REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202409241615
Luiz Henrique Castro de Mattos
Orientador: Prof. Esp. Roger Santos Koga
RESUMO
Este artigo apresenta o desenvolvimento de um óculos inteligente com sensor de presença, projetado para auxiliar pessoas com deficiência visual na detecção de obstáculos. O dispositivo utiliza sensores de proximidade, como o ultrassônico HC-SR04, integrados a um microcontrolador Arduino Nano. O sistema detecta objetos a uma distância de até 1 metro e fornece feedback tátil (vibração) e sonoro (buzzer) ao usuário, alertando sobre a presença de barreiras em seu caminho. A metodologia abrange a escolha de componentes, montagem, programação do Arduino e testes de campo para ajustes de sensibilidade. A solução proposta visa oferecer uma ferramenta acessível e eficaz para aumentar a autonomia e segurança de pessoas com deficiência visual em ambientes diversos.
Palavras-chave: Óculos Inteligente, deficiência assistiva, sensor de presença, auxílio visual.
ABSTRACT
This article presents the development of smart glasses with a presence sensor, designed to assist visually impaired people in detecting obstacles. The device uses proximity sensors, such as the ultrasonic HC-SR04, integrated into an Arduino Nano microcontroller. The system detects objects at a distance of up to 1 meter and provides tactile (vibration) and sound (buzzer) feedback to the user, alerting them to the presence of barriers in their path. The methodology covers the choice of components, assembly, Arduino programming and field tests for sensitivity adjustments. The proposed solution aims to offer an accessible and effective tool to increase the autonomy and safety of people with visual impairments in different environments.
Keywords: Smart Glasses, assistive disability, presence sensor, visual aid.
INTRODUÇÃO
A deficiência visual é uma condição que pode variar de perda parcial a completa da visão. A condição pode ter vários graus de gravidade e afetar gravemente a qualidade de vida e a independência das pessoas afetadas. A deficiência oftalmológica não se limita à cegueira total, mas também inclui qualquer tipo de perda de visão que não pode ser completamente corrigida com óculos, lentes de contato, medicamentos ou cirurgia.
A deficiência visual pode ser classificada em cegueira e visão subnormal. Cegueira refere-se à perda total da visão, enquanto a subnormal indica uma perda significativa da acuidade visual que não é corrigível com lentes convencionais (IBGE,2020). A incapacidade visual pode ser congênita, ou seja, a pessoa nasce com ela, ou pode ser adquirida com o tempo, independente disso a inclusão social e as questões de acessibilidade devem ser melhoradas.
A tecnologia assistiva são ferramentas que estão surgindo para auxiliar pessoas com deficiência visual, este conjunto de serviços e recursos servem para promover acessibilidade e independência para pessoas com deficiência assistiva, assim promovendo qualidade de vida e trazendo inclusão social. Pessoas com deficiência visual enfrentam desafios significativos, não apenas devido à perda de visão, mas também por conta das barreiras sociais e de acesso a tecnologias assistivas que podem limitar sua plena participação na sociedade (WBU,2022).
O desenvolvimento dessas tecnologias tem crescido cada vez mais, graças a estudos e pesquisas. Atualmente já existem ferramentas que facilitam algumas atividades que são realizadas por estas pessoas. Este artigo visa abordar uma dessas ferramentas através de um óculos inteligente onde o mesmo vai facilitar a locomoção de pessoas com dificuldades assistivas, tendo como objetivo implementar ferramentas que possam auxiliar pessoas com deficiência assistiva de forma eficiente, onde iremos analisar a aplicabilidade prática da ferramenta. Tecnologia assistiva tem pouca difusão no brasil. Foram alcançados progressos gradualmente através de realizações no domínio jurídico e através da investigação e desenvolvimento (BASTOS, 2023).
Dessa forma, foi desenvolvido um sistema utilizando um sensor de proximidade ultrassónico HC-SR04, podendo detectar movimentos em uma faixa de 2cm até 4 metros de distância, além de possuir alta estabilidade, precisão e resistência ao calor. Além disso, utilizaremos equipamentos com baixo custo e fácil acessibilidade, de forma em que os mesmos consigam suprir todas as necessidades propostas pelo projeto.
1. METODOLOGIA
A pesquisa apresentada desenvolve um sistema de auxílio visual, onde permite que o usuário tenha mais independência e fácil locomoção, assim desfrutando melhor da vida no seu cotidiano. O trabalho é de natureza exploratória e descritiva, onde terá como objetivo analisar a aplicabilidade prática, podendo desvendar os benefícios e dificuldades relacionados ao uso da ferramenta. A abordagem qualitativa será baseada em explorar experiências dos usuários e potencialidades da tecnologia utilizando ferramentas de baixo custo e mais robustas. Além disso, o artigo busca detalhar o ciclo de montagem e o motivo de escolha de cada peça escolhida para o projeto, assim fornecendo controle e compreensão do processo de montagem.
O desenvolvimento do equipamento seguiu uma metodologia ordenada e sequencial. Partindo de pesquisas para poder assimilar os princípios teóricos e as melhores aplicações dessa tecnologia, revisando também tecnologias existentes que visam trazer segurança e conforto na vida de pessoas com desvirtude visual e desurdir as funcionalidades, limitações e potencial de cada tecnologia. Em seguida foram realizadas análises comparativas entre os sensores de proximidade no mercado eletrônico, para identificar qual o mais adequado para o sistema em questão de qualidade. Além de sugerir direções para pesquisas futuras, serão discutidas possíveis limitações do estudo, como tamanho da amostra e diversidade de equipamentos de teste.
A partir dessas condições, elaborou-se um plano de desenvolvimento detalhado, onde foi realizado a aquisição dos materiais necessários para construção do protótipo. Com a construção do protótipo foi realizada uma bateria de testes de funcionalidade, para descobrir possíveis ajustes a serem realizados, as pessoas que participaram dos exames, foram escolhidas por possuir algum tipo de disfuncionalidade visual.
A metodologia proposta neste estudo foi cuidadosamente elaborada para explorar de forma abrangente e detalhada a eficácia dos óculos inteligentes como tecnologia assistiva na segurança de pessoas com deficiência visual. A combinação de levantamentos bibliográficos e análises de tecnologias existentes, oferece uma base sólida para verificar o impacto dessa inovação tecnológica. Ao integrar diferentes fontes de dados e perspectivas, esta abordagem não só visa confirmar a relevância dos óculos inteligentes para a segurança das pessoas com deficiência visual, mas também identificar oportunidades para melhorias tecnológicas.
Além disso, o estudo garantiu um compromisso com a integridade científica e o respeito pelos participantes, ao mesmo tempo que considerou as limitações do estudo e as implicações éticas. A abordagem utilizada fornece, portanto, um caminho claro e rigoroso para investigar como os óculos inteligentes podem ajudar a melhorar a qualidade de vida e a segurança das pessoas com deficiência visual, ao mesmo tempo que promovem avanços no campo da tecnologia assistiva.
2. RESULTADOS
2.1 Escolha do sensor
O sensor ultrassônico HC-SR04 foi escolhido para projetar óculos inteligentes voltados ao atendimento de pessoas com deficiência devido às suas características técnicas e adequação para detecção de obstáculos. O sensor HC-SR04 utiliza pulsos ultrassônicos para medir distâncias e é altamente eficaz em ambientes onde é necessário identificar objetos e garantir uma navegação segura para usuários com deficiência visual. Um dos principais pontos fortes do HC-SR04 é a sua precisão, sendo capaz de detectar objetos a uma distância de 2cm a 4m, proporcionando assim um amplo alcance de detecção para alertar o usuário sobre os obstáculos à frente. Além disso, sua resposta rápida e baixo custo tornam-no uma solução acessível para integração em dispositivos vestíveis, como óculos inteligentes.
Outra razão importante para a sua escolha é a sua robustez sob diferentes condições ambientais. Os sensores ultrassônicos não são sensíveis à luz, o que os torna eficazes em ambientes com pouca ou muita luz, onde outros sensores, como câmeras, podem funcionar mal.
Em resumo, o HC-SR04 foi selecionado por sua confiabilidade, precisão de detecção de distância, preço acessível e capacidade de operar com eficiência em diferentes cenários, proporcionando navegação assistida eficaz e segura para usuários com deficiência visual.
Figura 1: Sensor Ultrassônico.
Autor, 2024
| Especificações |
| . Tensão de alimentação: 5V DC |
| . Corrente de operação: 2mA |
| . Ângulo de efeito: 15° |
| . Alcance: 2cm ~ 4m |
| . Precisão: 3mm |
| . Sinal de entrada trigger: 10us impulso TTL |
| . Sinal Echo: saída TTL PWL sinal |
| . Dimensões aproximadas: 45mm x 20mm x 17mm. |
Cálculo da distância:
Distância = [Tempo ECHO em nível alto * Velocidade do Som] / 2
2.2 Microcontrolador
A escolha do Arduino nano para o projeto se baseia em diversos fatores que tornam essa placa a mais adequada para projetos portáteis e vestíveis. O Arduino Nano combina tamanho compacto, eficiência energética e funcionalidade suficiente para controlar os sensores e outros componentes necessários em seus projetos. Como o Arduino Nano é uma placa pequena, é ideal para integração em dispositivos como óculos inteligentes, onde o espaço é limitado. Seu formato permite que ele seja facilmente fixado ao design dos óculos sem comprometer a portabilidade ou o conforto do usuário.
Outro fator decisivo foi o baixo consumo de energia do Arduino Nano, que possibilitou a criação de dispositivos que podiam funcionar por longos períodos sem necessitar de recargas frequentes. Isso é fundamental para dispositivos assistivos, pois a confiabilidade e a durabilidade da bateria impactam diretamente a usabilidade para o público-alvo. Além disso, o Arduino Nano é compatível com vários sensores, como o ultrassônico HC-SR04, e fornece poder de processamento suficiente para controlar efetivamente esses dispositivos. Também é fácil de programar e oferece uma comunidade de desenvolvedores grande e ativa que facilita a solução de problemas e o desenvolvimento rápido de protótipos.
Portanto, o Arduino Nano foi escolhido devido ao seu pequeno tamanho, baixo consumo de energia, compatibilidade com sensores, poder de processamento suficiente e facilidade de programação, fatores fundamentais para o sucesso de um projeto de óculos inteligentes voltado para ajudar pessoas com deficiência.
Figura 2: Arduino Nano.
Autor, 2024
| Especificações |
| 8 entradas analógicas portas: A0 ao A7 |
| 14 portas de entrada/saída digitais: Tx, Rx, D2 ao D13 |
| 6 portas pwm: D3, D5, D6, D9, D10, D11 |
| 1 par de porta Serial Rx/Tx do transceptor do nível de ttl |
| Usa MCU Atmega328 |
| Bootloader já instalado |
| Suporte para fonte de alimentação externa de 5v a 12v DC |
2.3 Buzzer
O buzzer ativo é uma estrutura integrada de transdutores eletrônicos que emite sinais sonoros em frequência única quando é energizado. É um dispositivo fundamental na eletrônica por ser bastante utilizado para alarmes.
Figura 3: Buzzer ativo.
Autor, 2024
| Especificações |
| Tensão de alimentação recomendada: 5 V |
| Tensão de operação: 4 V a 8 V |
| Corrente máxima: 40 mA |
| Diâmetro: 12 mm |
| Altura: 10mm |
| Compatível com Arduino, Raspberry, PIC e outros |
2.4 Motor de vibração
Este micro motor de vibração já possui fios para você conectar no seu protoboard ou na sua placa e ainda uma superfície adesiva para você colar. Possui um formato achatado e circular, facilitando o encaixe em aplicações wearables também.
Figura 4: Motor de vibração
Autor, 2024
| Especificações |
| Tensão de operação: 2,5 V – 4V |
| Corrente de operação: 90 mA máx |
| Velocidade de rotação: 9000 RPM |
| Comprimento do cabo: 3 cm |
| Dimensão total: 10 mm (diâmetro) x 3 mm (sem o cabo) |
2.5 Base
A base do óculos inteligente foi pensada de forma em que pudesse acomodar de maneira eficiente todas as partes eletrônicas do protótipo, de forma que não atrapalhe no desempenho do projeto.
Autor, 2024
3. Código desenvolvido
Figura 6: código
Autor, 2024
Figura 7: Código
Autor, 2024
3.1 Testes de Funcionalidade
Foi criado uma forma de teste no qual havia obstáculos em certas partes do trajeto, dessa forma podendo colocar em prática toda a funcionalidade do protótipo. Durante os testes foi ajustado às questões de distância e precisão.
4. Conclusão
Os óculos inteligentes com sensores de presença surgiram como soluções inovadoras no campo da tecnologia assistiva, ampliando as possibilidades de mobilidade e segurança para pessoas com deficiência, especialmente aquelas com deficiência visual. Ao detectar obstáculos e fornecer feedback em tempo real, estes dispositivos ajudam a aumentar a independência do utilizador, permitindo uma navegação mais segura em ambientes complexos.
Apesar dos benefícios óbvios, ainda existem desafios que precisam ser enfrentados, como a precisão do sensor em diferentes condições de iluminação e terreno, a durabilidade do dispositivo e a necessidade de customização para atender às diferentes necessidades pessoais. Além disso, questões como acessibilidade financeira e facilidade de uso são fundamentais para que a tecnologia alcance um público mais amplo.
À medida que a tecnologia continua a avançar e a consciência da importância da inclusão aumenta, espera-se que os óculos com sensores de presença se desenvolvam rapidamente e se tornem cada vez mais integrados na vida quotidiana das pessoas com deficiência. Como resultado, estes óculos não só melhoram a mobilidade, mas também contribuem para a inclusão social, tornando-se um exemplo concreto de como a inovação tecnológica pode mudar vidas positivamente. Esta conclusão reflete o impacto da tecnologia, os desafios atuais e as expectativas para avanços futuros.
REFERÊNCIAS
https://www.handtalk.me/br/blog/tecnologias-assistivas/
http://portal.mec.gov.br/seed/arquivos/pdf/deficienciavisual.pdf
World Blind Union. (2021). Social Inclusion of People with Visual Impairment. Toronto: WBU.
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2020). Pesquisa Nacional de Saúde. Acessado em:19 de agosto de 2024.
Deficiência Visual. Brasília: IBGE. Acessado em: 22 de agosto de 2024.
Bastos, P. A. L. S. (2023). Tecnologia assistiva e políticas públicas no brasil. Acessado em: 21 de agosto de 2024.
https://www.smartprojectsbrasil.com.br/sensor-de-distancia-ultrassonico-hc-sr04
https://www.smartprojectsbrasil.com.br/arduino-nano-v3-ch340-mini-usb-sem-cabo-usb
https://www.smartprojectsbrasil.com.br/buzzer-5v-com-oscilador-beep-ativo