de Tecnologia Assistiva de apoio ao
profissional de Fonoaudiologia. A ferramenta consiste em uma prancha de comunicação eletrônica
microcontrolada, usando a plataforma Arduino, limitada ao uso de um sensor de RFID (Radio
Frequency Identification Device) e um controle nunchuck. O protótipo usa esses recursos para
identificar figuras e desenhos impressos em cartões magnéticos, permitindo uma interação direta
com a prancha de comunicação. A eficiência da solução foi comparada à técnica tradicional dos
cartões de contexto e não considerou a comparação com outras soluções mais sofisticadas. Cabe
destacar que o projeto não substitui de forma alguma o trabalho desenvolvido pelo profissional de
fonoaudiologia, tendo como o intuito criar uma ferramenta de apoio ao trabalho deste profissional.
4
1.1.3 Justificativa
A Tecnologia Assistiva, vem sendo muito difundida em todo o mundo por ser composta de
um conjunto de recursos e serviços que ajudam a ampliar e até capacitar as pessoas em suas
habilidades funcionais, provendo maior independência e inclusão social. Com o estudo na Fundação
Catarinense de Educação Especial – FCEE , especificamente no Centro de Atendimento
Especializado CENER (Centro de Reabilitação Ana Maria Philippi), poderá ser aplicado o projeto
como uma ferramenta de apoio para o profissional de fonoaudiologia no atendimento as crianças
com deficiência neuromotora.
O estudo proposto baseado no Arduino é viável, pois trata-se de uma plataforma de
desenvolvimento de baixo custo, que possui uma arquitetura aberta e programação baseada em
software livre. Há uma grande equipe de desenvolvedores e pessoas no mundo que utilizam essa
tecnologia. Estas características o tornam viável funcional e economicamente para esta aplicação.
Os recursos dessa tecnologia (Arduino), abrangem tipos de dispositivos baseado em
sistemas computadorizados, onde estão incluídos os brinquedos e computadores, até roupas
adaptadas, software e hardwares especiais, que compõem o foco da acessibilidade. Neste foco,
também estão inclusos dispositivos para adequação da postura, recursos para mobilidade manual e
elétrica, equipamentos de comunicação alternativa, chaves e acionadores especiais, aparelhos de
escuta assistida, auxílios visuais, materiais protéticos e milhares de outros itens confeccionados ou
disponíveis comercialmente (SCHIRMER, 2004).
A complexidade do projeto consiste em encontrar a forma adequada de interação da criança
com deficiência neuromotora com o protótipo a ser desenvolvido.
O presente trabalho justifica-se pela carência de soluções nacionais que tragam um aumento
efetivo na qualidade da comunicação de crianças com deficiência motora severa e ausência de fala.
No caso da FCEE, por exemplo, cabe uma explanação breve sobre o trabalho realizado com uma
das crianças lá atendidas. Essas crianças são portadoras de grave deficiência motora, além de não
possuir fala articulada. A estratégia adotada pela FCEE para a comunicação baseia-se nos cartões de
contexto, através de duas abordagens:
a) pasta personalizada com os cartões relacionados ao cotidiano da criança;
5
b) um software que exibe no computador cartões semelhante àqueles apresentados na pasta
do aluno.
Na pasta o aluno aponta com as mãos para indicar o que deseja comunicar (por exemplo:
dizer bom dia, dizer se brincou no final de semana, com quem, em que dia, etc.). Entretanto, é
visível que este processo, por ser demorado em virtude da deficiência motora, é demasiado
desestimulante para o aluno, pois requer uma série de movimentos para tentar levar a mão na
direção do cartão que deseja selecionar para comunicar-se, nem sempre obtendo êxito nesta tarefa.
Ocorre amiúde que esta sequência de atividades é repetida diversas vezes para a criança
conseguir dizer se o seu final de semana foi bom ou ruim, por exemplo. Ou seja, há uma mescla de
dois fatores de desestímulo para a criança: a) demora em conseguir comunicar e b) dependência de
terceiros para manusear os artefatos que auxiliam na comunicação.
Estes problemas podem ser minimizados com a inserção de dispositivos que auxiliem as
crianças neste processo de comunicação, reduzindo o tempo das atividades e as intervenções dos
educadores. O próprio cartão de contexto já é um recurso que melhora muito este processo, mas
acredita-se que é possível melhorar ainda mais.
Frente à realidade vivenciada pelas crianças assistidas pela FCEE, em conjunto com as
vantagens que podem ser obtidas com a inclusão de artefatos robóticos para auxílio na
comunicação, acredita-se que este trabalho pode representar uma importante ferramenta para
melhoria da comunicação de crianças com deficiência motora e ausência de fala.
A pesquisa realizada oportuniza a universidade acrescentar mais uma fonte de informação
em seus arquivos para acadêmicos e pesquisadores interessados na área. Também representa uma
maneira da universidade cumprir sua missão institucional, ou seja, produzir e socializar o
conhecimento pelo ensino, pesquisa e extensão, estabelecendo parcerias solidárias com a
comunidade, em busca de soluções coletivas para problemas sociais.
1.2 OBJETIVOS
Esta seção formaliza os objetivos do trabalho, conforme descrito a seguir.
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1.2.1 Objetivo Geral
Desenvolver uma prancha de comunicação eletrônica, baseada em um microcontrolador
Arduino, com o objetivo de auxiliar na comunicação de crianças portadoras de deficiência
neuromotora, de forma lúdica e motivadora.
1.2.2 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos deste trabalho são:
a) Pesquisar as tecnologias e soluções de Tecnologia Assistiva voltadas para a mediação da
comunicação em crianças portadoras de deficiência neuromotora;
b) Avaliar os dispositivos disponíveis para captura e atuação, como interface tangível;
c) Projetar o hardware, que será utilizado na aplicação;
d) Implementar o sistema, integrando hardware e firmware; e
e) Avaliar o protótipo desenvolvido na Fundação Catarinense de Educação Especial –
FCEE especificamente no Centro de Atendimento Especializado CENER - Centro de
Reabilitação Ana Maria Philippi.
1.3 METODOLOGIA
Segundo Oliva, Barros e Zabatiero (2012), uma metodologia de pesquisa consiste em um
conjunto de procedimentos utilizados para a investigação do objeto da pesquisa. Neste contexto,
segundo os autores, a metodologia deve ter uma relação bastante estreita com o objetivo da
pesquisa, agindo como ferramenta capaz de resolver os problemas da pesquisa.
Na visão de Wazlawick (2009), em relação a um método de pesquisa, este consiste numa
sequência de passos necessários para demonstrar que o objetivo proposto foi atingido, ou seja, se os
passos definidos no método forem executados, os resultados obtidos deverão ser convincentes.
Afirma, ainda, que o método deve indicar os artifícios utilizados para atingir os objetivos, como
construção de protótipos e/ou modelos teóricos e experimentos realizados.
7
A presente pesquisa pode ser classificada como uma Pesquisa Exploratória, cujo método
envolve estudos de caso em que haverá a intervenção do pesquisador (modificação das práticas
cotidianas) e a coleta de dados, a fim de confirmar as hipóteses de pesquisa. Segundo Jung (2003),
uma Pesquisa Exploratória tem por finalidade a descoberta de práticas ou diretrizes que precisam
ser modificadas, através da coleta de dados sobre um fenômeno de interesse, inspirando ou
sugerindo uma hipótese explicativa. Complementando Silva & Meneses (2001) afirmam que a
pesquisa envolve entrevistas com pessoas experientes no problema pesquisado, assumindo
geralmente a forma de pesquisa bibliográfica e estudos de caso.
1.3.1 Metodologia da Pesquisa
Ao presente trabalho aplica-se o Método Indutivo, pois, a partir de intervenções realizadas
no cotidiano das crianças escolhidas para o experimento, será possível observar um determinado
nível de melhoria no processo de comunicação. A intervenção mencionada consiste na inclusão de
artefatos customizados para melhorar pontualmente determinada atividade da criança. Tais
atividades podem ser escolares ou lúdicas, a depender das recomendações dos profissionais da
FCEE, bem como da aceitação das soluções por parte das crianças.
1.3.2 Procedimentos Metodológicos
Este projeto foi executado em cinco etapas, que correspondem à pesquisa bibliográfica,
modelagem da solução e implementação:
a) Pesquisa bibliográfica: tem como objetivo enumerar as soluções existentes para
comunicação de crianças com deficiência motora severa e ausência de fala, de modo a
explicitar suas deficiências e formar uma base sobre a qual serão construídas as soluções
deste trabalho;
b) A etapa de modelagem busca definir os requisitos do sistema e a criação de um modelo
conceitual capaz de definir quais componentes de hardware e software serão utilizados
no projeto;
c) Durante a etapa de implementação será desenvolvido a ferramenta proposta com base
nos modelos conceituais obtidos na etapa anterior;
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d) A etapa de testes se faz necessária para verificar se os requisitos levantados na etapa de
modelagem foram atingidos. O sistema produzido será testado no estudo de caso na
FCEE; e
e) A documentação tem como objetivo registrar toda a pesquisa realizada para a
elaboração deste trabalho, de modo que sirva como base para futuras pesquisas nesta
área e se dará durante todo o período de execução deste trabalho.
O trabalho foi finalizado com a realização de testes preliminares do protótipo no Centro de
Atendimento Especializado CENER, da FCEE.
9
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Para o desenvolvimento do projeto é necessário entender alguns conceitos de Tecnologia
Assistiva, por isso buscou-se através da fundamentação teórica um embasamento cientifico que
apresentasse sustentação para a pesquisa realizada.
As tecnologias envolvem todas as atividades humanas, elas se encontram presentes em
qualquer área de estudo. O termo tecnologia extrapola o mero artefato físico englobando também o
uso e conhecimento de ferramentas, técnicas, métodos e sistemas de organização ou de produção de
objetos (PASSERINO, 2010).
Neste capítulo será apresentado o conceito de Tecnologia Assistiva. Em seguida serão
apresentadas algumas modalidades e classificações definidas por categorias, necessários para a
realização deste trabalho de conclusão de curso.
2.1 TECNOLOGIA ASSISTIVA
Dentre as inúmeras abordagens que podem ser feitas ao tema pode-se focar à tecnologia
voltada para o apoio à pessoa com deficiência, denominada genericamente Tecnologia Assistiva
(TA).
A Tecnologia Assistiva é um termo utilizado para identificar todo o arsenal de recursos e
serviços que contribuem para proporcionar ou ampliar habilidades funcionais de pessoas com
deficiência e consequentemente promover maior independência e inclusão social. É também
definida como uma ampla gama de equipamentos, serviços, estratégias e práticas concebidas e
aplicadas para diminuir os problemas encontrados pelos indivíduos com deficiências (COOK &
HUSSEY, 1995).
O objetivo da aplicação de uma Tecnologia Assistiva é proporcionar à pessoa com
deficiência maior independência, qualidade de vida e inclusão social, através da ampliação de sua
comunicação, mobilidade, controle de seu ambiente, habilidades de seu aprendizado, trabalho e
integração com a família, amigos e sociedade (PASSERINO, 2010).
A Tecnologia Assistiva é composta de recursos e serviços. Os recursos são todo e qualquer
item, equipamento ou parte dele, produto ou sistema fabricado em série ou sob medida utilizada
10
para aumentar, manter ou melhorar as capacidades funcionais das pessoas com deficiência. Os
Serviços são definidos como aqueles que auxiliam diretamente uma pessoa com deficiência a
utilizar os recursos (PASSERINO, 2010).
2.2 CATEGORIAS DE TECNOLOGIA ASSISTIVA
Ao apresentar uma classificação de TA, definida por categorias, destaca-se que a sua
importância está no fato de organizar a utilização, prescrição, estudo e pesquisa de recursos em TA.
Segundo a ISO 9999:2007 classifica as ajudas técnicas ou Tecnologia Assistiva em onze
modalidades diferentes (ASSISTIVA, 2012).
Auxilio para a Vida Diária
Materiais e produtos que favorecem desempenho autônomo e independente, conforme
Figura 1, em tarefas rotineiras ou facilitam o cuidado de pessoas em situação de dependência de
auxilio, nas atividades como se alimentar, cozinhar, vestir-se, tomar banho e executar necessidades
pessoais.
Figura 1. Auxílio vida diária
Fonte: Adaptado de Click (2012).
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CAA - Comunicação Aumentativa e Alternativa
Destinada a atender pessoas sem fala ou escrita funcional ou em defasagem entre sua
necessidade comunicativa e sua habilidade em falar e/ou escrever. Recursos como as pranchas de
comunicação ilustradas na Figura 2, construídas com simbologia gráfica, letras ou palavras escritas,
são utilizados pelo usuário da CAA para expressar suas questões, desejos, sentimentos,
entendimentos. A alta tecnologia dos vocalizadores (prancha com produção de voz) ou o
computador com softwares específicos garantem grande eficiência a função comunicativa.
Figura 2. CAA
Fonte: Adaptado de click (2012).
Recursos de Acessibilidade ao Computador
É o conjunto de recursos de hardware e software, especialmente idealizado para tornar o
computador acessível, no sentido de que possa ser utilizado por pessoas com privações sensoriais e
motoras. A Figura 3 ilustra alguns exemplos de equipamentos de entrada: os teclados modificados,
os teclados virtuais com varreduras, mouses especiais e acionadores diversos, softwares de
reconhecimento de voz e ponteiras de cabeça.
12
Figura 3. Recursos de acessibilidade ao computador
Fonte: Adaptado de Schirmer (2004).
Sistemas de Controle de Ambiente
Sistemas eletrônicos que permitam as pessoas com limitações motoras, controlar
remotamente aparelhos eletroeletrônicos (Figura 4), sistemas de segurança, entre outros, localizados
em seu quarto, sala, escritório, casa e arredores.
Figura 4. Representação de controle de ambiente
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
13
Projetos Arquitetônicos para Acessibilidade
Adaptações estruturais e reformas na casa e/ou ambiente de trabalho, através de rampas,
elevadores, pisos táteis, adaptações em banheiros (Figura 5) entre outras, que retiram ou reduzem as
barreiras físicas, facilitando a locomoção da pessoa com deficiência.
Figura 5. Projeto arquitetônico para acessibilidade
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
Órteses e Próteses
Troca ou ajuste de partes do corpo, faltantes ou de funcionamento comprometido, por
membros artificiais ou outros recurso ortopédicos como ilustrado na Figura 6 (talas, apoios etc.).
Incluem-se os protéticos para auxiliar nos déficits ou limitações cognitivas, como os gravadores de
fita magnética ou digital que funcionam como lembretes instantâneos.
Figura 6. Órteses e próteses
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
14
Adequação Postural
Adaptações para cadeira de rodas ou outro sistema de sentar visando o conforto e
distribuição adequada da pressão na superfície da pele (almofadas especiais, assentos e encostos
anatômicos), bem como posicionadores e contentores (Figura 7) que propiciam maior estabilidade e
postura adequada do corpo através do suporte e posicionamento de tronco/cabeça/membros.
Figura 7. Adequação Postural
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
Auxílios de Mobilidade
Como ilustrado na Figura 8, cadeiras de rodas manuais e motorizadas, bases móveis,
andadores, scooters de 3 rodas e qualquer outro veículo utilizado na melhoria da mobilidade
pessoal.
Figura 8. Auxílios de mobilidade
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
15
Auxilio para Cegos ou Pessoas com Visão Sub-normal
Equipamentos que visam a independência das pessoas com deficiência visual na realização
de tarefas como: consultar o relógio (Figura 9) , usar calculadora, verificar a temperatura do corpo,
identificar se as luzes estão acesas ou apagadas, cozinhar, identificar cores e peças do vestuário,
verificar pressão arterial, identificar chamadas telefônicas, escrever, ter mobilidade independente,
etc.
Figura 9. Auxilio para cegos ou pessoas com visão sub-normal
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
Auxílio para Pessoas com Surdez ou com Déficit auditivo
Auxílios que incluem vários equipamentos (infravermelho, FM), aparelhos para surdez,
telefones com teclado teletipo (Figura 10), sistemas com alerta táctil-visual, entre outros.
Figura 10. Auxilio para pessoas com surdez ou com déficit auditivo
Fonte: Adaptado de Click (2012).
16
Adaptações em Veículos
Acessórios e adaptações que possibilitam a condução do veículo, elevadores para cadeiras
de rodas (Figura 11), camionetas modificadas e outros veículos automotores usados no transporte
pessoal.
Figura 11. Adaptações em veículos
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
Embora este trabalho seja focado na categoria Comunicação Alternativa e Aumentativa, o
conhecimento das outras categorias, e os seus recursos, é de vital importância para melhor conhecer
o universo da deficiência neuromotora, a qual se enquadra nas diferentes categorias abordadas,
inclusive pela presença de deficiências múltiplas nas crianças estudadas.
2.3 PARALISIA CEREBRAL
Em particular, interessa a esta pesquisa um tipo de Tecnologia Assistiva focada no
desenvolvimento da comunicação, atendendo assim pessoas que apresentam deficiência
neuromotora.
Segundo dados do IBGE no Brasil, os deficientes físicos representam 11% da população e
há em torno de 2 milhões de portadores de paralisia cerebral. Destaca-se que exista em torno de
17.000 novos casos de paralisia cerebral ao ano (IBGE, 2012).
Um estudo realizado com 100 crianças com paralisia cerebral, aplicando um teste para medir
a inteligência, mostrou que em 45% dessas crianças, o QI (Quociente de Inteligência) estava abaixo
17
de 70 e 28% delas, encontrava-se acima de 90. Esses dados foram comparados com o QI médio de
crianças hígidas que é de 68 (VALENTE, 1987). Portanto, crianças portadoras de paralisia cerebral
podem ser beneficiadas com o desenvolvimento de novas ferramentas que auxiliem na
comunicação.
Pessoas com deficiência neuromotora têm dificuldades em desempenhar atividades que
contribuam para seu desenvolvimento neuropsicomotor. As lesões no sistema nervoso central
acarretam em comprometimento da área motora, sensorial e/ou cognitiva da pessoa (OLIVEIRA,
2005).
Este complexo de disfunções motoras e de comunicação é frequentemente encontrado em
pessoas portadoras de Paralisia Cerebral (PC). Segundo Levitt (2001), o termo PC (Paralisia
Cerebral) é o nome comumente usado para um grupo de condições caracterizadas por disfunção
motora em razão de uma lesão cerebral não progressiva no início da vida. Esta lesão cerebral pode
ser responsável também por distúrbios dos sentidos, especiais da visão e da audição, anormalidades
da fala e linguagem.
Neste contexto, pessoas que não conseguem desenvolver a fala estão sujeitas a uma sorte de
dificuldades para expressar suas vontades, e precisam recorrer a meios alternativos de comunicação.
Para Nunes (2005), todas as formas de comunicação utilizadas para substituir, complementar ou
potencializar a comunicação oral são compreendidas como recursos de comunicação alternativa. A
Comunicação Alternativa envolve o uso de gestos manuais, expressões faciais e corporais, símbolos
gráficos, voz digitalizada ou sintetizada, dentre outros como meios de efetuar a comunicação face a
face de indivíduos incapazes de usar a linguagem oral.
2.4 A QUESTÃO DA USABILIDADE NA CAA
Dentro do universo das Tecnologias Assistivas, destaca-se a Comunicação Aumentativa e
Alternativa (CAA) como um meio alternativo para o estabelecimento da comunicação com pessoas
não oralizadas.
A Comunicação Aumentativa e Alternativa é composta por um conjunto de técnicas para o
desenvolvimento da oralidade e letramento em pessoas que apresentam déficits de linguagem
(ASHA, 2010).
18
Especificamente o nível em que a linguagem está prejudicada define se a comunicação é
Aumentativa ou Alternativa. Em caso da pessoa não dispor de outra forma de comunicação, tem-se
a Comunicação Alternativa, em se tratando de deficiência parcial, onde a pessoa dispõe de meios
para a comunicação, e estes são insuficientes para gerar trocas sociais, tem-se o que é conhecido por
Comunicação Aumentativa (SCHIRMER, 2004).
A atuação do CAA como aumentativa ou mesmo alternativa, tem a finalidade de
proporcionar as pessoas portadoras de deficiência neuromotora diversas formas de estabelecer a
comunicação.
Segundo Tetzchener e Martinsen (2000) a CAA auxilia pessoas de todas as idades,
abrangendo três grupos principais:
• Grupo com necessidade de um meio de expressão: apresentam uma grande diferença
na capacidade de compreender e produzir a fala.
• Grupo com necessidade de uma linguagem alternativa: onde a CAA é vista como um
recurso permanente, substituidora definitiva da linguagem falada. As pessoas deste
grupo caracterizam-se por usar pouco ou de não utilizar a fala como comunicação
oral.
• Grupo com necessidade de uma linguagem de apoio: este grupo se divide em duas
partes, a primeira onde as pessoas se utilizam da CAA como um passo para a
aquisição da linguagem num processo transitório. A segunda parte do grupo inclui
crianças e adultos que embora tenham aprendido a falar, tem dificuldades e não
conseguem se fazer compreender.
Atualmente, com o rápido e constante desenvolvimento da informática, o computador
passou a ser utilizado como ferramenta para auxiliar pessoas com deficiências físicas e motoras.
Entretanto, técnicas especiais de acesso ao computador devem ser utilizadas. Para
tanto, hardwares e softwares são adaptados para atender às necessidades especiais desses usuários.
Na sequência serão apresentados os sistemas simbólicos de comunicação.
19
2.5 SISTEMAS SIMBÓLICOS DE COMUNICAÇÃO
As imagens tem uma posição importante como ferramenta simbólica de comunicação. Os
símbolos, conforme já visto, podem ser estabelecidos a partir de imagens fotográficas, figuras
desenhadas pelos mediadores ou pelos sujeitos, ou figuras obtidas por outros meios. Porém, existem
conjuntos de imagens desenhadas a partir de um mesmo padrão. Dentre o conjunto dos sistemas
simbólicos, são descritos a seguir os três mais utilizados.
2.5.1 Sistema Bliss
Constituído por signos ideográficos, foi criado por Charles Bliss entre as décadas de 40 e 60
do século XX, com a intenção de estabelecer um sistema de linguagem universal (VERZONI,
2012). Em meados da década de 70, este sistema foi adaptado para o uso com crianças com
distúrbios neuro-motores que não manifestavam a fala (VERZONI, 2012).
O Bliss, constitui-se de 100 signos básicos que podem ser combinados entre si, formando
novas palavras (TETZCHENER & MARTINSEN, 2000). As combinações feitas no Bliss adquirem
seus significados a partir da união dos diferentes conteúdos que trazem cada um dos signos,
permitindo assim a formação de conceitos abstratos. A modo de exemplo a Figura 12 mostra o
conceito “mãe” que surge a partir da união dos signos “mulher” + “proteção”.
Figura 12. Conceito de sistema Bliss
Fonte: Adaptado de Schirmer (2004).
O público-alvo para o uso do Bliss são pessoas com deficiências linguísticas, mas que
apresentam preservadas suas capacidades intelectuais.
20
2.5.2 Sistema PIC
Pictogram Ideogram Communication (PIC), desenvolvido por Maharaj, conta com desenhos
pictográficos em branco com um fundo preto (Figura 13). Estes símbolos buscam estabelecer um
representação direta dos mesmos.
Figura 13. Símbolos em PIC
Fonte: Adaptado de Schirmer (2004).
Este sistema conta com cerca de 13.000 signos (TETZCHNER & MARTINSEN, 2000).
Embora o PIC seja mais facilmente compreensível do que o Bliss, a rigidez de seus signos (que não
se combinam entre si para a formação de novos conceitos) faz com que o sistema seja mais limitado
em termos do que se é capaz de expressar a partir do mesmo.
Passerino (2010) afirma que o PIC é recomendado para indivíduos que apresentam alguma
limitação visual, ou dificuldades na discriminação de figura e fundo.
2.5.3 Sistemas PCS
Picture Communication symbols (PCS) foi desenvolvido pela fonoaudióloga Roxana Mayer
Johnson em meados de 1981, como forma de promover a CAA entre adultos e crianças. Atualmente
conta com mais de 6.000 símbolos coloridos ou em preto e branco, é um dos sistemas mais usados
no mundo (SCHIRMER, 2004).
A Figura 14 mostra um exemplo de uma prancha de comunicação construída com PCS.
Tetzchner e Martinsen (2000) salientam a facilidade de se copiar manualmente este conjunto
simbólico devido à simplicidade de seus traços. Os símbolos gráficos que representam mensagens.
21
O vocabulário de símbolos deverá ser escolhido de acordo com as necessidades comunicativas de
seu usuário e, portanto, as pranchas são personalizadas.
Figura 14. Prancha construída com PCS
Fonte: Adaptado de Assistiva (2012).
Os sistemas simbólicos apresentados podem ser explorados em recursos de baixa tecnologia,
como é o caso dos PCS, constituindo-se elementos representativos em pranchas, álbuns ou cadernos
de comunicação, por exemplo. Além disso, pode-se explorá-los em recursos de alta tecnologia
como é o caso de pranchas de comunicação, vocalizadores e softwares como o Boardmaker1.
Uma forma muito comum de organizar este recurso é chamada de técnica por subdivisão e
níveis. Cada prancha deve ser feita do tamanho e formato necessários e na confecção, são utilizados
materiais variados como folhas de papel, cartolina, isopor, madeira. Uma prancha pode ser feita a
partir de uma página de álbum fotográfico ou pasta com sacos plásticos.
Além das pranchas personalizadas (prancha de comunicação pessoal) existem outras para
múltiplos usuários (ambientes escolares, turma, biblioteca, que acompanha um livro ou jogo). Essas
1 Boardmaker: é um software proprietário, onde contém mais de 4500 simbolos (PCS) que são utilizados para confecção de pranchas de comunicação.
22
pranchas possibilitam um ambiente rico em símbolos para todos que estão no local e podem ser
utilizadas por mais de um usuário de CAA.
Neste trabalho optou-se por utilizar o sistema PCS pela simplicidade e por ser o conjunto
simbólico utilizado na FCEE.
A seguir será apresentada uma breve revisão da tecnologia empregada neste trabalho para
implementar a prancha de comunicação.
2.6 MICROCONTROLADORES
Os microcontroladores são componentes que possuem os três principais elementos da
arquitetura de Von Neumann (CPU, memória e periféricos), integrados em um único componente,
como representado na Figura 15. Tanenbaum se refere aos microcontroladores como “computadores
embutidos” e diz que são “computadores que são embutidos em dispositivos que não são vendidos
como computadores” (TANENBAUM, 2007). Por possuírem a mesma arquitetura que os
computadores comuns, os microcontroladores podem realizar tarefas semelhantes, porém com uma
capacidade de processamento reduzida.
Figura 15. Arquitetura Microcontrolador
Fonte: Adaptado de Tanenbaum (2007).
Os microcontroladores são encontrados em sistemas embarcados, em tipos variados de
dispositivos no mercado como eletrodomésticos, brinquedos eletrônicos, periféricos de
23
computadores e até armamentos militares. Por essa variedade de aparelhos os microcontroladores
possuem um mercado mais amplo que os microprocessadores.
Segundo Tanenbaum (2007), os processadores podem ser classificados em dois tipos: de
propósito geral que consistem apenas em pequenos computadores com atividades comuns ou de
propósito especifico, que possuem uma vertente definida, contendo um conjunto de instruções
específico para alguma atividade (multimídia, cálculos fracionários, etc.). Vahid e Givargis também
define outra classificação, a de aplicação específica, a qual possui uma ALU customizada (VAHID
& GIVARGIS, 1999).
Por possuírem uma arquitetura completa e uma estrutura simplificada, os
microcontroladores podem obter melhor desempenho em tarefas que não demandam muito poder de
processamento, mas trabalham de forma continua, por exemplo, um circuito responsável por
monitorar a temperatura de um ambiente, que precisa obter dados reais em tempo real, porém não
demanda grande capacidade computacional para isto. A estrutura simplificada de um
microcontrolador também permite que seu custo financeiro seja reduzido, podendo ser comprado
por um preço bem abaixo de um microprocessador.
2.7 ARDUINO
O projeto do Arduino teve inicio em 2005 na cidade de Ivrea, na Itália. O objetivo inicial era
desenvolver uma ferramenta de baixo custo e de fácil manuseio, já que estas eram duas fortes
limitações que impediam muitos estudantes e pesquisadores de iniciarem atividades relacionadas à
robótica em seus laboratórios. O projeto Arduino foi concebido segundo o princípio do open source,
onde todos os programas e circuitos são de domínio público (ARDUINO, 2012).
Segundo McRoberts (2011), o Arduino é uma plataforma de computação física de código
aberto, extremamente poderoso e que vem ganhando espaço considerável junto à comunidade
acadêmica, entusiastas e profissionais de informática. Este pequeno computador baseado em uma
placa microcontroladora possui um ambiente próprio para desenvolver o código para a placa.
O Arduino permite capturar informações do meio através de uma série de sensores que
monitoram variações no ambiente, trata a informação convertendo-a para grandezas digitais e na
24
sequência executa comandos pré-definidos pelo desenvolvedor como: monitorar sensores, controlar
motores, mecanismos, uma variedade de luzes, entre outras saídas.
Por ser open-source o Arduino oferece um hardware e software bem flexíveis, ou seja, os
códigos fonte do Arduino ou os esquemáticos ficam disponíveis para que qualquer pessoa possa
modificá-lo de acordo com sua problemática, sem nenhuma cobrança de direitos autorais. Essa
plataforma é regida sob licença GPL (General Public License) e as bibliotecas microcontroladas
C/C++ sob LGPL (Library Public License).
O termo open-source é um conceito de distribuição de software, que estabelece como
fundamento, os princípios de desenvolvimento compartilhado, distribuição na forma de código
fonte e licenciamento gratuito.
A política open-source trouxe muitas vantagens, pois motivou o surgimento de outros
projetos similares que desenvolvem placas com a mesma arquitetura encontrada no Arduino.
Qualquer trabalho desenvolvido em open-source pode ser modificado para atender novas
necessidades, desde que o trabalho derivado seja disponibilizado para a comunidade, também de
forma gratuita. A integridade e notoriedade dos autores é sempre preservada, sendo registrado o
nome de cada um dos colaboradores nas versões futuras.
Em relação a placa do Arduino, sua arquitetura é composta de um microprocessador Atmel
AVR, em particular nos modelos ATmega8, ATmega 168, ATmega 328 e ATmega 1280.
Conforme o microcontrolador utilizado, o Arduino recebe um codinome em italiano (ARDUINO,
2012). A Tabela 1 faz um comparativo com as principais diferenças das placas de Arduino em
relação ao microcontrolador nelas embarcado.
25
Tabela 1. Comparativo das Placas Arduino
ARDUINO Diecimila Duemilanove168 Duemilanove328 Mega Microprocessador ATmega8 ATmega168 ATmega328 ATmega1280 Memória flash 8 K 16 k 32 K 128 K Memória RAM 1 K 1 K 2 K 8 K Memória EEPROM 512 bytes 512 bytes 1 K 4 K Pinos digitais 14 14 14 54 Pinos analógicos 6 6 6 16 Saída PWM 3 6 6 14
Fonte: Adaptado de McRoberts (2011).
As placas dos Arduinos possuem um cristal ou oscilador (relógio simples que envia pulsos
em uma frequência especificada, para permitir sua operação na velocidade correta) e um regulador
de tensão de 5 volts e várias entradas e saídas analógicas e digitais. Os modelos atuais possuem uma
interface USB para conexão com um computador hospedeiro, de onde são enviadas as linhas de
código para o microcontrolador. Nos modelos mais antigos essa conexão é realizada pelo padrão
Serial/RS-232 (MCROBERTS, 2011).
Ainda segundo McRoberts (2011), a linguagem de programação utilizada chama-se
Processing, e é muito semelhante à linguagem de programação C/C++. O modelo utilizado neste
trabalho será o Atmega 1280. Mais detalhes sobre esse microcontrolador serão vistos a seguir.
A modo de curiosidade, os microcontroladores encontrados no Arduino são fabricados pela
empresa Atmel Corporation, especialista na área de semicondutores, com sede em San José, no
estado da Califórnia (USA).
2.7.1 Estrutura do Arduino Mega 1280
Nos parágrafos a seguir serão comentados alguns conceitos e especificações que foram
extraídos do site oficial do Arduino (arduino, 2012).
A plataforma Arduino Mega 1280 utilizada neste projeto (Figura 16) possui um
microcontrolador Atmel AVR (Microcontrolador RISC) Mega 1280 operando a 5V com 8 KBytes
26
de memória RAM (Random Access Memory), 128 KB de memória Flash2 para armazenar
programas com até 4 Kbytes de EEPROM (Electrially-Erasable Programmable Read-Only
Memory) e também para armazenar parâmetros.
Figura 16. Modelo de placa Arduino baseada no microcontrolador Mega 1280,
Fonte: Arduino (2012).
Na placa existem 54 pinos de entradas e saídas digitais para operar com tensões de até 5
Volts (V). Esses pinos podem ser configurados para enviar ou receber pulsos elétricos, dependendo
dos objetivos do sistema. Por padrão, os pinos são configurados como saída, mas essa configuração
pode ser alterada no código fonte.
Os pinos digitais de número 2 à 13 (o que dá um total de 12 portas) possuem saídas do tipo
Pulse-Width Modulation (PWM), um sistema modular que possui diversas aplicações, por exemplo,
no controle de posição e velocidade de dispositivos robóticos.
2 Memória Flash é uma memória do tipo EEPROM, desenvolvida na década de 1980 pela Toshiba, cujos chips são semelhantes ao da Memória RAM, permitindo que múltiplos endereços sejam apagados ou escritos numa só operação e não necessitam de alimentação para manter os dados, são as memórias encontradas principalmente em Pen Drives.
27
Na parte inferior da placa encontram-se quatorze pinos de entradas analógicas (pinos
analógicos). As entradas analógicas trabalham com resolução de 10 bits e compreendem valores de
0 a 1023. Salienta-se que suportam uma tensão máxima de 5V.
Também ficam situados na parte inferior os pinos de saída de energia, que dividem-se em
dois: 5V e 3,3V – ambos para a alimentação de dispositivos externos que venham a ser conectados
ao Arduino. Dois pinos identificados como GND (ground) funcionam como aterramento.
No lado esquerdo da Figura 16 ficam localizadas as entradas de alimentação externa (fonte
de energia de 5V ou USB). Ainda existe um pino descrito como “Vin” que deve ser utilizado em
caso de necessidade de utilizar uma fonte de energia externa. Assim, caso o sistema depois de
pronto fique independente do computador, ou seja, não possua qualquer tipo de interação com o seu
hospedeiro no funcionamento, pode-se optar pela alimentação da placa através de uma fonte de
alimentação de energia de 9V. Porém, se o Arduino estiver constantemente ligado a um computador
hospedeiro, a própria conexão USB se encarregará de manter a placa energizada e em
funcionamento.
A placa também possui um chip da FTDI3 (Future Technology Devices International)
responsável pela conversão de sinais da interface elétrica RS-232 para USB e seis pinos ICSP (In-
Circuit System Programming) para a programação do microcontrolador.
2.7.2 Entradas e Saídas
Cada um dos 54 pinos digitais do microcontrolador Mega 1280 pode ser usado como entrada
ou saída usando as funções pinMode(), digitalWrite() e digitalRead(), da linguagem
de programação Processing. Cada pino pode fornecer ou receber um máximo de 40mA e possui um
resistor pull-up interno (por padrão desconectado, mas pode ser configurado) de 20-50 KΩ. Alguns
pinos têm funções especiais:
3 FTDI (Future Technology Devices International) é uma empresa escocesa criadora de dispositivos semicondutores, especializada em tecnologia USB que desenvolve sistema de conversão de serial RS 232 ou TTL para USB.
28
• Pinos de Comunicação: total de 4 portas seriais, 0 a 3. Usados para receber (RX4) e
transmitir (TX5) dados seriais TTL (Time To Live). Estes pinos são conectados aos pinos
correspondentes do chip serial FTDI USB-to-TTL (ARDUINO, 2012);
• PWM: pinos 2 a 13. Fornecem uma saída digital PWM (Pulse-Width Modulation) de 8-bits
(0-255) usando a função analogWrite(),(ARDUINO, 2012);
• LED: Há um LED conectado ao pino digital 13. Quando o pino está em HIGH o led acende
(ARDUINO, 2012).
Tal como foi mencionado anteriormente, o Arduino Mega tem 16 entradas analógicas, em
cada uma das quais o conversor AD opera com 10 bits de resolução (1024 valores diferentes). Por
padrão elas medem tensões de 0 a 5 volts, sendo possível mudar a referência de tensão analógica
(por default zero Volts) através do pino AREF (Analog Reference) e a função analogReference().
Alguns pinos com funcionalidades especiais são:
• I2C: Pino 20 (SDA) e pino 21 (SCL). Fornecem suporte à comunicação I2C (TWI) usando
a biblioteca Wire (documentação no site do Wiring).
• AREF: Voltagem de referência para as entradas analógicas. Usados com analogReference().
(ARDUINO, 2012).
2.7.3 Sobrecarga no USB
O Arduino Mega 1280 tem um polifusível que protege a porta USB do computador contra
curto-circuito e sobre-corrente. Apesar da maioria dos computadores possuírem proteção interna
própria, esse fusível proporciona uma proteção extra. Assim, caso mais de 500 mA forem aplicados
na porta USB, o fusível irá automaticamente interromper a conexão até que o curto ou a sobrecarga
seja removida.
4 Pinos RX (receptor) responsáveis por receber sinais. 5 Pinos TX (transmissor) responsáveis enviar sinais.
29
2.7.4 Comunicação entre a Plataforma e o Computador
A transferência dos dados para o microcontrolador é realizada emulando uma conexão
virtual RS-232. Como o Arduino Mega 1280 não possui interface elétrica de padrão RS-232, é
necessário instalar programas e drivers relacionados para a conversão RS-232 (e do protocolo
UART) para sinais USB, permitindo que hardwares de tecnologia antiga sejam compatíveis com
computadores modernos.
O circuito integrado responsável pela conversão do protocolo RS-232 para a tecnologia USB
é o FTDI FT232RL, que executa a comunicação de dados entre o computador e o processador da
plataforma, Atmega1280. O mesmo faz a gestão da comunicação de dados FIFO (First In, First
Out) e das colisões de mensagens.
2.7.5 ICSP
O ICSP (programação serial Em-Circuito ou, do idioma inglês, In-Circuit System
Programming) é uma tecnologia que permite que circuitos integrados que já estão montados e
devidamente soldados nas placas sejam programados.
No Arduino, o ICSP permite que os microcontroladores ATmega1280 sejam programados
diretamente com instruções AVR6 sem a necessidade de se utilizar uma IDE (Integrated
Development Environment) do Arduino. Neste caso, é possível programar o ATmega1280 da
mesma forma que o fabricante programou o Arduino com o bootloader. O bootloader ajuda ao
Arduino a entender seus programas e executá-los, uma vez que tenham sido carregados para o
Arduino.
Também, ICSP permite que proprietários de plataformas Arduino façam upgrades em seus
dispositivos quando a equipe de Desenvolvimento do Projeto Arduino disponibiliza atualizações. O
ICSP também permite que a própria equipe do Arduino faça atualizações de última hora no
bootloader da placa antes de enviá-la ao cliente.
6 AVR é um microcontrolador de chip único desenvolvido pela Atmel em 1996. A empresa diz que o nome não é um acrônimo e não tem nenhum significado em especial e nunca deram uma resposta definitiva sobre o assunto.
30
2.7.6 Bootloader
O bootloader é um pequeno programa que roda na memória flash do microcontrolador
AVR, que nunca é sobrescrito e é inicializado assim que a plataforma é energizada. O Arduíno
precisa de um bootloader a fim de programar seus esboços (sketches) e transferir o código através
de uma comunicação serial/USB. O trabalho do bootloader é ler dados do programa do UART
(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) e escrevê-los na Flash interna do microcontrolador.
O AVR ATmega 1280 é fabricado e vendido sem o código na memória Flash. O código pode ser
carregado através dos 6 pinos reservados ao ISP, usando um programador ISP para
microcontroladores AVR.
Para o Arduíno, o ISP é usado somente uma vez (no momento que é fabricado) - para
carregar o bootloader. Na inicialização, o bootloader é executado e comunica-se com a porta serial
(Pinos TX e RX).
Após abordadas as questões relevantes ao hardware da plataforma Arduino serão abordadas
as particularidades da programação.
2.8 IDE DA PLATAFORMA ARDUINO
O IDE (Integrated Development Enviroment) do Arduino é a ferramenta que permite o
desenvolvimento dos programas que serão executados na placa Arduino. Desenvolvida pela mesma
equipe que desenvolveu o hardware, o IDE segue o mesmo princípio open-source, todo o código
fonte (desenvolvido em linguagem Java) está disponível para download no site oficial
(MCROBERTS, 2011).
Dentro do IDE do Arduino existe um compilador que realiza as análises léxicas, sintáticas e
semânticas no qual o código foi digitado e sinaliza os possíveis erros. Esses arquivos de códigos
fonte gerados pelo Arduino são chamados de sketchs. Com o software do IDE aberto o
desenvolvedor faz o upload dos sketchs para a placa Arduino. Durante o upload o compilador
converte os sketch em arquivos assembly e transfere para a placa via porta serial.
31
Para desenvolver aplicações utilizando a linguagem Processing7 é utilizado um conjunto de
abstrações, de codinome Wiring. Muitos se referem a este conjunto como linguagem Wiring ou
linguagem Arduino, mas na verdade são somente funções e bibliotecas escritas em C8 e C++9.
O Processing é uma linguagem de programação de código aberto para as pessoas que
querem criar interações entre a interface maquina/homem, desenvolvido inicialmente para servir
como um sketchbook do software e para ensinar os fundamentos da programação de computador
dentro de um contexto visual, Processing igualmente evoluiu em uma ferramenta para gerar trabalho
profissional de qualidade em sua forma final. Atualmente, existem dezenas de milhares de estudantes,
artistas, desenhadores, pesquisadores e entusiastas que utilizam a linguagem Processing para a
aprendizagem, a prototipificação e a produção (REAS, 2010).
Segundo referências acerca da linguagem de programação do Arduino disponíveis no site da
referida plataforma (arduino.cc), os programas em Arduino podem ser divididos em três partes
principais: estrutura, valores (variáveis e constantes) e funções.
Para programar o ATMEGA é preciso definir algumas configurações, como a escolha do
modelo do kit usado e a porta serial (Figura 17) onde está ligado o kit. No caso desse projeto o kit é
o Arduino Mega 1280 e a porta serial a COM3 (a escolha dessa porta pode mudar de um
computador para outro). A Figura 17 ilustra as configurações.
7 Processing é uma linguagem de programação de código aberto para criar imagens, animações e interações. 8 C é uma poderosa linguagem de programação desenvolvida na década de 70 e muito utilizada ainda nos dias de hoje. A principio qualquer programa pode ser escrito em C desde que seguidos seus padrões. 9 C++ é uma linguagem de programação originalmente derivada do C, mas com suporte a programação orientada a objetos.
32
Figura 17. Configurações do kit e porta serial
2.9 INTERFACE DO APLICATIVO DE DESENVOLVIMENTO
Para desenvolver um programa a ser executado no Arduino é necessário utilizar a interface
de desenvolvimento da plataforma. A interface foi desenvolvida em Java e é muito intuitiva. Para
facilitar o entendimento e a funcionalidade de cada botão presente na interface de desenvolvimento
pode ser observada a Figura 18.
33
Figura 18. Ambiente de desenvolvimento Arduino
2.10 CICLO DE DESENVOLVIMENTO
O ciclo de desenvolvimento para o Arduino pode ser observado na Figura 19, onde é
possível visualizar todas as fases necessárias até a execução do programa criado. O mesmo não
difere do ciclo de desenvolvimento de outros microcontroladores.
Figura 19. Ciclo do desenvolvimento para plataforma Arduino
Fonte: Arduino (2012).
34
2.11 ESTRUTURA DO SKETCH DO ARDUINO
A estrutura do código para desenvolver um programa para o Arduino é ilustrada na Figura 20, e
como pode ser observado, é semelhante à estrutura de qualquer código em C ou C++.
Figura 20. Estrutura do Sketch da plataforma Arduino
Fonte: Arduino (2012).
2.12 SENSORES E ATUADORES (SHIELDS)
A plataforma Arduino permite a conexão com módulos de hardware adicionais,
denominados “shields” , que acrescentam funcionalidade à plataforma. Estes acessórios integram
fisicamente as mais diversas tecnologias à plataforma, como por exemplo, conexão Ethernet, WiFi,
Bluetooth, GPS, MP3, MIDI, telas Touchscreen, módulos de reconhecimento de voz, RFID etc.
Neste projeto será usado o modulo Wave-Shield e o modulo RFID ID-20 da Innovation. Outro
atuador que será adaptado a plataforma do Arduino é o controle nunchuck10, que é usado para jogos
como o Nintendo Wii. Os componentes empregados no trabalho são descritas a seguir.
10 Nunchuck é um controle de joystick usado pela plataforma de games Nintendo Wii.
35
2.12.1 Wave-shield
A utilização do wave-shield (Figura 21) permite a utilização facilitada de aplicações que
requerem o uso de áudio. Ele pode reproduzir sinais de até 22 KHz, com 12 bit de resolução, em
arquivos de áudio de qualquer tamanho. Ele possui um DAC embarcado, um filtro e amplificador
para saída de alta qualidade. Os arquivos de áudio são lidos a partir de um cartão SD/MMC, e
o volume pode ser controlado com o potenciômetro disponível na placa.
Figura 21. Placa Wave-Shield
Fonte: Ladyada (2012).
O Wave-Shield possui bibliotecas disponibilizadas no site da comunidade (arduino, 2012).
Basta copiar os arquivos com formato (.WAV) para o cartão SD e conectar o cartão ao Wave-
Shield, e então para reproduzir um som. Podem ser usadas diversas fontes, por exemplo, quando um
botão é pressionado, ou um sensor gera uma variação no nível lógico, ou quando dados seriais são
recebidos, por exemplo. Os arquivos são reproduzidos de forma assíncrona, via interrupção, de
modo que o Arduino pode executar outras tarefas enquanto o áudio é reproduzido.
36
A biblioteca contém código especializado. A primeira parte é uma biblioteca FAT1611, onde
um conjunto de funções permite ler o cartão SD, localizar o arquivo e ler seu conteúdo. Com o
arquivo aberto, se for um arquivo Wave, haverá informações armazenadas no cabeçalho, indicando
os canais (mono/estéreo/etc) (LADYADA, 2012).
Os arquivos de áudio devem seguir o padrão de 22khz, 16 bit, mono Wave (.WAV) arquivos
de qualquer tamanho. O Wave-Shield não reproduz o arquivo em qualidade de CD, mas tem
qualidade suficiente para reproduzir músicas, sons de palavras, ou efeitos de áudio.
A saída é mono, em canais L e R, no padrão de 3.5 mm para fone de ouvido e uma conexão
para um alto-falante que é ligado quando os fones de ouvido são desconectados. Os arquivos são
lidos de um cartão SD/MMC nos formatos FAT16/FAT32
2.12.2 Shield do Sensor RFID
Este shield utiliza um sensor de RFID para comunicação com a plataforma do Arduino. O
RFID é um sistema de identificação por radio frequência utilizado na construção de etiquetas
eletrônicas, que permitem o controle de produtos em lojas, de estoques, validade de produtos,
localização, entre outros. Pode possuir uma área de cobertura limitada, mas com boa rastreabilidade
(CUNHA, 2006). Nesta seção serão abordados alguns conceitos sobre a tecnologia RFID, seus
componentes, suas principais características e também algumas aplicações já realizadas com esta
tecnologia.
Componentes de um sistema RFID
Os sistemas de auto-identificação estão presentes há muito tempo, sendo utilizados nas mais
diversas aplicações como identificação de produtos, crachás, validação de documentos bancários,
dentre outros. Os principais processos de auto-identificação mais conhecidos são: o código de
barras, processos biométricos, smart cards e o RFID.
11 FAT16 utilizado pelos sistemas operacionais, utiliza 16 bits para o endereçamento de dados, podendo trabalhar no máximo com 65.536 (2^16) posições diferentes.
37
Um sistema RFID pode transmitir informações entre um emissor e um receptor sem contato
ou visualização direta, efetuando essas transmissões através de ondas de rádio freqüência.
Os sistemas RFID são formados pela integração de dois ou mais componentes, os principais
são: o transponder, que é localizado no objeto que será identificado, e o leitor, que podem ser
móveis ou fixos, efetuando a leitura ou leitura e gravação de dados no transponder. A seguir serão
apresentadas algumas descrições mais detalhadas sobre estes componentes.
O Transponder
O transponder ou também denominado Tag, ou ainda de etiqueta inteligente, é composto
por um chip uma antena, ele é uma combinação entre um transmissor e um receptor projetado para
receber um sinal de rádio freqüência específico e transmitir automaticamente uma resposta.
Em sistemas mais simples, o transponder aguarda até escutar um sinal de rádio, e emite
outro sinal para o leitor como resposta. Em sistemas avançados pode ser feito um processo de
cálculo ou de verificação e incluir transmissões de rádio cifradas para impedir que as informações
que estão sendo transmitidas sejam interceptadas (KLEINSCHMIDT, 2006).
Os trasnponders são classificados em ativos e passivos, dependendo de sua fonte de
alimentação. As maiorias dos transponders produzidos e utilizados hoje são passivos, pelo seu
baixo custo, estes não contém uma bateria ou outra fonte de alimentação e esperam um sinal do
leitor. Segundo Kleinschmidt (2006), o transponder contém um circuito ressonante que é capaz de
absorver a energia emitida pelo leitor através da antena. Esta absorção de energia é uma propriedade
eletromagnética conhecida como Near Field ou campo próximo. Para que o transponder possa
emitir esta resposta, ele deverá estar em uma zona de varredura do leitor, porque não possui uma
fonte de alimentação interna.
Os transponders Ativos possuem sua fonte de alimentação própria, sendo geralmente uma
bateria. Sua utilização é menor por terem um custo mais alto, mas por possuírem esta bateria
interna, não utilizam o princípio do campo próximo como as passivas e podem operar fora do
campo de varredura do leitor e transmitir e receber dados em distâncias que mais longas. Já os
transponders conhecidos como Semi-Passivos também possuem uma fonte de alimentação interna,
utilizada pelo circuito de memória interno do transponder, mas também utilizam o conceito de
campo próximo para a recepção e emissão de dados (KLEINSCHMIDT, 2006).
38
Além das vantagens de baixo custo dos transponders passivos em relação aos semi-passivos
e ativos, temos outra grande vantagem que é de não possuir fonte de alimentação interna, pois não é
possível determinar se a bateria está em boas condições ou não. Uma desvantagem dos
transponders passivos é o seu alcance limitado, que depende da zona de varredura do leitor para seu
correto funcionamento. Na Figura 22 uma ilustração do funcionamento dos transponders ativo e
passivo.
Figura 22. Funcionamento dos Transponders Passivo e Ativo
Fonte: Kleinschmidt (2006).
Os transponders RFID podem ser encontrados em diversos tamanhos e formatos como:
cartões de crédito, etiquetas, pulseiras, moedas, cápsulas de plástico e vidro, chaves, crachás, entre
outros. As etiquetas podem ser fabricadas de diversas configurações, com características diferentes
de antenas e circuitos (CUNHA, 2006).
39
O Leitor
O leitor tem o papel de encontrar os transponders que estão em sua área de varredura e
mesma frequência, enviar um sinal para eles e receber os dados de resposta. Ele pode possuir uma
antena interna ou externa.
O leitor produz um sinal que é transmitido em uma taxa particular. Este sinal é transmitido
por uma antena, que erradia com a mesma taxa o sinal em uma determinada frequência e tamanho
de onda. Além de gerar o sinal, o leitor aguarda uma resposta do transponder e transforma essa
resposta em zeros e uns de informação digital. Uma característica importante para ressaltar é que o
leitor criará o sinal eletromagnético e a antena o transmite em uma zona específica de leitura. Esta
zona de leitura é um campo de radiofrequência que pode ser representado como de uma bolha que
cobre a antena (SWEENEY II, 2005).
Figura 23. Leitor RFID ID-12 Innovations
Fonte: Sparkfun (2012).
As funções principais do um leitor são consequentemente ativar o transponder, estruturar a
sequência de uma comunicação com o transponder, transmitir dados entre o software de aplicação e
o transponder, (FINKENZELLER, 2003). Na Figura 23 observa-se um exemplo do shield RFID,
um leitor fabricado pela Innovations que será usado neste projeto.
40
2.12.3 Características de um sistema RFID
Os sistemas RFID possuem várias configurações para aperfeiçoar o seu desempenho em
cada aplicação. De acordo com Hunt e Puglia (2007), as principais características de um sistema
RFID são: a frequência, modos de operação na transferência de dados, capacidade de
armazenamento e escala do sistema. Nas próximas seções será feita uma breve descrição dessas
características.
Modos de operação
Os modos de operação são classificados em full duplex (FDX) /half duplex (HDX) e
seqüencial (SEQ). No modo full e half duplex o transponder responde em broadcast no enquanto o
leitor está ativo. Ao contrário, o modo seqüencial o leitor é ativado em intervalos regulares, essas
lacunas são reconhecidas pelo transponder e usadas para efetuar a transmissão de dados para o
leitor (GLOVER & BHATT, 2007).
Capacidade de Armazenamento
O tamanho do chip do transponder é determinado primeiramente por sua capacidade de
memória. Estes chips podem ser de leitura/gravação ou de apenas leitura. Em sistemas simples o
registro de dados do transponder, geralmente um número de série, é incorporado quando o chip é
fabricado e não pode ser alterada depois disso. Dados adicionais podem ser armazenados em uma
base de dados central. Já os chips de leitura/gravação, você pode adicionar as informações ao
transponder ou adicioná-la quando o transponder estiver dentro da faixa de varredura de um leitor.
Os transponders de leitura/gravação são úteis em algumas aplicações especializadas, mas como que
são mais caros do que os de apenas leitura, eles são pouco práticos para se construir sistemas mais
baratos (GLOVER & BHATT, 2007).
Se os dados serão escritos posteriormente no transponder, uma memória EEPROM ou RAM
é requerida. As memórias de EEPROM possuem capacidade de 16 bytes a 8 Kbytes. Os
dispositivos de memória SRAM necessitam de uma bateria, são predominantemente usadas em
sistemas de microondas, com capacidade de memória que variam de 256 bytes a 64 Kbytes
(FINKENZELLER, 2003).
41
Escala
A escala requerida de uma aplicação é dependente de diversos fatores como: a exatidão
posicional do transponder, a distância mínima entre diversos transponders na operação prática e a
velocidade do transponder na zona de varredura do leitor. Por exemplo, em aplicações sem contato
para efetuar o pagamento, como bilhetes do transporte público, a velocidade de posicionamento é
muito baixa, pois o transponder é guiado ao leitor à mão.
Segundo Chamberlain. et al (2005), a distância mínima entre diversos transponders neste
caso corresponde com a distância entre dois passageiros que entram em um veículo. Para tais
sistemas há uma escala otimizada de 5 á 10 cm, porque uma escala maior poderia causar problemas,
sendo detectados vários bilhetes de diversos passageiros simultaneamente. A distância entre os
transponders deve ser tal que somente um transponder está sempre dentro da zona de varredura do
leitor em um momento. A velocidade dos transponders, relativo aos leitores, juntamente com a
distância máxima de escrita e leitura, determina o comprimento de tempo gasto na zona de
varredura do leitor. Para a identificação de veículos, a escala requerida do sistema de RFID é
projetada tais que na velocidade que máxima do veículo o comprimento de tempo gasto na zona de
varredura é suficiente para a transmissão dos dados requeridos.
Frequência
Os transponders de um sistema RFID são como os rádios AM/FM, eles devem ser
configurados em uma freqüência igual ao do leitor, ou a emissora da rádio, para que possam se
comunicar. Os sistemas RFID possuem muitas frequências diferentes, mas as frequências mais
usadas são as de baixa-freqüência (em torno de 125 kHz), a alta frequência (13.56 MHz), e a ultra
elevada frequência (860-960MHz). Em algumas aplicações é utilizada a microonda (2.45 GHz).
As ondas de rádio possuem características diferentes para cada valor de frequência e são
utilizadas dependendo do tipo de aplicação. Como exemplo, podemos citar o transponder de baixa
frequência que utilizam menos energia e podem penetrar mais facilmente em substâncias não
metálicas. Os trasnponders de alta frequência trabalham melhor em objetos feitos de metal (RFID
JOURNAL, 20011).
42
2.12.4 Transmissão de dados
Nas seções seguintes serão apresentados em detalhe os dados que os transponders carregam
e alguns protocolos utilizados para a comunicação com o leitor.
Dados do Transponder
A transmissão de dados é dependente do tipo de transponder utilizado, podendo ser de
alguns poucos bytes até megabytes. Os dados do transponder podem variar de acordo com a
aplicação envolvida e podem estar em diversos formatos, porém o leitor e o transponder devem
estar configurados com formatos iguais (KLEINSCHMIDT, 2006).
Um formato muito usado nos dias de hoje é o código de barra UPC (Universal Product
Code) padronizado e utilizado pelas lojas de varejo desde os anos 70. Cada código de barra UPC
contém a informação básica sobre o sistema como o fabricante, o produto, e um dígito de
verificação (KLEINSCHMIDT, 2006). Os códigos de produto universais aparecem como linhas
(barras), claras e escuras, variando a largura que representam os números de série mostrados
geralmente abaixo das barras. Os leitores de código de barras lêem as barras e convertem-nas para
um número UPC de 12 dígitos. A Figura 24 mostra um código de barras UPC.
Figura 24. Código de barras UPC
Fonte: Sweeney II (2005).
43
O formato de codificação de produtos utilizado na tecnologia RFID é o EPC (Eletronic
Product Code). Ele é considerado a recolocação de RFID para o código universal do produto
(UPC). Na próxima seção serão apresentados alguns detalhes do código EPC.
Código de produto eletrônico
O código de produto eletrônico é a forma dos sistemas RFID poderem compartilhar as
informações dos produtos, igualmente como o código de barras é utilizado hoje. O EPC é um
número individual associado ao transponder ou a um chip RFID.
Quando um leitor RFID faz a varredura, o transponder é ativado emite um número de EPC
ao sistema, deixando-o saber exatamente que produto está sendo lido. O código de produto
eletrônico é quem identifica os objetos e facilita serem seguidos durante todo o ciclo de vida do
produto (SWEENEY II, 2005).
Figura 25. Código de barras EPC
Fonte: Sweeney II (2005).
O EPC difere do UPC em diversas maneiras, mais a principal delas é a quantidade de
informação que pode ser armazenada. Como é demonstrado na Figura 25, o código de produto
eletrônico é composto pelos seguintes campos:
a. Cabeçalho: Informa ao leitor que tipo de número segue, podendo ser um UID militar ou apenas
uma estrutura completa de EPC.
b. Número do gerente de EPC: Identifica a companhia ou a entidade da companhia.
44
c. Classe do objeto: Identifica o tipo de produto.
d. Número de série: Este é o campo mais importante, pois é nele em que é especificado qual
produto está sendo etiquetado.
Dependendo da capacidade dados que são carregados em um transponder, um número de
EPC pode ser 32 a 256 bytes. Isto significa um grande aumento em relação aos 100.000 números
possíveis que o UPC pode acomodar (SWEENEY II, 2005).
Protocolos
Os sistemas de RFID trabalham quando uma antena do leitor transmite os sinais de rádio.
Estes sinais são recebidos pelo transponder, que responde com um sinal de rádio de resposta, como
representado na Figura 26. Dependendo do poder computacional do transponder, ele pode executar
algumas funções como criptografia e descriptografia (KLEINSCHMIDT, 2006).
Figura 26. Interação entre o transponder e o leitor
Fonte: Kleinschmidt (2006).
Como RFID se tornou uma adaptação viável do código de barra, diferentes protocolos
tornaram-se disponíveis no mercado, e em cada protocolo novo ocorrem melhorias geralmente em
cima de seus predecessores. Hoje, as companhias requerem que seus fornecedores utilizem à
45
tecnologia RFID padronizando em um protocolo: A geração 2.0 de EPC. A Tabela 2 esboça o que
os protocolos diferentes e algumas informações importantes sobre cada um (SWEENEY II, 2005).
Tabela 2. Protocolos RFID
Protocolo Frequência correspondente
Potencial Vantagens e desvantagens
Geração 1.0
Classe 0
UHF
Este é um transponder pré-programado de leitura apenas, não podendo ser escrito um novo número.
Rápida transmissão de dados. Os transponders pré-programados aumentam o custo e minimizam também a flexibilidade.
Geração 1.0
Classe 1
UHF e HF
Escreve uma vez e lê muitas.
Mantém os dados em ordem sequencial e controla os dados mais facilmente. Protocolo mais utilizado Pode ser escrito somente uma vez.
Geração 2.0
Classe 1
HF e UHF Escreve uma vez e lê muitas.
Mantém os dados em ordem sequencial e controla os dados mais facilmente. Protocolo mais utilizado Pode ser escrito somente uma vez.
Padrão ISO LF, HF, e UHF
Escreve uma vez, lê muitas. Pode utilizar uma memória para armazenar informações de identificação do produto.
Mantém os dados em ordem sequencial e os dados mais facilmente. Não oferece a estrutura de dados apenas a comunicação entre o leitor e o transponder.
Benefícios oferecidos pela tecnologia RFID
Com a tecnologia RFID pode-se rastrear e monitorar qualquer tipo de objetos, animais ou
pessoas que contenham um transponder e estejam dentro da área de varredura de um leitor. Estes
transponder podem ser lidos em movimento, sem precisar de uma linha de visão direta entre o leitor
e o transponder. Além disso, consegue se comunicar através de quase todas as superfícies não-
metálicas e efetuar a leitura de centenas de trasnponders simultaneamente (BOLZANI, 2004).
Dentre os diversos benefícios obtidos pelo RFID, destacam-se:
a. Dados serializados: todos os produtos possuem um único número identificador.
b. Redução da intervenção humana: RFID não necessita de uma pessoa para contar, capturar ou
fazer a varredura dos transponders, reduzindo custos e diminuindo erros.
c. Eficiência: RFID permite que muitos transponders sejam lidos simultaneamente.
46
Aplicações da tecnologia RFID
A tecnologia RFID está tornando-se cada vez mais popular no Brasil e no mundo inteiro,
sendo utilizada nas mais diversas aplicações. Ela pode ser encontrada em áreas como controle de
acesso, automotiva, identificação animal, controle de tráfego de veículos, controle de containeres,
lavanderias, indústrias, segurança em aeroportos, cuidados de saúde para monitorar pacientes, entre
outros.
Na área automotiva, um transponder é colocado na chave do carro, onde um micro-leitor da
fechadura recebe as informações do transponder e só libera a partida após a confirmação de um
código de segurança transmitido pelo transponder.
Um exemplo de aplicação da tecnologia RFID no Brasil, é o sistema “Sem Parar”. Este
sistema é utilizado em pedágios nas rodovias brasileiras, onde não é preciso parar na cabine para
efetuar o pagamento. Uma etiqueta eletrônica é colocada nos carros que quando chegam perto de
uma cabine de pedágio, onde a mesma possui um leitor RFID, a etiqueta é lida e o sistema verifica
se o carro pode ser liberado e registra a passagem do automóvel, para posteriormente efetuar a
cobrança.
Algumas fazendas brasileiras já utilizam RFID para fazer o controle do gado, injetando
trasnponders de cápsulas de vidro ou mesmo em formato de brincos, os transponders podem conter
o número único de identificação e também informações como data de vacinação, peso e
alimentação do animal.
2.12.5 NUNCHUCK
O "Nunchuck" representado na Figura 27 é um acessório do console de jogos "Nintendo
Wii" (Nintendo, 2012).
47
Figura 27. Controle Nunchuck
Fonte: robot-eletronics (2012).
Existem vários fatores que tornam este controle muito interessante para projetos de
robótica/automação dos quais seguem listados à seguir:
• Contém um Joystick que fornece valores entre 0 e 255 tanto para o eixo X como para
o eixo Y;
• Contém dois botões de uso genérico;
• Contém um acelerômetro de 3 eixos Y,Y,Z (ADXL330 - Fabricado
pela STMicroelectronics);
• Interface controlada através do protocolo "I2C"; e
• Preço acessível (± R$ 30,00).
É possível utilizar o Nunchuck do Wii como dispositivo de entrada na plataforma do
Arduino. Conforme apresentado no Quadro 1, são ilustradas as definições da biblioteca e comandos
usados pelo nunchuck na IDE do Arduino para a leitura dos dados. O nunchuck é um dispositivo
48
que utiliza a interface I2C para comunicação. Esta interface possui 2 fios de comunicação:
SDA(dados) e SCL(clock) e o Arduino possui uma biblioteca chamada Wire que implementa o I2C.
Quadro 1. Bilioteca ArduinoNunchuck ArduinoNunchuk nunchuk = ArduinoNunchuk();
// inicializa a biblioteca, deve ser chamado no setup();
nunchuck.update(); // lê novos valores dos sensores do nunchuck
// deve ser chamada continuamente dentro do loop();
nunchuck.calibrateJoy(); // define os valores atuais do joystick como os
valores centrais;
x = nunchuck.readAccelX(); // lê o valor do acelerômetro no eixo X, Y e Z
// .readAccelX() readAccelY() e readAccelZ();
x = nunchuck.readAngleX(); // lê o valor do angulo
// (entre 0 e 180) no eixo X, Y e Z
// readAngleX(), readAngleY() e readAngleZ();
z = nunchuk.cButton; // lê o valor atual do botão Z,C (0 liberado, 1
pressionado)
// nunchuk.zButton, nunchuk.cButton;
z = nunchuck.zPressed(); // retorna se o botão Z,C foram pressionado
// zPressed(), cPressed();
x = nunchuck.readJoyX(); // lê o valor atual do joystick no eixo X e Y (0 –
255)
// readJoyX(), readJoyY();
x = nunchuck.leftJoy(); // retorna se o joystick foi para a esquerda, direita,
alto ou baixo
// (informação digital)
// leftJoy(), rightJoy(), upJoy() e downJoy();
O uso do nunchuck neste trabalho foi motivado pelo artigo: “Yes, Wii Can!”, no qual usa-se
esse dispositivo integrado a uma plataforma de reabilitação, onde o intuito é facilitar a reabilitação
das pessoas que sofreram acidentes vasculares. O projeto foi desenvolvido na Universidade de
Tecnologia Eindhoven (HOOGEN, 2012).
49
3 TRABALHOS RELACIONADOS
Para definir a abordagem deste trabalho foi realizada uma pesquisa bibliográfica analisando
alguns produtos que o setor da Educação dispõe atualmente na área de Tecnologia Assistiva.
Inicialmente a pesquisa foi bem abrangente e recursos tais como o Auire Prisma (AUIRE, 2011) e o
WIZPEN (WIZARD, 2012) foram estudados. Após tendo como foco o projeto da prancha
eletrônica, foram pesquisados trabalhos correlatos à solução proposta. A seguir serão descritos
algumas dessas soluções:
3.1 SNIFF – UM CACHORRO COM TECNOLOGIA RFID
Brinquedo e tecnologia foram aliados para facilitar a socialização de crianças portadoras de
deficiência visual. Esse cachorrinho apelidado de Sniff foi criado pensando nas qualidades físicas e
de feedback tátil das crianças. Para tanto foi utilizado a tecnologia RFID (Radio Frequency
Identification), permitindo que novos tipos de interação lúdica estejam presente nos brinquedos
(NEARFIELD, 2012).
Figura 28. Representação dos componentes do SNIFF
Fonte: Nearfield (2012).
50
O Sniff, representado na Figura 28, foi criado através de processos de design interativos,
avaliações, feedbacks de grupos de crianças, pais e especialistas que trabalham com o aprendizado
pedagógico. Ele serve como um identificador de etiquetas, seixos e cards que contém um pequeno
chip.
O funcionamento desta tecnologia acontece da seguinte forma: a criança encosta o nariz do
Sniff no objeto, desencadeando assim, comportamentos que são expressos através de sons e
vibrações. Dessa forma a criança pode associar esses elementos à situações, lugares e sensações
podendo assim interagir sozinha em casa, por exemplo, e com outras crianças sem o auxílio de um
adulto.
3.2 BOARDMAKER
O Boardmaker (Figura 29) é um software proprietário, cuja 6ª versão contém mais de 4500
símbolos (PCS) que são utilizados para a confecção de pranchas de comunicação (MAYER-
JOHNSON, 2012).
Figura 29. Tela principal do software Boardmaker
Fonte: Mayer-Johnson (2012).
51
Esta ferramenta é destinada à confecção de pranchas, oferecendo opções de localização e
aplicação de símbolos (já contidos no software) e imagens (as quais podem ser importadas). As
imagens e legendas podem ser editadas no próprio software, através de suas ferramentas de
desenho. Sendo imagens vetoriais, ou seja permitem a ampliação e redução do seu tamanho sem
prejuízo na nitidez das imagens.
O boardmaker também trabalha com vocalizadores, permitindo atividades que exploram os
recursos de áudio.
3.3 VOCALIZADOR GOTALK
Figura 30. Vocalizador GoTalk
Fonte: Assistiva (2012).
Os vocalizador GoTalk (Figura 30) é um recurso de Comunicação Aumentativa e
Alternativa (CAA) mais sofisticado, que contém pranchas de comunicação com voz e que ajudam a
comunicação das pessoas em seu dia-a-dia. Através de um vocalizador, o usuário manifesta seus
52
pensamentos, sentimentos e desejos, escolhendo uma tecla do equipamento que, ao ser selecionado,
emite uma voz que expressa a mensagem escolhida. Sobre as teclas são colocadas imagens (fotos,
símbolos, figuras) ou palavras, que correspondem ao conteúdo sonoro gravado, ou texto que será
transformado em voz sintetizada.
A escolha do símbolo a ser falado poderá ser feita pelo usuário de forma direta ou indireta.
Na forma direta o usuário do vocalizador deverá levar uma parte do corpo, como o dedo ou
cotovelo, ou uma ponteira colocada na mão, boca ou cabeça, sobre a tecla que contém a mensagem
que deseja expressar e, ao teclar, a mensagem é ouvida por todos.
Algumas pessoas não possuem a habilidade motora de tocar com precisão em uma única
tecla do vocalizador e então poderão optar pela seleção indireta. Nesse caso, um sinal luminoso ou
auditivo percorrerá cada uma das teclas e o usuário fará a seleção da mensagem que deseja
expressar, quando esse sinal estiver sobre a tecla correspondente. Esta forma de seleção é também
chamada de sistema de varredura automática.
Quando o símbolo ou palavra estiver selecionado pela varredura, sua ativação
(transformação em voz) é feita por acionadores, que são chaves colocadas em qualquer parte do
corpo, onde o usuário possui algum controle ativo de movimento. O acionador pode ser ativado
com pressão (tocar a mão, o pé, a cabeça), tração (puxar o braço), sopro, piscar etc.
3.4 ANÁLISE COMPARATIVA
Nesta seção, será apresentada uma análise comparativa de algumas soluções similares
pesquisadas. A análise comparativa será feita com base nos trabalhos correlatos conforme
apresentado Quadro 2.
.
55
Quadro 2. Análise comparativa dos trabalhos correlatos
SOLUÇÃO CARACTERISTICA LIMITAÇÃO VALOR
Sniffer
Brinquedo eletrônico que utiliza a tecnologia RF-ID para
identificar etiquetas e emitir sons.
Solução focada em crianças com
deficiência visual.
R$ 450,00
BoardMaker
Programa de computador que contém um banco de dados
gráficos, para desenhar quadros de comunicação.
Para acessar os recursos precisa-se de
interfaces adaptadas de teclado e
mouse.
R$ 920,00
Vocalizador GoTalk
Recurso eletrônico de que ajuda a comunicação das
pessoas em seu dia-a-dia. As mensagens são acessadas
por teclas sobre as quais são colocadas imagens (fotos,
símbolos, figuras) ou palavras, que correspondem ao
conteúdo sonoro gravado.
Algumas pessoas não possuem a
habilidade motora de tocar com
precisão na tecla do vocalizador.
R$ 1.060,00
Presente trabalho
Prancha de comunicação eletrônica. Mensagens, figuras
são acessadas por intermédio de um controle (nunchuck)
e um sensor de RFID. A cada símbolo, mensagem
selecionada ocorre a reprodução de mensagens
previamente gravadas.
Limitação será analisada após estudo
de caso.
?
56
4 DESENVOLVIMENTO
Neste capítulo são apresentadas as ferramentas utilizadas no projeto e a modelagem do
sistema. A modelagem consiste de diagrama de classe, diagramas de sequência, diagrama de casos
de uso e um diagrama demonstrando o hardware utilizado. Também serão apresentados os
requisitos funcionais e não funcionais encontrados.
4.1 VISÃO GERAL DO SISTEMA
O projeto é baseado em uma placa Arduino, sendo responsável pela integração dos
componentes do sistema: oWave-Shield, sensor de RFID e o controle Nunchuck (Figura 31).
O protótipo desenvolvido é um dispositivo eletrônico microcontrolado, que reproduz
mensagens previamente gravadas em um cartão de memória. A prancha possui figuras e mensagens
dispostas em linhas e colunas (Figura 31), simbolizadas através de LEDs. Cada led representa uma
mensagem gravada. A reprodução da mensagem ocorre mediante o comando de um controle
nunchuck adaptado. O processo ainda é auxiliado por um leitor de RFID, que através do
reconhecimento de cartões magnéticos possibilita a emissão de sons relacionados às figuras. A
informação de cada símbolo selecionado é transmitida pela prancha na forma de uma voz
sintetizada.
O protótipo de prancha de comunicação desenvolvido possui características semelhantes aos
vocalizadores digitais.
57
Figura 31. Visão geral do sistema
4.2 ANÁLISE DE REQUISITOS
Os requisitos descrevem as funções do protótipo e podem ser classificados como RF
(Requisitos Funcionais) e RNF (Requisitos não Funcionais).
4.2.1 Requisitos Funcionais
Requisitos funcionais de um sistema representam os comportamentos que ele deve
apresentar diante de certas ações de seus usuários (PAULA FILHO, 2003).
• RF01 – O protótipo será capaz de identificar dados contidos nos cartões magnéticos através
de um sensor de RFID;
• RF02 – O protótipo será capaz de identificar comandos através do controle nunchuck.
• RF03 – O protótipo será capaz de ler mensagens pré-gravadas em um cartão de memória.
58
• RF04 – O protótipo será capaz de identificar iterações do usuário e reproduzir
respectivamente mensagens pré-gravadas do cartão de memória em um alto falante;
4.2.2 Requisitos Não Funcionais
Requisitos não funcionais expressam restrições que o sistema deve atender ou qualidades
específicas que o software deve possuir (PAULA FILHO, 2003).
• RNF01 – Ser uma interface lúdica que auxilie no processo de comunicação em crianças com
deficiências neuromotoras;
• RNF02 – Visar o baixo custo da solução desenvolvida;
• RNF03 – Protótipo de hardware open source, possibilitando ajudar a quem tiver interesse
em adaptar a solução para um determinado objetivo.
4.3 MODELAGEM DO SISTEMA
Esta seção apresenta os diagramas que fornecem uma ideia inicial do funcionamento do
protótipo, como o diagrama de casos de uso, o diagrama de bloco do hardware e a modelagem da
ferramenta.
4.3.1 Diagrama de casos de uso
O diagrama de casos de uso descreve funcionalidades do sistema do ponto de vista do
usuário (MACORATTI, 2007a). Na Figura 32 é possível visualizar as principais interações entre o
usuário e o protótipo em forma de Casos de Uso.
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Figura 32. Diagrama de Casos de Uso
Os Casos de Uso apresentados na Figura 32 pode ser descritos como:
• UC01: Selecionar símbolo da prancha pelo nunchuck.
• Descrição: O usuário seleciona um dos símbolos contidos na prancha de
comunicação através do controle nunchuck.
• Pré-Condições: A prancha possui um led identificando cada um dos 20 símbolos
contidos na prancha de comunicação.
• Pós-Condição: Os leds contidos em cada símbolo se acendem conforme o usuário
movimenta o controle nunchuck.
• Fluxo base:
1 – O usuário aciona o controle nunchuck.
2 – O protótipo acende os leds conforme a interação com o controle;
3 – O usuário seleciona a símbolo desejado na prancha de comunicação.
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• UC02: Reprodução de mensagem de acordo com o cartão magnético escolhido.
• Descrição: O protótipo possui 20 cartões magnéticos ilustrados com figuras e
simbolos. Cada símbolo possui uma mensagem previamente gravada.
• Pré-Condições: As mensagens são previamente gravadas em um cartão SD.
• Pós-Condição: Quando o usuário seleciona um cartão magnético, a prancha emite o
som correspondente ao cartão.
• Fluxo base:
1 – O usuário seleciona um dos cartões magnéticos;
2 – O usuário passa o cartão no sensor da prancha;
3 – A prancha emite o som correspondente ao cartão previamente gravado em um
cartão de memoria;
• UC03: Ativar reprodução de mensagem pelo controle nunchuck.
• Descrição: O protótipo possui um controle nunchuck com dois botões de
acionamento descritos como “C” e “Z”.
• Pré-Condições: O símbolo deve estar selecionado, identificado pelo led acesso.
• Pós-Condição: Quando o usuário seleciona o símbolo e aciona um dos botões “C” ou
“Z” do controle nunchuck, o protótipo emite o som correspondente ao símbolo;
• Fluxo base:
1 – O usuário seleciona um dos símbolos contidos na prancha através do
acionamento de um dos botões “C” ou “Z” do controle nunchuck;
2 – O protótipo emite o som de acordo com o símbolo selecionado pelo controle;
3 – O usuário consegue repetir a seleção do símbolo;
4.3.2 Diagrama de Blocos
Na Figura 33 observa-se o diagrama de blocos do sistema, contendo os principais módulos
desenvolvidos na fase de implementação deste trabalho.
61
Figura 33. Diagrama de blocos do hardware
4.3.3 Diagrama de Estados
Diagramas de estados é uma representação do estado ou situação em que um objeto pode se
encontrar no decorrer da execução de processos de um sistema. Com isso, o objeto pode passar de um
estado inicial para um estado final através de uma transição. A Figura 34 apresenta os processos que o
sistema passa para a dos dados das interfaces ligadas ao sistema.
62
Figura 34. Diagrama de Estados
4.3.4 Conexões de Hardware
Na Figura 35 é apresentado as conexões de hardware do sistema. O objetivo do mesmo é
mostrar como foi feita a ligação entre o Arduino Mega, o sensor RFID ID12, o circuito impresso da
matriz de led, o botão de varredura, o controle Nunchuck e a placa Wave-shield. O microcontrolador
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é representado no centro da figura, deste componente é importante mostrar a conexão com o wave-
shield que vai conectado em cima da placa do Arduino Mega estendendo a suas capacidades.
Figura 35. Conexões de hardware
Após realizar o mapeamento dos componentes, foi necessário realizar o desenho da placa de
circuito impresso (matriz de leds), e como os mesmos serão soldados na placa de fenolite. A Figura
36 representa os pontos e as rotas geradas.
64
Figura 36. Pontos e rotas gravadas na placa de circuito impresso.
4.4 DETALHAMENTO DO DESENVOLVIMENTO
Nesta seção são apresentados detalhes, características e funcionalidades do sistema. Os
exemplos de códigos apresentados nesta seção foram escritos em linguagem C++, utilizada pelo
compilador Arduino.
4.4.1 Bibliotecas Utilizadas
Algumas das bibliotecas de código aberto utilizadas no projeto.
SdReader: É projetada para suportar sistemas de arquivos FAT16 e FAT32 em cartões SD
de alta e baixa capacidade. Fornecem às funcionalidades de truncamento, exclusão, leitura,
gravação, criação de arquivos, acessa diretórios, criação e exclusão de pastas.
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WaveHC: Biblioteca projetada exclusivamente para o Wave_Shield, ela usa a biblioteca
SdReader para ler e reproduzir arquivos WAV. Ela suporta tanto o padrão SD de alta capacidade e
cartões flash SDHC. Os cartões podem ser formatados em FAT16 ou FAT32.
Wire: É projetada para implementar o I2C ( Inter-Integrated Circuit), é chamado de TWI
por questão de direitos autorais. O TWI é uma forma de comunicação serial entre dispositivos de
baixa velocidade, no caso do projeto o controle nunchuck utiliza essa forma de comunicação com o
Arduino. Essa comunicação utiliza duas linhas abertas: SDA (Serial Data Line) e SCL (Serial
Clock).
ArduinoNunchuck: É projetada para o Arduino conseguir se comunicar com o controle
Nunchuck, a biblioteca ArduinoNunchuck foi desenvolvida utilizando a biblioteca Wire, pois esta
interface possui 2 fios de comunicação, 1 para dados e outro para sincronismo: SDA(dados) e
SCL(clock).
Identificando os cartões de RFID: Para o projeto será utilizado 20 cartões de RFID. A
Figura 37 apresenta o código usado para identificação e leitura dos cartões de RFID.
Figura 37. Leitura cartão RFID.
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Wave-Shield integrado com o RFID: Integrando os dois módulos, o sensor RFID e o
wave-shield. A Figura 38 apresenta um trecho do código com a função usada para reprodução do
som, depois de identificado o cartão de RFID.
Figura 38. Reprodução Wave-Shield.
Leitura de Dados Controle Nunchuck: esta função é usada para a leitura dos dados de
posicionamento na matriz de led pelo controle nunchuck. A Figura 39 apresenta um trecho do
código com a função usada para reprodução do som, depois de identificado o cartão de RFID.
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Figura 39. Leitura de dados controle Nunchuck.
4.4.2 Desenvolvimento do Protótipo
Neste tópico é apresentado o desenvolvimento do protótipo final.
Matriz de Led: na placa de fenolite. Após ser feito o desenho representado pela Figura 39,
foi necessário gravar as rotas na placa de fenolite e realizar a corrosão da mesma em percloreto de
ferro. Neste procedimento foi necessário imprimir as rotas com uma impressora a laser usando um
papel tipo glossy, logo após foi necessário aquecer a tinta do papel em cima da placa de fenolite,
para que a tinta desafixe do papel e fixe na placa. O passo seguinte foi remover o papel da placa
deixando a placa apenas com a tinta e verificar se as rotas não estão cortadas, fazendo as correções
necessárias com caneta marcador permanente.
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O procedimento seguinte foi mergulhar a placa de fenolite recoberta por cobre metálico na
solução de percloreto de ferro por 20 minutos até que sobrassem apenas as rotas em cobre metálico.
Depois, a tinta foi removida da placa lixando a área não corroída, seguido da furação dos
componentes (leds, resistores, etc.) e por fim os componentes foram soldados na placa. O resultado
final é apresentado na Figura 40.
Figura 40. Matriz de leds.
Caixa de acrílico: Para tornar os testes possíveis com o protótipo da prancha eletrônica foi
necessário a confecção de uma caixa experimental de acrílico para acomodar o hardware e assim
tornar sua utilização mais adequada na realização dos testes. A Figura 41 apresenta a caixa de
acrílico construída para o projeto da prancha eletrônica com o hardware já montado.
Figura 41. Protótipo desenvolvido.
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4.5 EXPERIMENTO
O sistema desenvolvido será avaliado por meio de dois estudos de caso a serem realizados
na FCEE. Os estudos de caso têm por objetivo verificar a viabilidade do protótipo como ferramenta
de apoio na comunicação, para tal será testado em dois alunos atendidos pela instituição. Eles são
identificados neste estudo como Aluno A e Aluno B. Este capítulo descreve o projeto do
experimento, bem como seus participantes.
4.6 IDENTIFICAÇÃO DOS PARTICIPANTES
Esta seção apresenta os casos envolvidos na pesquisa, destacando as características de cada
aluno participante, bem como o currículo da fonoaudióloga que acompanha os atendimentos.
Destaca-se que no apêndice encontram-se os termos de anuência, consentimento e utilização dos
experimentos.
4.6.1 Fonoaudióloga
A fonoaudióloga que acompanha os atendimentos dos alunos possui graduação em
Fonoaudiologia pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná e Pós-graduação em Distúrbio da
Comunicação pela mesma instituição. Foi idealizadora do Serviço de Atendimento Alternativo na
FCEE, e presta atendimento a pessoas que não possuem fala funcional. Atualmente é responsável
técnica do Serviço de Fonoaudiologia perante o Conselho Federal de Fonoaudiologia.
4.6.2 Aluno A
O Aluno A é cadeirante tem nove anos de idade e frequenta a 4ª série em escola de ensino
regular. Ele é diagnosticado com Paralisia Cerebral tipo coreoatetóide12. Segundo o prontuário, “nas
atividades diárias é dependente para tomar banho, lavas as mãos e o rosto, pentear-se e vestir-se”.
Observou-se nos atendimentos presenciados que o aluno tem pouco controle dos membros
superiores, inferiores, tronco e pescoço, além de não possuir fala compreensível. Sobre o controle
12 Também chamada de tetraplegia espástica, caracteriza-se pela dificuldade para articular a palavra – disartria – e pelo comprometimento motor agravado (REDE SARAH DE HOSPITAIS DE REABILITAÇÃO, 2010).
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motor, verifica-se no prontuário que possui "movimentos amplos, pouco coordenados,
dispráxicos13, força comprometida nos 4 membros. Tônus básico e ativo com atetose14 no membro
superior direito e flutuante nos demais membros. Reflexos involuntários nas mãos e tronco. Não
fica em pé, somente [apoiado] por terceiros”
Sobre o processo comunicativo, extrai-se do prontuário: “... aponta para o que quer, emite
balbucios, não fala palavras...”. Sobre a postura: “Ainda apresenta instabilidade cervical, hipotonia
de tronco...”. Sobre a comunicação: “Não se expressa através do verbal somente resmunga e emite
alguns sons vocálicos... apresenta atraso no desenvolvimento da linguagem e alteração
oromiofuncional15”.
Por conta dos problemas motores é inviável para este aluno utilizar teclado e mouse
convencionais para acessar o computador. Nos atendimentos na FCEE ele tem uma pasta pessoal
com cartões que utiliza para se comunicar, contudo, observa-se que o aluno tem extrema dificuldade
de apontar para o cartão que deseja comunicar, sendo que várias vezes erra o alvo tendo que repetir
a atividade de apontamento.
4.6.3 Aluno B
O Aluno B também tem diagnóstico de Paralisia Cerebral e tem quinze anos de idade.
Frequenta a 5ª série em escola de ensino regular, porém, não alcançou a alfabetização. Segundo o
prontuário, “... apresentou dificuldades em reconhecer as letras do alfabeto, exceto as letras de seu
nome que, com intervenção, identificou entre outras letras”. Também do prontuário colhe-se: “...
pronuncia somente algumas palavras e se comunica mais de forma não verbal... É entendido mais
por pessoas do seu convívio... demonstra compreensão da linguagem oral, apresenta intenção
comunicativa, sendo que a comunicação ocorre mais de forma não verbal. Expressa suas ideias e
13 Dispraxia é uma disfuncão motora neurológica que impede o cérebro de desempenhar os movimentos corretamente. É a chamada “síndrome do desastrado”. Seus sintomas são a falta de coordenação motora, falta de percepção de três dimensões e equilíbrio (ENCICLOPÉDIA MÉDICA MORAES AMATO, 2011). 14 Movimentos sinuosos de contorção, lentos, involuntários e repetitivos especialmente nas mãos (ENCICLOPÉDIA MÉDICA MORAES AMATO, 2011). 15 São alterações oromiofuncionais a respiração oral, alterações na mastigação e deglutição e paralisias faciais (ASSOCIAÇÃO DE REABILITAÇÃO E PESQUISA FONOAUDIOLÓGICA, 2012).
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traz informações de sua vida diária através de gestos próprios sendo que alguns são decodificados
pela mãe”.
Este aluno se locomove independentemente e tem bom controle do tronco e do pescoço.
Extrai-se do prontuário do aluno que: “ele é independente quanto aos cuidados pessoais, mas tem
dificuldades para executar algumas tarefas devido ao seu comprometimento motor”. Do mesmo
documento colhe-se, em referência ao aluno: “Na avaliação física verificou-se leve hipotonia
generalizada... Comprometimento da coordenação motora global e fina”.
Ele é destro, porém, tem tremores constantes no braço direito. Observou-se que quando
deseja utilizar a mão direita para alguma atividade ele segura o braço direito com a mão esquerda,
para aliviar os tremores. O prontuário ressalta também este aspecto: “... come de colher (leva a boca
até a colher)”. Da mesma forma que o Aluno A, ele também possui uma pasta com cartões, porém,
tem mais facilidade para realizar os apontamentos. Este aluno consegue, ainda que precariamente,
utilizar o teclado e o mouse convencionais, desde que haja algum subterfúgio para controlar os
tremores do braço direito. Em um atendimento foi possível observá-lo utilizando o teclado com a
mão esquerda para escrever seu nome no computador.
4.7 ESTUDO DE CASO
Conforme citado, foram realizados dois estudos de caso, um com cada aluno identificado
nas seções 4.6.2 e 4.6.3 . O experimento envolverá as seguintes atividades:
a) Elaboração de frases sem o auxílio do protótipo, através da seleção de cartões de
comunicação (prancha física), de acordo com as atividades que você realiza em casa, na
Fundação e na escola.
b) Elaboração das mesmas frases com o auxílio do protótipo (prancha eletrônica), através
das tecnologias desenvolvidas embarcadas, que permitem a geração de sons e a seleção
de cartões de comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na
Fundação e na escola.
c) A Fonoaudióloga acompanhará a atividade, auxiliando na utilização do protótipo.
72
d) Durante o uso do protótipo a Fonoaudióloga observará e registrará o resultado dos testes,
verificando se a criança consegue se comunicar de forma efetiva e divertida com o
protótipo que construímos.
Os passos B e C devem ser executados pelo menos mais duas vezes para verificar a redução
do tempo e da quantidade de erros na montagem das frases. Acredita-se que o reuso frequente do
sistema pode melhorar a comunicação na medida em que o aluno fica mais treinado e a ferramenta
vai aperfeiçoando a funcionalidade de sugestão de símbolos e de frases.
4.8 RESULTADOS
No dia 08 de Novembro, às 8 horas e 15 minutos, iniciou-se o experimento na FCEE. O
primeiro a executá-lo foi o aluno B. A Fonoaudióloga iniciou o diálogo com as pranchas físicas. A
duração do mesmo foi de 15 minutos. As questões do diálogo podem ser encontradas no Apêndice
B.
Às 8 horas e 45 minutos deu-se inicio ao diálogo com a prancha eletrônica. Sua duração foi
também de 15 minutos. De modo geral, o aluno soube usar os recursos e mostrou preferência pela
seleção de cartões usando o controle nunchuck e os cartões RFID, Figura 42. Não foi mostrada a
varredura, pois ele se adaptou rapidamente a esses dispositivos. No entanto, foi observado que o
tempo de navegação entre símbolos deve ser aumentado, pois, às vezes, observaram-se dificuldades
para selecionar o símbolo desejado com precisão.
Figura 42. Teste com aluno B
73
A modo de exemplo, uma das frases construídas no diálogo foi:
A Fonoaudióloga perguntou: “O que você gosta beber?”. A resposta do aluno foi Eu, Beber
Leite, sendo que ele selecionou Eu e Beber usando o nunchuck e para Leite usou o cartão RFID .
Na sequência, às 9 horas e 15 minutos iniciou-se o diálogo com o aluno A, usando a prancha
física. A duração do mesmo foi de 12 minutos. As questões do diálogo podem ser encontradas no
Apêndice B.
Às 9 horas e 45 minutos iniciou-se o diálogo com a prancha eletrônica. De modo geral, o
aluno teve dificuldades para usar os recursos e mostrou preferência pela utilização de cartões
usando RFID. Foi mostrada a varredura, mas não demonstrou interesse. No entanto, usou todos os
recursos e o diálogo foi também finalizado em 12 minutos. A Figura 43 ilustra o aluno A usando o
nunchuck.
A modo de exemplo, uma das frases construídas foi:
A Fonoaudióloga perguntou: “O que você gosta de fazer em casa?”. A resposta do aluno foi
Futeball, Desenho, Musica, sendo que ele selecionou os cartões RFID para responder a pergunta.
Figura 43. Teste com aluno A
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O procedimento foi executado apenas uma vez. Salienta-se que os testes devem ser
executados pelo menos mais duas vezes para melhor avaliar o funcionamento do protótipo. No
entanto, o resultado aqui descrito mostrou alguns aprimoramentos que devem ser realizados para
facilitar o uso da ferramenta projetada, sendo eles:
• O tempo de resposta ao controle nunchuck, para navegar entre os cartões, precisa de
ajustes (tempo maior), para melhor adaptá-lo às dificuldades de coordenação motora
dos alunos A e B. Aqui seria necessário efetuar um segundo teste para verificar por
tentativa e erro o melhor ajuste.
• O tempo de permanência nos cartões, através do processo de varredura automática, é de
5 segundos, o que resultou ser grande demais. Este já foi reajustado para 2 segundos,
faltando testar este ajuste.
• Também, no caso da varredura automática, acredita-se que vocalizar os cartões na
medida em que são mostrados ao aluno, poderia contribuir a um maior interesse no uso
desse recurso, toda vez que não precisaria estar fixando a vista na prancha o tempo todo,
o qual resulta em um fator de fadiga e estresse. Neste ponto seria necessário efetuar um
segundo teste para verificar esta hipóteses.
Salienta-se que a redução do tempo do diálogo entre os alunos A e B não se deve à
utilização do dispositivo projetado, mas à diferença cognitiva entre eles, pois os questionamento dos
diálogos eram os mesmos. Por sinal, o diálogo teve igual duração usando ou não a prancha
eletrônica projetada, em cada caso. No entanto, acredita-se que com o uso, a prancha projetada
poderia tornar mais rápida essa interação.
75
5 CONCLUSÕES
A ideia inicial do projeto foi de criar um protótipo que interagisse com crianças portadoras
de deficiência neuromotoras assistidas na FCEE, através de cartões magnéticos. No entanto, viu-se
a necessidade de adicionar ao projeto novos recursos. Dessa forma, foram adicionados ao projeto
um controle (nunchuck), um botão de varredura, e definido que o protótipo fosse uma prancha de
comunicação eletrônica. A partir destes recursos, obteve-se uma maior interação com o usuário,
assim como a prancha eletrônica tornou-se uma forma mais eficiente de apoio para o facilitador.
Em um primeiro momento, procurou-se por soluções já existentes que atendessem ao perfil
do usuário já descrito anteriormente, para podermos propor uma solução para mediação da
comunicação de baixo custo. Surgiu a ideia de um protótipo de Tecnologia Assistiva na
Comunicação Aumentativa e Alternativa (CAA) na forma de uma prancha de comunicação
eletrônica, com o intuito de ajudar pessoas com disfunções motoras e de comunicação.
Optou-se por realizar um estudo de caso na FCEE para validar a ideia desenvolvida. Duas
crianças portadoras de paralisia cerebral (PC) e uma fonoaudióloga participaram do estudo. A partir
dos resultados alcançados, considera-se que foram atendidos os objetivos propostos, pois o
dispositivo pode ser utilizado como uma potencial ferramenta de apoio a comunicação alternativa
para portadores de Paralisia Cerebral com a capacidade cognitiva preservada. Além disso, mostrou-
se que a ferramenta desperta a curiosidade nos utilizadores, por ser um dispositivo atraente, pode
servir como ferramenta de estímulo à alfabetização de crianças.
Vale ressaltar que este projeto trata-se de um Trabalho de Conclusão de Curso, em que o
desenvolvimento de uma solução utiliza-se de teorias, conceitos e tecnologias que dizem respeito a
algumas áreas de estudo, tais como: programação de microcontroladores, integração software e
hardware, engenharia de software, entre outras. Além de usar tecnologias e conceitos relevantes
sobre RFID e sistemas embarcados.
Este trabalho abre caminho para desenvolvimentos futuros, podendo ser considerado outros
requisitos e possiblidades ao sistema desenvolvido. Sendo alguns desses trabalhos futuros:
• O controle nunchuck pode ser substituído por um controle sem fio para torna-lo mais
lúdico, atrativo e ergonômico ao usuário;
76
• Pode ser adicionada a ferramenta botões de pressão na interface da matriz de led,
criando assim outra opção de interação com a prancha eletrônica;
• Desenvolvimento de um software para elaboração das figuras pictográficas e seus
respectivos sons, sem a necessidade de retirar o cartão de memória.
O protótipo da prancha eletrônica desenvolvido tem pontos relevantes a serem destacados
em relação as soluções correlatas que existem hoje comercialmente. Dentre elas cabe destacar os
cartões de comunicação que utilizam a tecnologia RFID para identificar e produzir os sons
correspondentes aos símbolos pictográficos, trazendo um diferencial sobre os modelos tradicionais.
Isto é, os modelos tradicionais tornam a atividade cansativa e sem interação, já o protótipo da
prancha eletrônica oferece aos usuários uma perspectiva mais lúdica e independente. Ademais, traz
maior qualidade e eficácia na comunicação.
A continuação deste trabalho é sem duvida muito importante. Haja vista a possibilidade que
oferece de explorar novas áreas de intervenção, aperfeiçoar a tecnologia já utilizada, tentando
responder a novos desafios, podendo assim contribuir para a melhoria das condições de vida de
todos aqueles que por variados motivos ou situações se veem confrontados com problemas de
comunicação.
A ideia inicial do projeto era a de criar um dispositivo lúdico que interagisse com crianças
portadoras de deficiência neuromotoras, assistidas na FCEE, através de cartões magnéticos RFID.
No entanto, no desenvolvimento viu-se a necessidade de adicionar ao projeto novos recursos e
outras formas de interação tangível. A principal contribuição foi definir que o protótipo torna-se
uma prancha de comunicação eletrônica. Dessa forma, foram adicionados ao enfoque inicial: um
controle (nunchuck) e um botão que permite selecionar o modo de varredura automática. A partir
destas definições, obteve-se uma maior interação com o usuário, assim como, a prancha eletrônica
projetada tornou-se promissora como ferramenta de apoio ao facilitador, que no caso é o
profissional de fonoaudiologia.
Em um primeiro momento procurou-se por soluções já existentes que atendessem ao perfil
do usuário já descrito anteriormente, de modo a propor uma solução para mediação da comunicação
de baixo custo. Surgiu então a ideia de um protótipo de Tecnologia Assistiva focado na
Comunicação Aumentativa e Alternativa (CAA) na forma de uma prancha de comunicação
eletrônica, com o intuito de ajudar pessoas com disfunções motoras e de comunicação.
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No desenvolvimento, optou-se por realizar um estudo de caso na FCEE, de modo a validar a
ideia desenvolvida. Duas crianças portadoras de Paralisia Cerebral (PC) e uma fonoaudióloga
participaram do estudo. Os resultados alcançados foram descritos neste manuscrito.
A partir da análise dos resultados, considera-se que foram atendidos os objetivos propostos,
pois o dispositivo mostrou-se uma potencial ferramenta de apoio a comunicação alternativa para
portadores de Paralisia Cerebral com a capacidade cognitiva preservada. Além disso, mostrou-se
que a ferramenta desperta a curiosidade nos utilizadores, por ser um dispositivo atraente podendo
servir como ferramenta de estímulo à alfabetização de crianças.
Vale ressaltar que este projeto trata-se de um Trabalho de Conclusão de Curso, em que o
desenvolvimento de uma solução utiliza-se de teorias, conceitos e tecnologias que dizem respeito a
algumas áreas de estudo, tais como: programação de microcontroladores, integração software e
hardware, engenharia de software, entre outras. Além de usar tecnologias e conceitos relevantes
sobre RFID e sistemas embarcados.
5.1 TRABALHOS FUTUROS
Este trabalho abre caminho para desenvolvimentos futuros, podendo ser considerado outros
requisitos e possibilidades ao sistema desenvolvido. São alguns:
• O controle nunchuck pode ser substituído por um controle sem fio para torná-lo mais
lúdico, atrativo e ergonômico ao usuário;
• Pode ser adicionada a ferramenta botões de pressão na interface da matriz de led,
criando assim outra opção de interação com a prancha eletrônica;
• Desenvolvimento de um software para elaboração das figuras pictográficas e seus
respectivos sons, sem a necessidade de retirar o cartão de memória para gravar a nova
configuração.
O protótipo da prancha eletrônica desenvolvido tem pontos relevantes a serem destacados
em relação as soluções correlatas que existem hoje comercialmente. Dentre elas cabe destacar os
cartões de comunicação que utilizam a tecnologia RFID para identificar e produzir os sons
correspondentes aos símbolos pictográficos, trazendo um diferencial em relação aos modelos
tradicionais. Isto é, os modelos tradicionais tornam a atividade cansativa e sem interação, já o
78
protótipo da prancha eletrônica oferece aos usuários uma perspectiva mais lúdica e independente,
com diversas opções de interação (a varredura automática e a seleção de cartões de forma não
sequancial usando o nunchuck e a tecnologia RFID).
O Estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Institucional e Certificado de
Apresentação para Apreciação Ética – CAAE número: 08390412.3.0000.0120. A continuação deste
trabalho é importante, haja vista a possibilidade que oferece de explorar novas áreas de intervenção,
aperfeiçoamento da tecnologia já utilizada, tentando responder a novos desafios, podendo assim
contribuir para a melhoria das condições de vida de todos aqueles que por variados motivos ou
situações se veêm confrontados com problemas de comunicação. Através do projeto FAPESC
recém-aprovado, com a parceria Univali – FCEE, pretende-se dar continuidade ao estudo iniciado.
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83
APÊNDICE A - TCLE
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
85
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (TCLE)
Lucas, você está sendo convidado a participar, como voluntário, de uma pesquisa de graduação
promovida pela Universidade do Vale do Itajaí - UNIVALI. Após ser esclarecido sobre as
informações a seguir, no caso de aceitar fazer parte do estudo, pedimos que você ou seu responsável
rubrique todas as folhas e assine ao final deste documento, com as folhas rubricadas pelo
pesquisador, e assinadas pelo mesmo, na última página.
Este documento está em duas vias. Uma delas é sua e a outra é do pesquisador responsável. Se você
não quiser participar não será penalizado de forma alguma.
TÍTULO DA PESQUISA: MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS
PORTADORAS DE DEFICIENCIA NEUROMOTORA
OBJETIVOS: a pesquisa busca melhorar a comunicação das crianças portadoras de Paralisia
Cerebral da Fundação Catarinense de Educação Especial. Para isso será avaliado um protótipo de
uma prancha eletrônica que tem como objetivo auxiliar na comunicação através da utilização
figuras e cartões de comunicação. Você não terá qualquer custo para participar da pesquisa, e
também não receberá remuneração para tal.
DETALHAMENTO: sua participação consiste em auxiliar na validação do protótipo
desenvolvido, para que possamos verificar se você consegue desenvolver habilidades cognitivas de
forma lúdica, através do uso do protótipo. Você poderá comunicar-se através do controle nunchuck
e dos cartões de comunicação.
PROCEDIMENTO: o experimento que realizaremos com você funcionará da seguinte maneira:
a) Elaboração de frases sem o auxílio do protótipo, através da seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
86
b) Elaboração das mesmas frases com o auxílio do protótipo, através das tecnologias
desenvolvidas embarcadas, que permitem a geração de sons e a seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
c) A Fonoaudióloga acompanhará a atividade, auxiliando na utilização do protótipo.
d) Durante o uso do protótipo a Fonoaudióloga observará e registrará o resultado dos testes,
verificando se a criança consegue se comunicar de forma efetiva e divertida com o
protótipo que construímos.
DIVULGAÇÃO: as informações coletadas na pesquisa serão publicadas em um trabalho de
graduação da UNIVALI, porém, seu nome não será mencionado em momento algum.
RISCOS: acreditamos que a sua participação envolve os seguintes riscos:
a) divulgação de seus dados pessoais: pode ocorrer de seus dados pessoais se tornarem
públicos com a realização da pesquisa. Para evitar que isso aconteça, estamos
comprometidos em colocar no texto do trabalho apenas informações que não permitam
que alguém saiba que é de você que estamos falando.
b) desconforto na utilização do sistema: para reduzir este risco desenvolvemos uma
tecnologia por varredura e um controle pequeno e leve, para que você não fique cansado
ao utilizá-lo. A qualquer momento, caso você não se sinta a vontade utilizando o
protótipo, poderá solicitar que paremos com os testes.
c) desenvolver um vocabulário errado: como o protótipo permite que se selecione qualquer
imagem para representar os cartões, pode ser que você comece a construir frases que não
estão corretas. Neste caso, estaremos acompanhando a utilização e a Mísia poderá
orientá-lo a criar as frases corretamente. A Mísia também poderá configurar o programa
para que te ajude a construir frases corretas de acordo com as regras da língua
portuguesa.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
87
BENEFÍCIOS: sua participação na pesquisa é importante para que possamos avaliar o protótipo de
comunicação alternativa desenvolvido. Caso o resultado da pesquisa seja positivo, você terá a
disposição o dispositivo desenvolvido para melhorar a sua comunicação na Fundação. Além disso,
estará ajudando a outras crianças especiais que possam se beneficiar da utilização deste protótipo.
RESULTADOS: os resultados da pesquisa serão publicados e estarão à sua disposição na
Fundação. Se preferir, entregamos uma cópia do texto final do trabalho para seus pais.
PERÍODO DA PESQUISA: o procedimento da pesquisa será realizado no mês de novembro deste
ano. Se em algum momento da pesquisa você não se sentir confortável e não quiser continuar
participando, basta nos comunicar que paramos imediatamente com a avaliação.
CONSENTIMENTO DE PARTICIPAÇÃO DO SUJEITO
Eu, Lucas Mascarenhas dos Anjos, RG_____________, CPF ____________ abaixo
assinado, concordo em participar do presente estudo como sujeito. Fui devidamente informado e
esclarecido sobre a pesquisa, os procedimentos envolvidos, assim como os possíveis riscos e
benefícios decorrentes de minha participação. Foi-me garantido que posso retirar meu
consentimento a qualquer momento, sem que isto leve a qualquer penalidade ou interrupção de meu
acompanhamento/assistência/tratamento.
Local e data: _____________________________________________________________________
Nome: __________________________________________________________________________
Assinatura do Sujeito ou Responsável: ________________________________________________
Telefone para contato: _____________________________________________________________
Pesquisador Responsável: Alejandro Rafael Garcia Ramirez
Telefone para contato: 48 9102-9107
Pesquisadores Participantes: Gilmar de Sousa
Telefones para contato: 48 9112-4681
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
88
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (TCLE)
Senhora Neuza, seu filho Lucas Mascarenhas dos Anjos está sendo convidado a participar, como
voluntário, de uma pesquisa de de graduação promovida pela Universidade do Vale do Itajaí -
UNIVALI. Após ser esclarecido sobre as informações a seguir, no caso de aceitar fazer parte do
estudo, pedimos que você ou seu responsável rubrique todas as folhas e assine ao final deste
documento, com as folhas rubricadas pelo pesquisador, e assinadas pelo mesmo, na última página.
Este documento está em duas vias. Uma delas é sua e a outra é do pesquisador responsável. Se você
não quiser participar não será penalizado de forma alguma.
TÍTULO DA PESQUISA: MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS
PORTADORAS DE DEFICIENCIA NEUROMOTORA
OBJETIVOS: a pesquisa busca melhorar a comunicação das crianças portadoras de Paralisia
Cerebral da Fundação Catarinense de Educação Especial. Para isso será avaliado um protótipo de
uma prancha eletrônica que tem como objetivo auxiliar na comunicação através da utilização
figuras e cartões de comunicação. Você não terá qualquer custo para participar da pesquisa, e
também não receberá remuneração para tal.
DETALHAMENTO: sua participação consiste em auxiliar na validação do protótipo
desenvolvido, para que possamos verificar se você consegue desenvolver habilidades cognitivas de
forma lúdica, através do uso do protótipo. Você poderá comunicar-se através do controle nunchuck
e dos cartões de comunicação.
PROCEDIMENTO: o experimento que realizaremos com você funcionará da seguinte maneira:
e) Elaboração de frases sem o auxílio do protótipo, através da seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
89
f) Elaboração das mesmas frases com o auxílio do protótipo, através das tecnologias
desenvolvidas embarcadas, que permitem a geração de sons e a seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
g) A Fonoaudióloga acompanhará a atividade, auxiliando na utilização do protótipo.
h) Durante o uso do protótipo a Fonoaudióloga observará e registrará o resultado dos testes,
verificando se a criança consegue se comunicar de forma efetiva e divertida com o
protótipo que construímos.
DIVULGAÇÃO: as informações coletadas na pesquisa serão publicadas em um trabalho de
graduação da UNIVALI, porém, seu nome não será mencionado em momento algum.
RISCOS: acreditamos que a sua participação envolve os seguintes riscos:
a) divulgação de seus dados pessoais: pode ocorrer de seus dados pessoais se tornarem
públicos com a realização da pesquisa. Para evitar que isso aconteça, estamos
comprometidos em colocar no texto do trabalho apenas informações que não permitam
que alguém saiba que é de você que estamos falando.
b) desconforto na utilização do sistema: para reduzir este risco desenvolvemos uma
tecnologia por varredura e um controle pequeno e leve, para que você não fique cansado
ao utilizá-lo. A qualquer momento, caso você não se sinta a vontade utilizando o
protótipo, poderá solicitar que paremos com os testes.
c) desenvolver um vocabulário errado: como o protótipo permite que se selecione qualquer
imagem para representar os cartões, pode ser que você comece a construir frases que não
estão corretas. Neste caso, estaremos acompanhando a utilização e a Mísia poderá
orientá-lo a criar as frases corretamente. A Mísia também poderá configurar o programa
para que te ajude a construir frases corretas de acordo com as regras da língua
portuguesa.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
90
BENEFÍCIOS: sua participação na pesquisa é importante para que possamos avaliar o protótipo de
comunicação alternativa desenvolvido. Caso o resultado da pesquisa seja positivo, você terá a
disposição o dispositivo desenvolvido para melhorar a sua comunicação na Fundação. Além disso,
estará ajudando a outras crianças especiais que possam se beneficiar da utilização deste protótipo.
RESULTADOS: os resultados da pesquisa serão publicados e estarão à sua disposição na
Fundação. Se preferir, entregamos uma cópia do texto final do trabalho para seus pais.
PERÍODO DA PESQUISA: o procedimento da pesquisa será realizado no mês de novembro deste
ano. Se em algum momento da pesquisa você não se sentir confortável e não quiser continuar
participando, basta nos comunicar que paramos imediatamente com a avaliação.
CONSENTIMENTO DE PARTICIPAÇÃO DO SUJEITO
Eu, Neuza dos Santos Mascarenhas Santos, mãe de Lucas Mascarenhas dos Anjos, portadora do CPF ______________________, abaixo assinada, concordo que meu filho participe do presente estudo como sujeito. Fui devidamente informada e esclarecida sobre a pesquisa, os procedimentos envolvidos, assim como os possíveis riscos e benefícios decorrentes da participação de Lucas. Foi-me garantido que posso retirar meu consentimento a qualquer momento, sem que isto leve a qualquer penalidade ou interrupção do acompanhamento/assistência/tratamento de meu filho.
Local e data: _____________________________________________________________________
Nome: __________________________________________________________________________
Assinatura do Sujeito ou Responsável: ________________________________________________
Telefone para contato: _____________________________________________________________
Pesquisador Responsável: Alejandro Rafael Garcia Ramirez
Telefone para contato: 48 9102-9107
Pesquisadores Participantes: Gilmar de Sousa
Telefones para contato: 48 9112-4681
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
91
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (TCLE)
Vitor, você está sendo convidado a participar, como voluntário, de uma pesquisa de graduação
promovida pela Universidade do Vale do Itajaí - UNIVALI. Após ser esclarecido sobre as
informações a seguir, no caso de aceitar fazer parte do estudo, pedimos que você ou seu responsável
rubrique todas as folhas e assine ao final deste documento, com as folhas rubricadas pelo
pesquisador, e assinadas pelo mesmo, na última página.
Este documento está em duas vias. Uma delas é sua e a outra é do pesquisador responsável. Se você
não quiser participar não será penalizado de forma alguma.
TÍTULO DA PESQUISA: MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS
PORTADORAS DE DEFICIENCIA NEUROMOTORA
OBJETIVOS: a pesquisa busca melhorar a comunicação das crianças portadoras de Paralisia
Cerebral da Fundação Catarinense de Educação Especial. Para isso será avaliado um protótipo de
uma prancha eletrônica que tem como objetivo auxiliar na comunicação através da utilização
figuras e cartões de comunicação. Você não terá qualquer custo para participar da pesquisa, e
também não receberá remuneração para tal.
DETALHAMENTO: sua participação consiste em auxiliar na validação do protótipo
desenvolvido, para que possamos verificar se você consegue desenvolver habilidades cognitivas de
forma lúdica, através do uso do protótipo. Você poderá comunicar-se através do controle nunchuck
e dos cartões de comunicação.
PROCEDIMENTO: o experimento que realizaremos com você funcionará da seguinte maneira:
a) Elaboração de frases sem o auxílio do protótipo, através da seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
92
b) Elaboração das mesmas frases com o auxílio do protótipo, através das tecnologias
desenvolvidas embarcadas, que permitem a geração de sons e a seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
c) A Fonoaudióloga acompanhará a atividade, auxiliando na utilização do protótipo.
d) Durante o uso do protótipo a Fonoaudióloga observará e registrará o resultado dos testes,
verificando se a criança consegue se comunicar de forma efetiva e divertida com o
protótipo que construímos.
DIVULGAÇÃO: as informações coletadas na pesquisa serão publicadas em um trabalho de
graduação da UNIVALI, porém, seu nome não será mencionado em momento algum.
RISCOS: acreditamos que a sua participação envolve os seguintes riscos:
a) divulgação de seus dados pessoais: pode ocorrer de seus dados pessoais se tornarem
públicos com a realização da pesquisa. Para evitar que isso aconteça, estamos
comprometidos em colocar no texto do trabalho apenas informações que não permitam
que alguém saiba que é de você que estamos falando.
b) desconforto na utilização do sistema: para reduzir este risco desenvolvemos uma
tecnologia por varredura e um controle pequeno e leve, para que você não fique cansado
ao utilizá-lo. A qualquer momento, caso você não se sinta a vontade utilizando o
protótipo, poderá solicitar que paremos com os testes.
c) desenvolver um vocabulário errado: como o protótipo permite que se selecione qualquer
imagem para representar os cartões, pode ser que você comece a construir frases que não
estão corretas. Neste caso, estaremos acompanhando a utilização e a Mísia poderá
orientá-lo a criar as frases corretamente. A Mísia também poderá configurar o programa
para que te ajude a construir frases corretas de acordo com as regras da língua
portuguesa.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
93
BENEFÍCIOS: sua participação na pesquisa é importante para que possamos avaliar o protótipo de
comunicação alternativa desenvolvido. Caso o resultado da pesquisa seja positivo, você terá a
disposição o dispositivo desenvolvido para melhorar a sua comunicação na Fundação. Além disso,
estará ajudando a outras crianças especiais que possam se beneficiar da utilização deste protótipo.
RESULTADOS: os resultados da pesquisa serão publicados e estarão à sua disposição na
Fundação. Se preferir, entregamos uma cópia do texto final do trabalho para seus pais.
PERÍODO DA PESQUISA: o procedimento da pesquisa será realizado no mês de novembro deste
ano. Se em algum momento da pesquisa você não se sentir confortável e não quiser continuar
participando, basta nos comunicar que paramos imediatamente com a avaliação.
CONSENTIMENTO DE PARTICIPAÇÃO DO SUJEITO
Eu, Vitor Weslley Ferreira Souza, RG_____________, CPF ____________ abaixo assinado,
concordo em participar do presente estudo como sujeito. Fui devidamente informado e esclarecido
sobre a pesquisa, os procedimentos envolvidos, assim como os possíveis riscos e benefícios
decorrentes de minha participação. Foi-me garantido que posso retirar meu consentimento a
qualquer momento, sem que isto leve a qualquer penalidade ou interrupção de meu
acompanhamento/assistência/tratamento.
Local e data: _____________________________________________________________________
Nome: __________________________________________________________________________
Assinatura do Sujeito ou Responsável: ________________________________________________
Telefone para contato: _____________________________________________________________
Pesquisador Responsável: Alejandro Rafael Garcia Ramirez
Telefone para contato: 48 9102-9107
Pesquisadores Participantes: Gilmar de Sousa
Telefones para contato: 48 9112-4681
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
94
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (TCLE)
Senhora Rosilene, seu filho Vitor Weslley Ferreira Souza está sendo convidado a participar, como
voluntário, de uma pesquisa de de graduação promovida pela Universidade do Vale do Itajaí -
UNIVALI. Após ser esclarecido sobre as informações a seguir, no caso de aceitar fazer parte do
estudo, pedimos que você ou seu responsável rubrique todas as folhas e assine ao final deste
documento, com as folhas rubricadas pelo pesquisador, e assinadas pelo mesmo, na última página.
Este documento está em duas vias. Uma delas é sua e a outra é do pesquisador responsável. Se você
não quiser participar não será penalizado de forma alguma.
TÍTULO DA PESQUISA: MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS
PORTADORAS DE DEFICIENCIA NEUROMOTORA
OBJETIVOS: a pesquisa busca melhorar a comunicação das crianças portadoras de Paralisia
Cerebral da Fundação Catarinense de Educação Especial. Para isso será avaliado um protótipo de
uma prancha eletrônica que tem como objetivo auxiliar na comunicação através da utilização
figuras e cartões de comunicação. Você não terá qualquer custo para participar da pesquisa, e
também não receberá remuneração para tal.
DETALHAMENTO: sua participação consiste em auxiliar na validação do protótipo
desenvolvido, para que possamos verificar se você consegue desenvolver habilidades cognitivas de
forma lúdica, através do uso do protótipo. Você poderá comunicar-se através do controle nunchuck
e dos cartões de comunicação.
PROCEDIMENTO: o experimento que realizaremos com você funcionará da seguinte maneira:
a) Elaboração de frases sem o auxílio do protótipo, através da seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
95
b) Elaboração das mesmas frases com o auxílio do protótipo, através das tecnologias
desenvolvidas embarcadas, que permitem a geração de sons e a seleção de cartões de
comunicação, de acordo com as atividades que você realiza em casa, na Fundação e na
escola.
c) A Fonoaudióloga acompanhará a atividade, auxiliando na utilização do protótipo.
d) Durante o uso do protótipo a Fonoaudióloga observará e registrará o resultado dos testes,
verificando se a criança consegue se comunicar de forma efetiva e divertida com o
protótipo que construímos.
DIVULGAÇÃO: as informações coletadas na pesquisa serão publicadas em um trabalho de
graduação da UNIVALI, porém, seu nome não será mencionado em momento algum.
RISCOS: acreditamos que a sua participação envolve os seguintes riscos:
a) divulgação de seus dados pessoais: pode ocorrer de seus dados pessoais se tornarem
públicos com a realização da pesquisa. Para evitar que isso aconteça, estamos
comprometidos em colocar no texto do trabalho apenas informações que não permitam
que alguém saiba que é de você que estamos falando.
b) desconforto na utilização do sistema: para reduzir este risco desenvolvemos uma
tecnologia por varredura e um controle pequeno e leve, para que você não fique cansado
ao utilizá-lo. A qualquer momento, caso você não se sinta a vontade utilizando o
protótipo, poderá solicitar que paremos com os testes.
c) desenvolver um vocabulário errado: como o protótipo permite que se selecione qualquer
imagem para representar os cartões, pode ser que você comece a construir frases que não
estão corretas. Neste caso, estaremos acompanhando a utilização e a Mísia poderá
orientá-lo a criar as frases corretamente. A Mísia também poderá configurar o programa
para que te ajude a construir frases corretas de acordo com as regras da língua
portuguesa.
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
96
BENEFÍCIOS: sua participação na pesquisa é importante para que possamos avaliar o o protótipo
de comunicação alternativa desenvolvido. Caso o resultado da pesquisa seja positivo, você terá a
disposição o dispositivo desenvolvido para melhorar a sua comunicação na Fundação. Além disso,
estará ajudando a outras crianças especiais que possam se beneficiar da utilização deste protótipo.
RESULTADOS: os resultados da pesquisa serão publicados e estarão à sua disposição na
Fundação. Se preferir, entregamos uma cópia do texto final do trabalho para seus pais.
PERÍODO DA PESQUISA: o procedimento da pesquisa será realizado no mês de novembro deste
ano. Se em algum momento da pesquisa você não se sentir confortável e não quiser continuar
participando, basta nos comunicar que paramos imediatamente com a avaliação.
CONSENTIMENTO DE PARTICIPAÇÃO DO SUJEITO
Eu, Rosilene Germano Ferreira, mãe de Vitor Weslley Ferreira Souza, portadora do CPF ______________________, abaixo assinada, concordo que meu filho participe do presente estudo como sujeito. Fui devidamente informada e esclarecida sobre a pesquisa, os procedimentos envolvidos, assim como os possíveis riscos e benefícios decorrentes da participação de Lucas. Foi-me garantido que posso retirar meu consentimento a qualquer momento, sem que isto leve a qualquer penalidade ou interrupção do acompanhamento/assistência/tratamento de meu filho.
Local e data: _____________________________________________________________________
Nome: __________________________________________________________________________
Assinatura do Sujeito ou Responsável: ________________________________________________
Telefone para contato: _____________________________________________________________
Pesquisador Responsável: Alejandro Rafael Garcia Ramirez
Telefone para contato: 48 9102-9107
Pesquisadores Participantes: Gilmar de Sousa
Telefones para contato: 48 9112-4681
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
97
TERMO DE ANUÊNCIA DE INSTITUIÇÃO PARA COLETA DE DADOS DE PESQUISAS ENVOLVENDO SERES HUMANOS
Declaro que conheço e cumprirei os requisitos da Res. CNS 196/96 e suas complementares e como esta instituição tem condições para o desenvolvimento do projeto de pesquisa MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS PORTADORAS DE DEFICIENCIA NEUROMOTORA, autorizo sua execução pelos pesquisadores ALEJANDRO RAFAEL GARCIA RAMIREZ e GILMAR DE SOUSA. Nome da instituição: FUNDAÇÃO CATARINENSE DE EDUCAÇÃO ESPECIAL Nome completo do responsável legal: ___________________________________________ Cargo: ______________________________________ Assinatura: Data:
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
98
TERMO DE UTILIZAÇÃO DE DADOS PARA COLETA DE DADOS DE PESQUISAS ENVOLVENDO SERES HUMANOS
Declaro que conheço e cumprirei os requisitos da Res. CNS 196/96 e suas complementares no desenvolvimento do projeto de MEDIAÇÃO DA COMUNICAÇÃO EM CRIANÇAS PORTADORAS DE DEFICIENCIA NEUROMOTORA, assim como afirmo que os dados descritos no protocolo serão obtidos em absoluto sigilo e utilizados apenas para os fins especificados no protocolo aprovado pelo Comitê de Ética. Nome completo do pesquisador principal (orientador): ALEJANDRO RAFAEL GARCIA RAMIREZ Telefone para contato: 48 3247-8233 Assinatura: _________________________________ Nome completo do acadêmico: GILMAR DE SOUSA Telefone para contato: 48 9112-4681 Assinatura: _________________________________
99
APÊNDICE B – Questionário aplicado
100
ALUNO A PRANCHA FÍSICA
Bom dia, [nome do aluno].
Tudo bem?
Como você está se sentindo hoje?
Conte o que você fez no final de semana.
Vai viajar para o [estado de origem] este ano?
Vai visitar alguém?
Quem vai com você?
Você vai de ônibus?
Alguém da sua família mora perto da sua casa?
O que você gosta de fazer para se divertir?
Qual seu esporte preferido?
Qual sua comida preferida?
O que você gosta de fazer na escola?
Quando você não tem aula, o que você faz de manhã?
Além dos atendimentos com a Mísia, o que mais você faz no CENER?
Além das atividades do CENER, o que mais você faz na Fundação?
101
ALUNO B PRANCHA FÍSICA
Bom dia, [nome do aluno]. Tudo bem? Como você está se sentindo hoje? Conte o que você fez no final de semana. Vai viajar para a [estado de origem] este ano? Vai fazer o que lá? Quem vai com você? Você vai de ônibus? O que você gosta de fazer para se divertir? Qual seu esporte preferido? Qual sua comida preferida? Quando você não tem aula, o que você faz de manhã? Além dos atendimentos com a Mísia, o que mais você faz na Fundação? Você viajou nos últimos dias? Para onde? Com quem? Foi de ônibus? O que você foi fazer lá? Você mora com quem além da tua mãe?