ViScope

Descrição do Projeto

ViScope consiste num produto elaborado por 5 estudantes de engenharia com o objetivo de devolver a visão a quem não a tem.

Este produto vem em resposta às dificuldades que as pessoas com imparidade visual sentem no seu dia a dia, particularmente relacionadas com a mobilidade. Com a chegada da pandemia, a adesão do público geral a ajudar estas pessoas tem sido reduzida, o que torna este produto ainda mais essencial para estas pessoas.

O nosso produto consiste num par de óculos equipados com um conjunto de sensores implementados, capazes de identificar objetos e as suas distâncias relativamente ao utilizador, indicando essas mesmas informações a partir de atuadores mecânicos.

Entre os objetivos do produto, a equipa tem em especial consideração:

• A ergonomia do produto e o seu design;
• O tamanho (de forma a que dificilmente seja distinguível de uns óculos de sol comuns);
• A complexidade do produto e, consequentemente, o preço de produção;
• A acessibilidade ao público.

A equipa tem atualmente um protótipo funcional, o qual utiliza, principalmente, sensores ultrassom com um funcionamento semelhante a um SONAR, transmitindo a informação com recurso a motores que vibram na testa do utilizador. Porém, devido à reduzida informação que é possível receber e transmitir com este tipo de sistema, a equipa tem como objetivo principal desenvolver um sistema stereo cam. Este sistema, que iremos explicar em mais detalhe na componente científica, tira proveito do offset presente na imagem de duas câmaras. Para além dos estímulos presentes no protótipo, pretendemos também desenvolver um sistema de comunicação com o utilizador através de condução óssea. Com recurso ao uso de câmaras e às crescentes inovações no ramo de computer vision, esta nova abordagem possibilita a identificação de vários elementos importantes na vida quotidiana, como sinais vermelhos, aproximação de veículos ou pessoas e a prevenção de colisão com obstáculos.

Pretendemos apresentar no mercado um produto acessível à comunidade que se torne indispensável para esta.

Motivação da Equipa

A situação pandémica em que nos encontramos trouxe várias consequências para a nossa sociedade, uma delas tendo sido o agravamento da falta de apoio a pessoas com deficiências visuais, nomeadamente no seio dos transportes públicos. Parte da população que possui deficiências visuais depende do tato para interpretar o mundo à sua volta e para se poder movimentar de forma segura. Tendo em conta o contexto pandémico em que vivemos é aconselhado reduzir não só o toque em superfícies, como também o contacto com outras pessoas, o que dificulta a possibilidade de movimentação de pessoas com incapacidades visuais. Assim, sair à rua é uma grande fonte de ansiedade para pessoas cegas atualmente.

Contudo, estas dificuldades não são uma novidade, tendo apenas sido agravadas e tornadas mais óbvias devido à situação corrente. Por exemplo, em qualquer transporte ou espaço público que esteja sobrelotado, não só a movimentação é morosa, como os encontrões e tropeções são prováveis, sobretudo para pessoas com incapacidades invisuais.

A ideia para o projeto ViScope surgiu da nossa necessidade de mudar algo, de modo a dissiparmos as dificuldades diárias sentidas por estes milhões de pessoas. Apresentamos, então, uns óculos aos quais não estamos comummente habituados. Com o seu sistema inteligente, estes óculos permitem ao utilizador perceber, através de vibrações induzidas pelos seus módulos, se um objeto/indivíduo se encontra perto de si e em que direção se encontra, facilitando, assim, a movimentação de quem os utiliza.
Pretendemos, então, ajudar qualquer pessoa com incapacidades visuais fornecendo-lhes uma nova forma de ver o mundo.

Componente Científica 

Para conhecer a componente científica do nosso projecto deverá consultar: "Componente Científica.pdf", que se encontra presente nos assets .

Protótipo 

Para a criação do protótipo inicial decidimos criar um protótipo, utilizando o sistema de SONAR. Com isto, foi desenvolvido um circuito com um conjunto de 3 sensores ultrassom, um direcionado para a frente, e os outros dois direcionados para cada um dos lados, com um ângulo de 45 graus. Em anexo pode ser encontrado um esquema do protótipo em questão.

Estes 3 sensores são controlados por um Arduino Nano e, posteriormente, é feito o envio do correspondente sinal para os atuadores mecânicos, ou seja, para 3 mini motores de vibração de pastilha, 1 colocado no frame principal e 1 em cada haste. A transmissão de energia é feita por fios colados na frame e pela fonte de alimentação que, por enquanto, é uma pilha exterior de 9 Volts. Era previsto uma alimentação feita por uma bateria de lítio de 5 Volts, mas achamos que a alimentação é um assunto que ultrapassa os objetivos definidos para este protótipo, sendo eles:

• Testar a sensibilidade de um utilizador comum e perceber se é viável a transmissão pela vibração da haste;
• Testar o funcionamento dos sensores e a forma como o controlador a processa;
• Medir o peso final e tamanho dos diferentes componentes, tal como perceber a sua colocação nos óculos;
• Testar o conceito, a sua viabilidade e verificar o quão útil é o uso do mesmo.

Para a estrutura dos óculos, utilizamos as ferramentas do Solidworks. Incorporando como base os sketches de óculos de sol reais, criamos um modelo 3D de óculos que se adequasse ao nosso projeto, satisfazendo os objetivos e condições estabelecidas para o frame. O desenho inicial está na figura 6. É relevante mencionar que na modelação do modelo 3D, em que o produto final se encontra na figura 7, foi necessário recorrer a alguns ficheiros pré-existentes, os quais são mencionados no fim deste documento.

Por último foi feita a impressão 3D do modelo. Porém, devido a problemas relacionados com a complexidade do design de um par de óculos de óculos reais, a estrutura que foi utilizada no protótipo foi feita a partir de óculos de sol pré-concebidos.

Posteriormente queremos criar um protótipo que utilize, um sistema de reconhecimento baseado em duas câmaras e inteligência artificial para reconhecer os obstáculos. 

Sendo que a idealização desse protótipo é a seguinte: