/Colibrino

Dispositivo para controlar o computador apenas com movimentos da cabeça. Voltado para pessoas com deficiências motoras

Primary LanguageCGNU General Public License v3.0GPL-3.0

Colibrino

Esse é um projeto open-source de uma versão Faça você mesmo do nosso mouse de cabeça o Colibri! O objetivo principal dele é promover acessibilidade para pessoas com deficiências físicas do como tetraplegia, artrogripose, amputações e parilisia cerebral.

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Índice

Licença de Uso

Este programa é um software livre. Você pode redistribuí-lo e/ou modificá-lo sob os termos da Licença Pública Geral GNU como publicada pela Free Software Foundation; na versão 3 da Licença, ou (a seu critério) qualquer versão posterior.

Este programa é distribuído na esperança de que possa ser útil, mas SEM NENHUMA GARANTIA; sem uma garantia implícita de ADEQUAÇÃO a qualquer MERCADO ou APLICAÇÃO EM PARTICULAR. Veja a Licença Pública Geral GNU para mais detalhes.

Materiais:

Nome Especificação Documentação
Arduino Leonardo ou Micro Pro Com Microcontrolador Atmega 32U4 Pinagem Pro Micro
Pinagem Leonardo
MPU6050 Acelerômetro e Giroscópio datasheet
TCRT 5000 Sensor Infravermelho datasheet
Cabo com 6 vias Ligação entre o Arduino e os Sensores - Ex.: cabo para alarme
Placa padrão ou protoboard Base para montagem do circuito
Leds Indicador de piscada e de funcionamento
Resistor 1 x 4700Ω a 6800Ω - polarização do fototransistor
1 x 220Ω a 330Ω - restringe corrente do LED IR
1 x 10Ω - atenuar o buzzer
Buzzer Indicador Sonoro da Piscada
Cabo USB Conexão entre computador e Arduíno
Armação de Óculos Suporte para os sensores

Montagem:

Vídeo Tutorial

Diagrama Esquemático

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Tabela de Conexões

Nome do Pino no Arduino Componentes Conectados Resistor?
VCC (3.3 ou 5V) MPU-6050 VCC
VCC (3.3 ou 5V) TCRT5000 Coletor do Fototransistor 3500Ω a 5000Ω
GND MPU-6050 GND
GND TCRT5000 Emissor do Fototransistor
GND TCRT5000 Cátodo do LED IR (-)
GND Buzzer (-)
16 Buzzer (+) 0Ω a 10Ω
15 TCRT5000 Ânodo do LED IR (+) 180Ω a 330Ω
A0 TCRT5000 Coletor do Fototransistor

Instruções de Montagem

  1. Conecte o Arduíno, Buzzer, Leds e Resistores no Protoboard.
  2. Para os sensores MPU6050 e TCRT 5000 é necessário solda-los com o fio de 6 vias.
  3. Realize as coneções mostradas no diagrama acima.
  4. Conecte o Arduíno ao PC usando o cabo USB.
  5. Grave o firmware no Arduino usando o Arduino IDE. No menu "Ferramentas", escolha a opção Arduino Leonardo na lista de placas.
  6. Instale o código utilizando o ambiente de desenvolvimento do Arduino devidamente configurado para a placa que está sendo usada.
  7. Deixe o Colibrino parado numa mesa sem perturbações até que um beep sonoro indique que ele está pronto para uso (nesse momento ele está calibrando). A calibração é feita apenas uma vez e se não ficar boa siga as intruções nna seção Calibração.
  8. Fixe o sensor MPU6050 em alguma armação de óculos.
  9. Use e aproveite. :D
  10. Compartilhe sua montagem e suas dúvidas no nosso fórum!

(montar um painel com imagens)

Princípios de funcionamento

Captura do movimento da cabeça

O Colibrino utiliza um tipo de sensor chamado de IMU (Unidade de Medidas Inerciais) para obter informação sobre a orientação espacial da cabeça. A IMU do Colibrino é o MPU-6050, um circuito integrado (acelerômetro + giroscópio) contendo estruturas mecânicas microscópicas capazes de sentir movimentos do corpo preso a ele e a força da gravidade. Essas estruturas mecânicas também interagem eletricamente com o circuito que mede os movimentos em números correspondentes à aceleração e à velocidade angular em três eixos. Os dados são filtrados e utilizados para calcular a posição da cabeça e, por fim, mover o cursor do mouse de forma correspondente.

Detecção da piscadela

O sensor de piscadelas detecta pequenas variações na reflexão de luz que ocorrem quando uma piscada bem forte é realizada em frente ao sensor. Primeiro a luz infravermelha é emitida por um LED no TCRT5000. A luz é pulsante para que o programa consiga comparar a reflexão com o LED aceso e apagado de forma a compensar variações da luz ambiente. Após ser refletida, a luz é captada por um fototransistor que converte a intensidade da luz em um sinal elétrico medido pelo Arduino.

Calibração

A calibração efetuada após a primeira gravação do programa no colibrino é feita apenas uma vez. Contudo ela pode falhar devido a movimentações no colibrino durante o processo de calibração, levando a um mau funcionamento do aparelho. Para resolver isso , grave o código LimparCalibração que está dentro da pasta baixada e regrave o código principal mais uma vez. Isso levará o Colibrino para a mesma fase inicial de calibração, repita o procedimento de esperar até que o tempo de calibração conclua.

Modo de Uso

Com o colibrino devidamente montado para usá-lo basta mexer a cabeça com o oculos que está instalado o sensor. Contudo, segue abaixo uma lista de orientações.

  1. O Sensor MPU6050 deve estar colocado no óculos que vai ser usado, porém o TCRT deve estar conectado somente ao fio permitindo o ajuste.
  2. Para melhor detecção da piscadela é necessário mexer o fio que o sensor TCRT está conectado para mais próximo ao olho.

(explicar como que usa o colibrino - como posicionar e ajustar o sensor)

Plano de Voo 🐦

Existe inumeras funções que podem ser adcionadas ao Colibrino e algumas que estão no plano de voo da nossa equipe são:

  • Scroll ao inclinar a cabeça para os lados
  • Funções com gestos da cabeça

Estamos abertos a sugestões e feedbacks a todos :D Agradecemos a leitura <3

Materiais de referência: