UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS – UFLA
FELIPE SANTOS OLIVEIRA
MATRICULA: 201920697
PROJETO DE FISICA EXPERIMENTAL 2
GUIA DE MÃO COM INTERAÇÃO BLUETOOTH
1. INTRODUÇÃO
Ser deficiente visual em um pais onde até mesmo aqueles que não possuem deficiência enfrentam problemas nas mais diferentes esferas, se torna um grande impedimento no que tange a autonomia do indivíduo em sua vida cotidiana, desta maneira elencamos algumas das principais dificuldades dos indivíduos que não enxergam em sua vivencia diária.
· Falta de infraestrutura nas calçadas – hoje em dia existem pisos que tem rugosidades diferentes, assim como cor, para facilitar a locomoção de indivíduos com baixa visão ou nenhuma, porem este tipo de piso é encontrar somente em algumas poucas calçadas, normalmente quando as prefeituras dispõem da reinstalação das calçadas, ficando limitada somente a áreas de interesse, assim é facilmente encontrada calçadas com diversas irregularidades inclusive em via de alta taxa de trafego de pessoas, assim como a falta de calçadas em alguns trechos.
· Falta de sinalização no semáforo – existe alguns meios onde se é possível uma pessoa com deficiência visual perceber quando um semáforo estará aberto como os que emitem um aviso sonoro, porem caímos em outro descaso com este grupo, pois apesar de existir a tecnologia necessária dificilmente é encontrado algum semáforo munido desta tecnologia, sendo este um dos principais motivos que levam a causa de acidentes entre os deficientes visuais, perdendo apenas pela queda decorrente a alçadas irregulares.
2. OBJETIVO
O projeto tem como objetivo um melhor conforte e autonomia para pessoas com deficiência no quesito de locomoção, se dando através da utilização de um aparelho de pulso ou mão, capaz de se conectar via Bluetooth com o celular ou fone de ouvido e, além disso, o aparato será munido de um sensor de distância que indicara ao indivíduo alguma mudança brusca na constituição da calçada (como degrau) ou mesmo barreira.
Assim a finalidade do equipamento a ser desenvolvido será a de proporcionar uma maior dignidade humana a uma certa classe de indivíduos, que vivem diversos problemas que muitas vezes são marginalizados tanto pela população, no que diz respeito às normativas das calçadas, quanto pelas organizações públicas que não implementam tecnologia de maneira satisfatória para propiciar uma boa vivencia em espaços públicos para as mais variadas necessidades que cada indivíduo possa ter.
3. DESENVOLVIMENTO
Para o desenvolvimento do equipamento, serão necessários os seguintes itens; Arduino uno R3 Atmega 328 Smd com cabo USB – formada por duas camadas e diversas características de projeto, como; Alimentação da placa de Arduino via USB ou outra fonte externa, que deve ser limitada entre no máximo 7V e 12V, IOREF que serve para conectar a alimentação dos Shields, RESET servido como reset externo da placa, GND são os pinos terra, VIN, entre outros.
Além disso, será necessário ser feita a programação do aparelho, para que possa decodificar as informações e transmiti-las para o celular ou fone de ouvido através do sistema Bluetooth. Para tal, será utilizada a interface da IDE do arduino.
O
projeto será desenvolvido em um prazo máximo de 3 meses, assim sendo garantido
no cronograma a seguir que haja tempo para ajustes caso ocorra algum imprevisto
no decorrer do cronograma, assim possibilitando o ajuste e entrega no prazo
máximo definido.
|
CRONOGRAMA DE DESENVOLVIMENTO
PROJETO |
|||
|
DATA |
TAREFA |
INICIO |
FIM |
|
27/08/2021 |
IDEIA |
X |
X |
|
03/09/2021 |
INICIO PESQUISA |
X |
X |
|
04/09/2021 |
LEVANTAMENTO MATERIAIS |
X |
X |
|
08/092021 |
DESENVOLVIMENTO PROTOBOARD |
X |
X |
|
17/09/2021 |
MONTAGEM |
X |
X |
|
24/09/2021 |
PROGRAMAÇÃO |
X |
X |
|
08/10/2021 |
FINALIZAÇÃO DE RELATORIO |
X |
X |
Abaixo
há a relação dos componentes a serem utilizados para montagem do projeto no
arduino, assim como o preço de cada componente, observando que alguns dos itens
listados, foram comprados em conjuntos, assim o preço final diz respeito apenas
ao valor dos itens individuais de cada componente e o preço total gasto para
montagem do dispositivo.
|
CUSTOS DO EQUIPAMENTO |
|
|
MATERIAL |
PREÇO (R$) |
|
SENSOR ULTRASSONICO |
15,90 |
|
BUZZER |
14,90 |
|
MODULO BLUETOOTH |
29,90 |
|
PROTOBOARD |
13,90 |
|
LUZ LED |
9,90 |
|
JUMPER |
24,90 |
|
ARDUINO |
59,90 |
|
RESISTORES |
11,90 |
|
TOTAL |
181,20 |
1. POSSIVEL
SOLUÇÃO E MELHORIA
O projeto
contemplara o desenvolvimento do guia de mão com conectividade Bluetooth, porém
ainda é passível de incorporações, sendo algumas delas;
·
Indicação do semáforo aberto – é possível
o desenvolvimento de um outro componente a ser integrado no semáforo que pode
se conectar com o dispositivo, assim possibilitando que seja avisado o usuário,
quando o semáforo estiver liberado para travessia.
·
GPS – ainda é possível uma interação
direta com o sistema de GPS, assim possibilitando um ajuste mais fino, onde o
usuário será avisado na hora de seguir uma direção especifica até seu destino.
·
Sensor de vibração – pode ainda ser
incorporado na aparelhagem um sistema de vibração quando encontrar uma
barreira, ou desnível acima de 10cm, através da vibração, podendo ser emulado
em uma vibração para barreira e duas para desníveis.
Porem as etapas
citadas acima não serão contempladas no desenvolvimento do equipamento, assim
ficando para uma possível implementação posteriormente ao desenvolvimento do
equipamento.
Isso se deve ao
pouco tempo disponível para o desenvolvimento das programações necessárias para
o funcionamento de cada incorporação, assim sendo restrito apenas a montagem do
guia e a interação Bluetooth.
1. METODOLOGIA
O sensor será
construído de maneira a ser incorporada ao pulso ou sendo necessário criar uma
alça que servira para ser segurada, assim possibilitando o uso de qualquer
indivíduo.
Será incorporado
um sensor frontal que avisara o usuário quando houver uma barreira a cerca de
um metro e vinte centímetros de distância, possibilitando tempo para parada e
mudança de trajeto do usuário, um segundo sensor será direcionado ao chão de
maneira inclinada (30° a 45°), sem distancia pré-definida, pois devido a
variedade de altura dos indivíduos não haveria maneira satisfatória de ser definida,
assim será programado um delay de 5 a 10 segundo para ajuste automático da
aparelhagem, assim que ligado, para definir a distância do sensor ao chão,
sendo que quando houver uma mudança de nível igual ou superior a de 10cm o
usuário será avisado, caso altitude (superior) e caso declívio (inferior).
Abaixo há um
modelo feito no Tinkercad de como o sistema ficara quando montado, havendo
apenar uma mudança a ser feita, pois não havia o modulo Bluetooth no
aplicativo, assim o mesmo foi substituído por um LED RGB, que possui a mesma
quantidade de pinos do equipamento, assim quando montado apresentara essa
mudança em relação ao modelo computacional.
LED RGB (simplesmente ilustrativo, será substituído pelo componente bluetooth com os respectivos pinos definidos);
Fonte:
https://www.saravati.com.br/led-rgb-alto-brilho-catodo-comum
A linguagem de
programação utilizado para o arduino é a do C++, com alterações. Sendo possível
a definição do algoritmo, com variáveis definidas, as leituras da entrada de
dados dos sensores, a saída de dados, os operadores lógicos, as funções e as
condicionais para execução de determinadas funções (acionamentos das
componentes de saída.
1. DESENVOLVIMENTO
DO CODIGO
Primeiramente
devemos importar as bibliotecas que necessitamos para que o Arduino opere os
dispositivos;
“
#include "SoftwareSerial.h"
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <BlynkSimpleSerialBLE.h>
SoftwareSerial bluetooth(5, 6);
BlynkTimer timer;
(...)
”
Agora
devemos definir os pinos que serão utilizado com cada componente;
“
(...)
//definir pinos
const int trig = 10;
const int trig1 = 12;
const int echo = 9;
const int echo1 = 11;
(...)
“
Define-se as
variáveis que serão utilizadas;
“
(...)
float duracao, distancia, duracao2,
distancia2;
(...)
“
Define-se qual
pino será responsável pela entrada e saída de dados;
“
(...)
void setup(){
bluetooth.begin(9600);
Serial.begin
(9600);
Blynk.begin(SerialBT,
auth);
Blynk.begin(SerialBT,
auth);
pinMode(trig,OUTPUT);
pinMode(echo,INPUT);
pinMode(trig1,OUTPUT);
pinMode(echo1,INPUT);
timer.setInterval(1000cm,
enviadist);
}
(...)
“
Configuramos o
primeiro sensor dentro do loop;
“
(...)
//primeiro sensor
digitalWrite(trig,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trig,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig,LOW);
//retorno
do sonar
duracao= pulseIn(echo,HIGH);
//calculo da distancia
distancia= (duracao*0.034) /2;
Serial.print(distancia);
Serial.println("cm");
//verificar se distancia é menor que 1 m
if
(distancia < 100){
delay(10);
bluetooth.write("Stop!");//dados
bluetooth para sinalizar barreira
bluetooth.write(Serial.read()); //mostra a distância que o sensor está
lendo
}else{
bluetooth.write("");
bluetooth.write(Serial.read()); //mostra a distância que o sensor está
lendo
//dados bluetooth caminho livre
}
delay(100);
(...)
“
Agora configuramos
o segundo sonar dentro do mesmo loop;
“
(...)
digitalWrite(trig1,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trig1,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig1,LOW);
duracao2= pulseIn(echo1,HIGH);
distancia2= (duracao2*0.034) /2;
Serial.print(distancia2);
Serial.println("cm");
if (distancia2>75 &&
distancia2<65){
bluetooth.write("Stop!");//dados
bluetooth para sinalizar desnivel
bluetooth.write(Serial.read()); //mostra a distância que o sensor está
lendo
}else{
bluetooth("");//dados bluetooth caminho livre
bluetooth.write(Serial.read()); //mostra a distância que o sensor está
lendo
}
delay(100);
(...)
“
Assim
termina-se a programação do arduino, com as condicionais respectivamente,
especificadas para cada sonar, além de o envio de dados via bluetooth para o
aparelho celular, que será configurado para emitir para o usuário a mensagem
quando houver barreiras.
2. APP
BLYNK
O aplicativo,
usado para se fazer a leitura dos dados enviados pelo bluetooth do arduino foi
o Blynk, onde se é possível ver a leitura da distancia que o sonar analisou;
1. ANALISE DOS SENSORES
Analise de
distância do sensor frontal;
Foi medido com uma
trena a distância, com precisão de 0,05 cm, sendo desligado e ligado dez vezes
o equipamento para cada medição (Tab. 01).
|
N°
DE MEDIDAS |
DISTANCIA
DO LEITOR |
|||
|
50
cm |
80
cm |
100
cm |
130
cm |
|
|
1 |
48,1 |
75,1 |
93,5 |
129,3 |
|
2 |
49,7 |
77,4 |
96,7 |
138,9 |
|
3 |
51,4 |
82,7 |
108,0 |
135,0 |
|
4 |
47,8 |
77,9 |
99,6 |
121,7 |
|
5 |
50,9 |
79,3 |
105,3 |
118,7 |
|
6 |
49,1 |
76,9 |
102,1 |
137,8 |
|
7 |
51,4 |
80,3 |
98,9 |
136,3 |
|
8 |
48,3 |
81,2 |
100,2 |
131,9 |
|
9 |
49,7 |
83,0 |
101,9 |
139,1 |
|
10 |
50,5 |
78,5 |
99,9 |
124,9 |
|
MEDIA |
|
|
|
|
|
Tab. 01: Sensor frontal |
Analise de distância do
sensor diagonal;
Foi medido com uma
trena a distância, com precisão de 0,05 cm, sendo desligado e ligado dez vezes o
equipamento para cada medição (Tab 02);
|
N°
DE MEDIDAS |
DISTANCIA
DO LEITOR |
|||
|
40
cm |
60
cm |
90
cm |
120
cm |
|
|
1 |
37,9 |
58,1 |
92,1 |
114,5 |
|
2 |
39,8 |
57,9 |
93,3 |
118,3 |
|
3 |
40,3 |
61,2 |
87,2 |
123,1 |
|
4 |
41,7 |
60,3 |
86,3 |
122,9 |
|
5 |
40,9 |
58,8 |
92,5 |
124,1 |
|
6 |
38,1 |
59,2 |
90,7 |
116,5 |
|
7 |
39,9 |
60,7 |
92,4 |
117,3 |
|
8 |
41,1 |
62,9 |
87,6 |
123,8 |
|
9 |
40,3 |
57,5 |
89,7 |
120,3 |
|
10 |
39,5 |
58,1 |
92,4 |
124,9 |
|
MEDIA |
|
|
|
|
|
Tab. 02: Sensor diagonal |
|
|
DISTANCIA |
SENSOR
1 (FRONTAL) |
DISTANCIA |
SENSOR
2 (DIAGONAL) |
|
1 |
50
cm |
|
40
cm |
|
|
2 |
80
cm |
|
60
cm |
|
|
3 |
100
cm |
|
90
cm |
|
|
4 |
130
cm |
|
120
cm |
|
1. CONCLUSÕES
Analisando os
desvios padrões, que no caso representa o erro do equipamento, percebemos que
no sensor frontal e no diagonal obtemos um erro maior conforme a distância
aumenta sendo diretamente proporcional.
O sensor frontal
está programado dentro de uma janela de
O objeto iria ser
revestido com uma camada plástica, porem seria necessário moldar uma peça que
permitisse que os sensores permanecessem fora, algo que foi impossibilitado de
ser executado devido a falta de equipamento específicos para moldar a peça,
assim ficando somente a aparelhagem montada, mais ainda sendo passivo de ser
implementado posteriormente.
link do video: https://www.youtube.com/watch?v=8zfJrwWbaag&t=2s
1. BIBLIOGRAFIA
[01]
SANTO, T. - Deficientes visuais encontram dificuldades de locomoção em áreas
vedes em SP – 32xSP – 02/02/2017 – atualizado em 12/11/2020.
[02]
BARBOSA, I. – Pessoas com deficiência visual relatam seus maiores obstáculos –
Folha de Pernambuco – 14/03/2019
[03]
CHAVIER, L. – Programação para Arduino: Primeiros passos
[04]
MOTA, A. – O que é Arduino e como funciona? – Vida de Silício – 14/04/2017
Link: https://portal.vidadesilicio.com.br/o-que-e-arduino-e-como-funciona/