APLICAÇÃO DE UMA PLATAFORMA DE PROTOTIPAGEM ELETRÔNICA NA IMPLEMENTAÇÃO DE UM SENSOR DE OBSTÁCULOS EM UM ÓCULOS PARA AUXILIAR DEFICIENTES VISUAIS NA L

Me. Joaquim Alberto Leite da Silva Junior MANAUS 2017 CARLOS LEVI DE ASSIS DA SILVA GILMARA DA SILVA SOUSA LEANDRO DA SILVA CONCEIÇÃO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para avaliação na Universidade Paulista, intitulada Aplicação de uma plataforma de prototipagem eletrônica na implementação de um sensor de obstáculos em um óculos para auxiliar deficientes visuais na locomoção, como parte do requisito para obtenção do título de Engenheiro da Computação, de autoria dos alunos, Carlos Levi de Assis da Silva, Gilmara da Silva Sousa e Leandro da Silva Conceição, aprovada pela banca examinadora constituída pelos professores: Aprovado em: BANCA EXAMINADORA _________________________________________________ ___/___/___ Prof. Orientador Me. Joaquim Alberto Leite da Silva Junior Universidade Paulista – UNIP _________________________________________________ ___/___/___ Prof. Membro Me. These warnings allow the wearer to make decisions about which direction to take to avoid the object.

Their use does not render the cane redundant; rather, the project assists the cane-using wearer by allowing them to walk around in public places more easily. Keywords: Arduino, ultrasonic sensor, visually disabled person, assistive technology LISTA DE SIGLAS 1. IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 2. CBO Conselho Brasileiro de Oftalmologia 3. PWM Pulse Width Modulation 14. CLP Controlador Lógico Programável 15. IDE Ambiente de Desenvolvimento Integrado (Integrated Development Environment) LISTA DE FIGURAS Figura 1. Ilustração do glaucoma 16 Figura 2. Ilustração da visão com catarata 16 Figura 3. Especificações do Arduino Uno R3 38 Figura 14. Especificações do Microcontrolador Atmega 328 presente no Arduino Uno R3 39 Figura 15. Esquema de Transmissão e Recepção do sinal ultrassônico 40 Figura 16. Sensor Ultrassônico HC-SR04 41 Figura 17. Especificações técnicas do HC-SR04 41 Figura 18. Óculos com sensor de obstáculos 48 Figura 29.

Óculos com sensor de obstáculos e o buzzer 48 Figura 30. Protótipo Finalizado 49 Figura 31. Fluxograma de funcionamento 49 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 9 1. OBJETIVOS 10 1. TECNOLOGIAS ASSISTIVAS PARA À LOCOMOÇÃO DE DEFICIENTES VISUAIS 19 2. TECNOLOGIA ASSISTIVA NO BRASIL 21 2. ACESSIBILIDADE 25 2. MICROCONTROLADORES 27 2. SENSORES 29 2. ESPECIFICAÇÕES DO ARDUINO UNO R3 37 3. SENSOR ULTRASSÔNICO 39 3. ESPECIFICAÇÕES DO SENSOR ULTRASSÔNICO HC-SR04 41 3. BUZZER 42 4 ETAPAS DE CONSTRUÇÃO E RESULTADOS 42 4. MATERIAIS UTILIZADOS 42 4. No entanto, mesmo com o auxílio da bengala, o usuário portador de deficiência visual corre riscos de sofrer acidentes em ambientes urbanos. A tecnologia assistiva, conhecida também como tecnologia de apoio, visa simplificar o cotidiano de um portador de deficiência usando uma variedade de recursos e equipamentos promovendo uma vida independente. No presente trabalho foi estudado um meio para adicionar um sensor ultrassônico para detecção de obstáculos a um óculos preto para identificar objetos acima da cintura a uma distância de até dois metros de distância, e com um buzzer serão emitidos diferentes sons à medida que o usuário se aproxima do obstáculo alertando da existência de algum objeto à sua frente, trabalhando em conjunto com a bengala a fim de proporcionar uma proteção maior ao portador, fazendo com que o deficiente visual tenha uma melhor compreensão do que está a sua volta podendo então ter mais segurança na hora de desviar de algum objeto em que a bengala não é possível alcançar.

OBJETIVOS 1. Objetivo Geral Desenvolver um protótipo de um óculos com sensor de obstáculos para auxiliar deficientes visuais a se locomoverem e ter autonomia para realizar atividades. Sem a visão, os outros sentidos passam a receber a informação de forma intermitente, fugidia e fragmentária. O desenvolvimento aguçado da audição, do tato, do olfato e do paladar é resultante da ativação contínua desses sentidos por força da necessidade. Portanto, não é um fenômeno extraordinário ou um efeito compensatório. Os sentidos remanescentes funcionam de forma complementar e não isolada. A cegueira total ou a baixa visão podem afetar as pessoas em qualquer idade. E, uma vez que o cego é um indivíduo privado dela, supomos que ele terá sérias restrições em sua vida.

A cegueira impõe limites, é certo. E exige adaptações, mas se as informações não chegam ao cego pela visão, é justamente pelos outros sentidos que ele tem infinitas possibilidades de conhecer o mundo em que vive. Esse processo não se dá de forma automática, como uma substituição de um sentido por outro como pressupunha a teoria da substituição, valorizada na educação do cego no século XVIII, pois se trata de um processo de aprendizagem como outro qualquer. Nunes e Lomônaco, 2008). Conforme Gil: Chama-se visão subnormal (ou baixa visão, como preferem alguns especialistas) à alteração da capacidade funcional decorrente de fatores como rebaixamento significativo da acuidade visual, redução importante do campo visual e da sensibilidade aos contrastes e limitação de outras capacidades.

Entre os dois extremos da capacidade visual estão situadas patologias como miopia, estrabismo, astigmatismo, ambliopia, hipermetropia, que não constituem necessariamente deficiência visual, mas que na infância devem ser identificadas e tratadas o mais rapidamente possível, pois podem interferir no processo de desenvolvimento e na aprendizagem. Gil, 2004). Para Gambarato, Batista e Giandoni, (2012), este é o tipo da deficiência visual em que a pessoa possui uma capacidade parcial de ver, mas esta visão parcial não o limita na execução de tarefas diárias. Já Díaz, (2009), diz que esta classificação é dada quando o indivíduo tem a capacidade de enxergar prejudicada por fatores que limitam sua visão em alguns ou em vários aspectos. Se não for tratado, o glaucoma leva ao dano permanente do disco óptico da retina, causando uma atrofia progressiva do campo visual, que pode progredir para cegueira.

Fonte: BIOMED 2. CATARATA A catarata é definida como a opacificação do cristalino, que é uma lente transparente localizada dentro do olho. Essa opacificação causa diminuição da entrada de luz para dentro do olho e como consequência a visão torna-se menos nítida, borrada e escura. Essa mudança geralmente é gradativa. Degeneração macular Fonte: Brasil Media 2. TECNOLOGIA ASSISTIVA Tecnologia assistiva (TA) é um termo ainda novo, 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 vida independente e inclusão. BERSCH & TONOLLI, 2006). Podemos entender como Tecnologia Assistiva: "uma ampla gama de equipamentos, serviços, estratégias e práticas concebidas e aplicadas para minorar os problemas encontrados pelos indivíduos com deficiências.

” (COOK E HUSSEY, 1995). Partindo desses conceitos, podemos dizer que o maior objetivo da tecnologia assistiva é proporcionar às pessoas com deficiência independência em realizar atividades que antes eram difíceis de serem realizadas, no caso de deficientes visuais a locomoção, qualidade de vida e inclusão social. A Tecnologia Assistiva propõem uma maior independência, possibilitando que elas estejam ao alcance de recursos que melhorem suas habilidades de aprendizagem e que tenha uma qualidade de vida melhor. Os recursos são criados sob medida do usuário que possui deficiência, por isso o nome “Tecnologia Assistiva”. Ao se falar em tecnologia assistiva para deficientes visuais o conceito não muda, porém o que se deve levar em conta é que agora o foco se fecha no perfil de usuário, ou seja, o indivíduo com cegueira ou com baixa visão, dessa forma tem-se nos avanços tecnológicos uma tentativa de substituir, a altura, um dos principais sentidos do homem, que é a visão.

Segundo RADABAUGH, (1993): “Para as pessoas sem deficiência a tecnologia torna as coisas mais fáceis. Com proposta semelhante, o americano Steve Hoefer criou o projeto da chamada luva-eletrônica, dispositivo que fica preso à mão do usuário, indicando a aproximação de obstáculos através da vibração de motores localizados acima da mão, com maior intensidade na medida em que o obstáculo se aproxima. O projeto é aberto e seu custo é de 60 dólares (Hoefer, 2011). O robô-cão guia é outro dispositivo eletrônico criado para assistir a mobilidade de deficientes visuais. A empresa japonesa NSK apresenta uma solução de robô, simulando um cão, que através da utilização de sensores do Microsoft Kinect é capaz de detectar obstáculos e escadas. Seu sistema mecânico é capaz de subir escadas e o robô tem capacidade para atingir velocidades de até 3,7 km/h, quase a velocidade em que uma pessoa está caminhando.

FILHO, 2009). As expressões “Tecnologia Assistiva”, “Ajudas Técnicas” e “Tecnologia de Apoio” são utilizadas mais frequentemente como sinônimos no Brasil.               Na legislação brasileira é utilizada a expressão “Ajudas Técnicas” no decreto 3298 de 1999 e no Decreto de 5296 de 2004, que regulamenta as leis n. de 08 de novembro de 2000 e 10. de 19 de dezembro de 2000.       Equiparação nas possibilidades de uso: o design é útil e comercializável às pessoas com habilidades diferenciadas.       Flexibilidade no uso: o design atende a uma ampla gama de indivíduos, preferências e habilidades.        Uso Simples e intuitivo: o uso do design é de fácil compreensão.       Captação da informação: o design comunica eficazmente, ao usuário, as informações necessárias.       Tolerância ao erro: o design minimiza o risco e as conseqüências adversas de ações involuntárias ou imprevistas.

Ou, então, quando se projeta um software aplicativo para realizar determinada atividade, que nele estejam previstos recursos que o torne acessível também a pessoas com diferentes limitações, motoras ou sensoriais.               Além dessas ideias relacionadas à expressão “Ajudas Técnicas”, situadas na legislação brasileira, encontramos com mais frequência, em nosso país, a expressão “Tecnologia Assistiva”, principalmente no meio acadêmico, em cursos e disciplinas do ensino superior, tanto na graduação como na pós-graduação, e em documentos e iniciativas de órgãos públicos. Por exemplo, o Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) realizou, em 2005, uma chamada pública de projetos de pesquisa e desenvolvimento em Tecnologia Assistiva, a serem apoiados financeiramente através de sua Financiadora de Estudos e Projetos, (FINEP).

Também pelo MCT, foi lançado, em março de 2006, o Portal Nacional de Tecnologia Assistiva, numa parceria com o Instituto de Tecnologia Social – ITS Brasil, de São Paulo.               Na defesa da utilização da expressão “Tecnologia Assistiva” no Brasil, já em 1996, a argumentação do autor Romeu Sassaki, que escreve:  Mas como traduzir assistive technology para o português? Proponho que esse termo seja traduzido como tecnologia assistiva pelas seguintes razões: Em primeiro lugar, a palavra assistiva não existe, ainda, nos dicionários da língua portuguesa. São muitas as barreiras arquitetônicas encontradas no meio urbano, como: escadas íngremes e sem corrimãos, portas estreitas, degraus na entrada de estabelecimentos, pisos escorregadios. Para ter uma cidade acessível a todos, deve-se respeitar a diversidade física e sensorial entre as pessoas e as modificações pelas quais passa o nosso corpo, da infância à velhice.

Deve-se pensar sempre na inclusão, com as rampas, calçadas mais largas, sinalização nas calçadas para deficientes visuais, sinaleira para pedestres e ciclovias. Almeida, Giacomini e Bortoluzz, 2013). A Norma Brasileira 9050 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT NBR 9050, 1994) visa promover a acessibilidade no ambiente construído e proporcionar condições de mobilidade, com autonomia e segurança, eliminando as barreiras arquitetônicas e urbanísticas nas cidades, nos edifícios, nos meios de transporte e de comunicação. º como: Condição para utilização, com segurança e autonomia, total ou assistida, dos espaços, mobiliários e equipamentos urbanos, das edificações, dos serviços de transporte e dos dispositivos, sistemas e meios de comunicação e informação, por pessoa portadora de deficiência ou com mobilidade reduzida; Ainda segundo Gonzalez e Mattos, (2014), define-se acessibilidade como: Acessibilidade são as condições e possibilidades de alcance para utilização, com segurança e autonomia, de edificações públicas, privadas e particulares, seus espaços, mobiliários e equipamentos urbanos, proporcionando a maior independência possível e dando ao cidadão deficiente ou àqueles com dificuldade de locomoção, o direito de ir e vir a todos os lugares que necessitar, seja no trabalho, estudo ou lazer, o que ajudará e levará à reinserção na sociedade.

Podemos observar nos conceitos citados acima que acessibilidade é uma questão de suma importância na vida das pessoas com deficiência, pois com a acessibilidade é possível que o deficiente tenha a independência que necessita em seu dia-a-dia. O termo acessibilidade tem sido bastante empregado com o intuito de que todas as pessoas com deficiência visual tenham o devido acesso a todas as áreas incluídas em seu convívio social. Com acessibilidade é possível garantir que a pessoa com deficiência visual tenha seu direito de locomoção garantido, o que já está previsto lei, para facilitar à vida dessas pessoas em seus cotidianos, e com o auxílio de tecnologias assistivas que possam contribuir de maneira segura e eficaz para esse direito de usuários portadores de deficiência visual.

O tema acessibilidade é bastante amplo resumindo-se não somente ao fato de pessoas terem acesso a algum lugar ou a alguma coisa, mas trata-se também do fato de determinados lugares ou mesmo objetos e serviços sofrerem as devidas modificações para que pessoas que possuam características particulares diferenciadoras possam ter acesso de forma digna e independente, incluídas nesse rol as pessoas com deficiência visual. fazendo com que o hardware final fique extremamente complexo. Martins, (2005), afirma ainda que existem vários tipos de microcontroladores. Segundo ele, o que os diferencia são: a velocidade do processamento; a quantidade de memória interna disponível para armazenar dados (memória de dados) e para armazenar as instruções de programas (memória de programa); “a quantidade de pinos de [.

entrada e saída], a forma de alimentação, os tipos e as quantidades de periféricos, a arquitetura e o conjunto de instruções disponibilizado nos circuitos internos”. Um dos microcontroladores fortemente utilizado nos dias atuais e que tem ampla aceitação no mercado é o da família AVR, fabricado pela empresa ATMEL. CARVALHO, 2011) 2. SENSORES Conforme Fonseca, (2006), o sensor percebe (ou "sente") uma determinada grandeza física/química e a transmite para um indicador (termômetro, ponteiro do velocímetro, ponteiro da balança, etc. e, em muitos casos, também para um controlador. Na transmissão de uma grandeza física/química há uma transformação de sinal. A deformação da mola pelo peso transforma-se no acionamento do ponteiro da balança, por exemplo. Figura 7. Exemplo de um sinal digital e analógico Fonte: Melhor Antena 2.

TIPOS DE SINAIS 2. SINAL DIGITAL O sinal digital binário (“bi=dois”) só pode assumir dois valores. Estes valores são associados a estados que podem indicar, por exemplo, se uma pressão está acima ou abaixo de uma determinada referência. Segundo Fonseca, (2006): É um sensor eletrostático que emite impulsos periodicamente e capta seus ecos resultantes do choque das emissões com objetos situados no seu campo de ação. A distância do objeto é calculada por meio do tempo de atraso do eco em relação ao momento da emissão do sinal. Esta informação é convertida para uma faixa de sinal elétrico, como uma faixa de corrente de 4 miliamperes a 20 miliamperes, por exemplo, e enviada a um dispositivo que irá ler este sinal. Este tipo de sensor é utilizado com bastante eficácia em sistemas de medição de nível em reservatórios.

Com um princípio semelhante existe ainda o medidor do tipo radar que também mede a distância de um determinado objeto através da reflexão de ondas, porém este último trabalha com ondas eletromagnéticas ao invés de ondas mecânicas como as do ultrassom. Na terceira e última etapa do trabalho, fase de aplicação do protótipo, foram acoplados ao óculos o sensor ultrassônico e o buzzer, juntamente com o microcontrolador Arduino já com o algoritmo embarcado. HARDWARE Os micro controladores são comercializados na sua maioria sem nenhuma plataforma de desenvolvimento, isto é, somente o micro controlador. Sendo necessário para sua utilização, realizar a integração com outros componentes. Sendo assim, possível implementar o projeto proposto. No entanto, como um dos objetivos deste estudo é elaborar um protótipo de um óculos com detector de obstáculos de baixo custo, a opção por micro controladores sem nenhuma plataforma de desenvolvimento tornaria o preço final do produto muito caro.

O Arduino pode sentir o estado do ambiente que o cerca por meio da recepção de sinais de sensores. O micro controlador na placa é programado com a linguagem de programação Arduino, baseada na linguagem Wiring, e o ambiente de desenvolvimento Arduino, baseado no ambiente Processing. O Arduino pode ser usado para desenvolver objetos interativos, admitindo entradas de uma série de sensores ou chaves, e controlando uma variedade de luzes, motores ou outras saídas físicas. Projetos do Arduino podem ser independentes, ou podem se comunicar com software rodando em seu computador. Os circuitos podem ser montados à mão ou comprados pré-montados. VANTANGENS DE UTILIZAR O ARDUINO Segundo Bentes, (2011), a plataforma Arduino simplifica o processo de trabalhar com microcontroladores, alocando os detalhes confusos e complexos de programação desses componentes em um pacote easy-to-use (fácil de utilizar), oferecendo grande vantagem a professores, estudantes e amadores interessados em sistemas físicos.

• Preço relativamente baixo: placas Arduino são relativamente baratas em comparação com outras plataformas de micro controladores. A versão mais barata do módulo Arduino pode ser montada à mão, e até mesmo os módulos pré-montados Arduino podem ser encontrados à venda no Brasil por representantes autorizados.   • Multi-plataforma: o software Arduino roda em Windows, Macintosh OSX e sistemas operacionais Linux. A maioria dos sistemas de micro controladores estão limitadas ao Windows. Figura 10. IDE do Arduino Fonte: ARDUINO, 2016 O IDE é dividido em três partes: a Toolbar (barra de ferramentas) no topo, o código ou a Sketch Window no centro, e a janela de mensagens na base. A Toolbar consiste de sete botões. Sob a Toolbar há uma guia, ou um conjunto de guias, com o nome do arquivo do sketch.

Também há um botão posicionado no lado direito. loop() – Essa parte do programa repete uma estrutura de comandos de forma contínua ou até que algum comando de “parar” seja enviado ao Arduino. ESPECIFICAÇÕES DO ARDUINO UNO R3 A seguir serão mostradas as especificações Arduino Uno que foi utilizado na elaboração desse trabalho. A plataforma Arduino Uno R3 possui pequenas dimensões (68x53x10mm). Fonte: USINA INFO Fonte: SLIDESHARE Fonte: USINA INFO 3. SENSOR ULTRASSÔNICO O sensor ultrassônico de distância consiste em um sensor contendo um transmissor e um receptor ultrassônico. Os sensores de ultrassom possuem muitas aplicações. Diversas máquinas industriais frequentemente utilizam estes modelos de sensores para detectar a presença de um objeto em uma fábrica automatizada.

A máquina projetada para aplicar rótulos de garrafas, por exemplo, podem utilizar métodos de ultrassom para determinar quando um produto está no lugar e pronto para ser carimbado. As instalações de segurança também são capazes de utilizar sensores ultrassônicos para detectar a presença de uma pessoa não autorizada no ambiente. MECÂNICA INDUSTRIAL, 2017). Sensor ultrassônico HC-SR04 Fonte: AUTORES Fonte: AUTORES Fonte: AUTORES Fonte: AUTORES Fonte: AUTORES 4. ELABORAÇÃO DO PROTÓTIPO Primeiramente foi elaborado um esquema do circuito eletrônico através do software FRITZING, que segundo informações do site Multilógica é: “um programa em ambiente gráfico que facilita o aprendizado e as primeiras montagens com Arduino, ele mostra de modo virtual como seria uma montagem física em protoboard, bem como o circuito elétrico do projeto em questão.

” O circuito montado sobre a protoboard está abaixo na figura 26: Fonte: AUTORES Fonte: AUTORES Após o circuito montado sobre a protoboard foi elaborado o algoritmo que foi embarcado no arduino. Abaixo segue código do projeto. Projeto TCC #include <Ultrasonic. Fonte: AUTORES 4. RESULTADOS OBTIDOS O sensor acoplado no óculos tem um funcionamento baseado em ultrassom e apresenta desempenho satisfatório durante os testes de funcionamento do óculos. Os testes foram realizados com os próprios autores do trabalho. Durante a realização dos testes, obtivemos os seguintes resultados de distância e tempo de resposta apresentados na tabela abaixo: Distância do objeto Intensidade do som Tempo de resposta 1 metro Fraca 5 segundos 1,5 metros Fraca 5 segundos 2 metros Fraca 5 segundos 70 cm Forte 1,5 segundos 50 cm Forte 1,2 segundos 30 cm Forte 3 milésimos de segundo TABELA 2.

Resultados obtidos nos testes Fonte: AUTORES 5 CONCLUSÃO O projeto foi criado para facilitar a locomoção do portador de deficiência visual e/ou pessoas com baixa visão no sentido de minimizar os riscos que este deficiente possa ter na sua caminhada rotineiras em ambientes urbanos. pdf>. Acesso em: 22/09/2017 BENTES, Leandro Maurício Araújo. Arduino: hardware e software open-source. Disponível em:<http://www. hardware. Acesso em: 16/09/2017 BEZERRA, Wyslet Sampaio. DEFICIENTES VISUAIS E ACESSIBILIDADE: ESTUDO SOBRE OS PRÉDIOS PÚLICOS ÀS PESSOAS COM DEFICIÊNCIA. Disponível em: <https://www. jurisway. org. Disponivel em: http://www. planalto. gov. br/ccivil_03/_ato2004-2006/2004/decreto/d5296. htm. com/2005/01/carta-do-rio-desenho-universal-para-um-desenvolvimento-inclusivo-e-sustentavel---portuguese-version. html. Acesso em: 17/09/17 CARVALHO, Mauricio Feo Pereira Rivello de. Automação e controle residencial via internet utilizando arduino. In: SEMANA DE EXTENSÃO, 1.

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