Desenvolvimento de software dedicado a pessoa com deficiência
Suzana Viana Mota, Jose Antonio Resende Beiral (CTI)
[email protected],
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Resumo
Este trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento e
aprimoramento do acelerômetro no âmbito do projeto Auxilis. A proposta do
Auxilis é interpretar as ações motoras de usuários com deficiência através
de vários tipos de sensores e convertê-las em sinais elétricos,
potencializando as capacidades motoras desses indivíduos.
Palavras-chave: Inclusão Digital; Acessibilidade; Software.
1. Introdução
Este trabalho está inserido no projeto Auxilis que "visa explorar as
capacidades funcionais preservadas de pessoas com limitações motoras graves
e dificuldades no processo de expressões verbais, cuja condição cognitiva
seja mínima para aprender a utilizar o recurso. O uso de tais dispositivos
pode viabilizar a inclusão social e digital dessas pessoas e melhorar a sua
qualidade de vida, favorecendo as interações sociais e familiares, assim
como, facilitando o acesso à educação e ao mercado de trabalho." [1]
O Auxilis é formado por duas partes distintas: hardware e software
sendo "composto por: microcontrolador, componentes eletrônicos, sensores e
um software residente de controle e comunicação, software este que emula a
presença de um mouse comum do mercado para o PC, fazendo assim a
acessibilidade de nosso paciente com os programas que por ventura estejam
rodando em um computador." [2]
O hardware consiste em um microcontrolador que recebe todos os sinais
digitais ou analógicos vindos de diferentes sensores acoplados a ele.
Primeiramente, o usuário emite um sinal de ENTRADA utilizando um dos
sensores disponíveis, o microcontrolador realiza o processamento e verifica
se o sinal emitido é fidedigno ou não fidedigno; (sinal fidedigno é aquele
que foi produzido intencionalmente pelo usuário, sinal não fidedigno é um
ruído que pode ser causado por condições ambientais ou acidentalmente pelo
próprio usuário), após a validação desta informação é gerado um sinal de
SAÍDA que será enviado para o software MouseGui.
O MouseGui é responsável por toda a comunicação entre o hardware, o
usuário e o sistema operacional a ser utilizado. É possível visualizar na
figura 1 o esquema do funcionamento do projeto Auxilis. Observa-se que o
MouseGui recebe como entrada, o sinal de validação do hardware, após este
momento, são dados ao usuário opções de movimentação do cursor do mouse:
direta, esquerda, superior, inferior, diagonal superior esquerda, diagonal
superior direita, diagonal inferior esquerda, diagonal inferior direita,
caso o usuário queira realizar o movimento do cursor deverá utilizar o
sensor fornecendo um sinal fidedigno no momento que está sendo exibida a
direção desejada, permitindo assim a movimentação do cursor do mouse e a
utilização de todos os recursos de um sistema operacional.
Figura 1 – Funcionamento do Auxilis
O usuário utiliza o Auxilis através de um dos sensores acoplados ao
hardware fornecendo dessa forma dados de entrada para o sistema. O usuário
pode interagir com o sistema através do sopro, de sons, utilizando preensão
da mão e através dos movimentos dos membros superiores ou inferiores, para
cada estímulo listado um sensor é utilizado. Neste trabalho propomos
soluções em software para receber o estímulo dos movimentos dos membros
superiores ou inferiores sendo este estímulo recebido por meio do
acelerômetro. O acelerômetro é um sensor que possui três eixos onde se é
possível obter a aceleração, inclinação, rotação e vibração em cada eixo
simultaneamente.
O acelerômetro é fixado ao corpo do usuário, geralmente membros
superiores ou inferiores, o software solicita ao usuário que faça um
movimento que será aquele que ativará os comandos do Auxilis, este
movimento é a assinatura do usuário, caso o usuário faça um movimento
diferente da assinatura, o Auxilis não será acionado. Após este momento, o
MouseGui exibe ao usuário as setas direcionais que realizam a movimentação
do mouse, de acordo com a figura 2, no instante em que o usuário deseja
ativar a utilização do mouse, ele deve realizar o movimento da assinatura,
o software compara os valores dos eixos já guardados da assinatura e os
valores do movimento realizado, caso a comparação traga resultado positivo,
o mouse é ativado e começa a se movimentar, em caso negativo o mouse não é
ativado para o movimento.
Figura 2 - MouseGui
2. Métodos
O presente trabalho foi realizado em duas etapas: houve uma primeira
etapa de familiarização com o software e hardware já existentes e a segunda
etapa, correspondendo ao desenvolvimento e testes do módulo referente ao
acelerômetro, o desenvolvimento foi realizado utilizando a linguagem de
programação C.
O acelerômetro indica os valores de três eixos distintos: X, Y e Z em
cada movimento realizado pelo usuário. A ideia é que o usuário defina qual
movimento será utilizado para ativar a utilização do mouse, chamamos este
movimento de assinatura. O sistema deve ser inteligente o suficiente para
responder apenas aos comandos dados pelo movimento de assinatura, dessa
forma, o usuário tem total controle de utilização do sistema para a
plenitude de suas atividades computacionais.
Primeiramente com o sensor estático, o sistema percorre os três eixos
verificando quais são os valores iniciais, a estes valores chamamos de
BASAL. É realizado o cálculo estatístico da média destes valores, dessa
forma obtemos a MÉDIA BASAL de cada eixo, ou seja, obtemos os dados de cada
eixo em um instante que não existe nenhum movimento. Nesta etapa comparamos
os valores de cada eixo entre si e verificamos que dentre os três, um deles
sempre apresenta valores que não são significativos, portanto o eixo com
valor não significativo será desconsiderado nas próximas etapas.
Em um segundo momento, é solicitado ao usuário que utilize o
acelerômetro. Nesta etapa o usuário deve realizar o movimento da
assinatura, enquanto o movimento está sendo realizado, os dados de cada
eixo selecionado estão sendo lidos pelo software. Caso o dado recebido seja
igual à MÉDIA BASAL de seu eixo correspondente, a assinatura será
desconsiderada, pois podemos concluir que o movimento de assinatura não foi
realizado. Caso seja diferente da MÉDIA BASAL, este dado será guardado,
pois concluímos que o movimento de assinatura foi realizado.
Após ter armazenado todos os valores dos eixos correspondentes a
assinatura, realizamos o cálculo da resultante das duas retas, obtendo
assim uma única reta RESULTANTE entre as duas outras, para obter esta reta
utilizamos a fórmula abaixo:
Após obter a assinatura do usuário, o MouseGui entra em ação exibindo
as setas direcionais que devem ser escolhidas pelo usuário para direcionar
o sentido desejado para o cursor do mouse, dessa forma, ele vê as direções
das setas e no momento em que desejar ativar a movimentação do cursor, deve
realizar o movimento armazenado na assinatura.
O software recebe os dados dos eixos desse movimento e calcula a
resultante assim como na assinatura, as duas resultantes são comparadas. Se
obtivermos um índice positivo igual ou maior ao índice de confiabilidade
configurado, o movimento é considerado válido e o mouse obedece ao comando,
em caso negativo, o cursor do mouse não é ativado par ao movimento. O
índice de confiabilidade é aquele que determina qual é a porcentagem de
dados válidos considerados aceitáveis, neste trabalho trabalhamos com um
índice de 60% de confiabilidade.
3. Resultados
Foram realizados testes em laboratório para atestar a eficácia do
software desenvolvido. Para cada módulo do software, foram realizados
testes funcionais a fim de verificar o grau de confiabilidade do módulo.
O primeiro módulo a ser testado foi o de verificação do valor basal, o
objetivo deste módulo é realizar a leitura dos eixos do acelerômetro no
instante inicial e assim obter a média basal, que nada mais é que a média
estatística de cada eixo, que será utilizada como referência pelos outros
módulos de software, na tabela 1 é possível verificar os valores obtidos em
uma bateria de testes.
"BASAL "
"Valor "Eixo X "Eixo Y "
"0 "82 "18 "
"1 "82 "18 "
"2 "82 "17 "
"3 "82 "17 "
"4 "82 "18 "
"5 "82 "18 "
"6 "82 "18 "
"7 "82 "17 "
"8 "82 "16 "
"9 "82 "17 "
"MÉDIA "82,00 "17,40 "
Tabela 1 – Valores Basal e Média Basal
Em seguida, foram realizados testes no módulo responsável pela
assinatura do movimento. Este módulo verifica primeiramente se os valores
obtidos são diferentes da média basal, caso os valores sejam iguais ou
muito próximos, podemos chegar à conclusão que o movimento da assinatura
não está sendo realizado e o acelerômetro se encontra estático, caso os
valores sejam diferentes da média basal, começamos a armazenar os dados da
assinatura, conforme podemos observar nas figuras 3 e 4.
Figura 3 – Valores da assinatura do movimento do eixo X
Figura 4 – Valores da assinatura do movimento do eixo Y
Com estes dados armazenados, calculamos a resultante dos eixos,
utilizando a fórmula matemática já apresentada nos métodos. A resultante
será o referencial de assinatura do movimento do usuário e pode ser
visualizada através da figura 5.
Figura 5 – Resultante da assinatura do movimento
A partir deste instante, coletamos os dados do movimento do usuário
durante a utilização do MouseGui, caso o dado seja diferente da média basal
ele será armazenado. Após armazenar todos os dados necessários,
transformamos estes dados em uma resultante de movimento, conforme podemos
observar na figura 6, servindo-se do mesmo processo utilizado na
assinatura.
Figura 6 – Resultante do movimento do usuário
As duas resultantes são então comparadas, conforme vemos na figura 7,
caso a resultante do movimento tenha similaridade igual ou maior que o
índice de confiabilidade com a resultante da assinatura, consideramos o
movimento como fidedigno, ou seja, o usuário teve a intenção de realizar
aquele movimento. No comparativo da figura 7, observamos que o sinal foi
considerado fidedigno.
É importante ressaltar que o índice de confiabilidade é extremamente
importante para definir o quanto o sinal de movimento deve se parecer com a
assinatura,
Figura 7 – Comparativo de resultantes da Assinatura e Movimento
4. Conclusões
Este trabalho demonstrou uma técnica de rastreamento capaz de
identificar movimentos válidos utilizando o sensor acelerômetro, em que o
objetivo é realizar o acionamento do cursor do mouse através de um
movimento pré-determinando, esta técnica traz vantagens, pois seu uso é
amplo, podendo se adequar em diferentes pacientes, além da possibilidade de
ajustes na precisão do sensor facilitando a adaptação do sistema para as
necessidades de cada usuário.
Referências
[1] CHERAID, D.C. Vivências e expectativas de familiares cuidadores quanto
ao uso de Tecnologia Assistiva (Sistema Auxilis): um estudo psicológico.
Dissertação (Mestrado). Unicamp. 2012.
[2] BEIRAL, J.A.R. & ZULIAN, M.A.R. Adequação de sensores contribuindo com
a acessibilidade. Anais IX Congresso Brasileiro de Terapia Ocupacional.
Recife. 2005.
