Proposta de detector de obstáculos com resposta sonora para deficientes visuais

Abstract

Visando a dificuldade que deficientes visuais possuem para se locomover de forma autônoma em lugares distintos, foi desenvolvido um sistema para auxiliar sua locomoção, de forma que o usuário receba uma resposta referente ao ambiente em que se encontra, com tempo de resposta adequado para se evitar colisões e com sinalizações de fácil aprendizagem e entendimento ao usuário. Para o sensoriamento foi utilizado um arranjo de sensores ultrassônicos. Os obstáculos detectados pelos sensores foram traduzidos em respostas sonoras, simulando, através da utilização de efeitos físicos do som, a existência de uma fonte sonora onde o obstáculo se encontra, sintetizando sons em dois canais de fones de ouvido através de um computador. O sistema consta de dois modos de operação configurados pelo usuário, sendo um deles com o funcionamento apenas do sensor ultrassônico frontal, e outro com todos os sensores. Para auxiliar na detecção de objetos em que os sensores ultrassônicos não estão direcionados, se inclui uma luva como um sistema auxiliar, realizando detecções através de um sensor infra-vermelho e retornando a resposta em atuação tátil. O sensoriamento, leitura de configurações, pré-processamento de dados e atuação tátil são realizados através de um microcontrolador, que se comunica com um computador, responsável por processar e filtrar os dados obtidos, e por fim realizar a atuação sonora. Buscou-se um tempo de amostragem curto o suficiente para o usuário possuir tempo de reação às detecções realizadas, e para isso foi desenvolvida uma técnica de acionamento simultâneo de sensores ultrassônicos, que pôde ser implementada sem prejuízos na qualidade de dados. Esses e outros ajustes por software, como filtragens e diminuição de timeout, tornaram os sensores ultrassônicos adequados à aplicação, com melhoria na sua qualidade de dados. Os demais componentes e topologias também se mostraram adequados e o sistema pôde ser implementado conforme o que foi proposto, com uma ressalva na alimentação. A geração da resposta sonora foi implementada com sucesso e resultados desejados, apesar de evidenciados fatores que podem ser aprimorados. O tempo de amostragem necessário para o microcontrolador foi de 62 ms, e de 1 ms para o computador, sendo definido um tempo de amostragem para o sistema completo de 80 ms. O protótipo construído foi testado, validada sua aplicação e avaliada sua usabilidade por um deficiente visual e por profissionais da área de tecnologia assistiva, e evidenciaram-se necessidades de melhorias, como a de implementação de uma estrutura mais simplificada em relação às suas ligações, robusta e discreta. Todavia, o sistema recebeu avaliações positivas e despertou o interesse em ser utilizado pelo voluntário deficiente visual.

Aiming at the difficulty that the visually impaired have to move autonomously in different places, a system was developed to aid their locomotion so that the user receives a response regarding the environment in which he is, with adequate response time to avoid collisions and with signs of easy learning and understanding to the user. For the measuring of distances, it was used an array of ultrasonic sensors. The obstacles detected by the sensors were translated into sound responses, simulating, through the use of physical effects of the sound, the existence of a audio source where the obstacle is, synthesizing in two channels of headphones through a computer. The system consists of two modes of operation configured by the user, one with the operation of only the front ultrasonic sensor, and another with all sensors. To aid the detection of objects in which the ultrasonic sensors are not directed, a glove is included as an auxiliary system, performing detections through an infrared sensor and returning the response in tactile action. Measuring, reading configurations, pre-processing of data and tactile actuation are performed through a microprocessor, which communicates with a computer, responsible for processing and filtering the obtained data and performing the sound acting. The sampling time was aimed to be short enough for the user to have time to react to the detections, and for this purpose a technique of simultaneous activation of ultrasonic sensors was developed, which could be implemented without any damage to the data quality. These and other software adjustments, such as filtering and timeout, have made the ultrasonic sensors suitable for application with improved data quality. The other components and topologies were also adequate and the system could be implemented as proposed, with a proviso e in the power supply. The generation of the sound response was implemented with success and desired results, although evidenced factors that can be improved. The sampling time required for the microcontroller was 62 ms, and 1 ms for the computer, and a sampling time of 80 ms was set for the complete system. The built prototype was tested, its application validated and evaluated its usability by a blind and by professionals in the assistive technology area, and improvement needs were evidenced, such as the implementation of a more simplified structure in relation to its connections, robust and discreet. Nevertheless, the system received positive evaluations and aroused interest in being used by the blind volunteer.