DiasDoNascimentoZorzo2008Projeto

De Wiki DAINF

(Diferença entre revisões)

Edição de 13h53min de 3 de setembro de 2008

Tabela de conteúdo

1 Projeto

Projeto

Introdução

O tema do nosso projeto envolve a construção de uma cadeira de rodas motorizada. A idéia inicial era um pouco diferente, pois consistia na construção de um robô que tinha como objetivo acessar locais de difícil acesso para os seres humanos, como por exemplo, escombros de um desabamento ou incêndios. O robô receberia comandos de um joystick e responderia a esse estímulo, além de conter uma câmera para enviar imagens em tempo real do que estivesse visualizando no momento. Contudo, o projeto acabou tendo seus rumos diferenciados da proposta original. Ao questionar o prof. Merkle sobre a idéia do robô, obtivemos a sugestão de montar uma cadeira de rodas seguindo basicamente o mesmo princípio.

O projeto se enquadra nas áreas de tecnologia e social. A parte tecnológica consiste na própria elaboração e construção da cadeira, desde a inclusão de mecanismos, como o joystick, o motor elétrico, sensores de distância e um eixo extra para locomoção lateral até a integração funcional desses meios ao redor de uma “central de comandos” para entrada e saída de dados. A “central” no nosso caso é um Arduino, um dispositivo de código aberto que será usado para receber comandos/informações de uma estrutura e repassar a outra. A segunda parte do projeto, a social, consiste numa análise dos problemas que os usuários de cadeira de rodas têm para acessar determinados locais, devido a falta de condições econômicas e também devido a problemas de ordem política.

Problema

O sofrimento enfrentado por cadeirantes e portadores de deficiência física é algo que se estende desde a Antiguidade. Indivíduos e governos, muitas vezes deixaram (e deixam) de lado questões fundamentais para estas pessoas como: De que maneira garantir que os portadores de deficiência possam usufruir da liberdade de ir e vir? Como assegurar que, todo local público possa ser acessível a estas pessoas? Como permitir que este acesso seja feito com um custo pequeno, garantindo que todos os que necessitam tenham acesso?

Estas perguntas nos fazem escolher entre dois caminhos: Criar e propor ao estado maneiras de melhorar a acessibilidade dos portadores de deficiência física, ou, propormos nós mesmos uma maneira eficiente e barata para que aquele possa acessar estes locais por si, envolvendo os problemas políticos em menor escala.

Sendo assim, escolhemos tratar de maneiras de facilitar o acesso ao portador de deficiência física por ele mesmo, desenvolvendo uma cadeira de rodas controlada por computador. Iremos buscar, durante todo o período de desenvolvimento, adequar questões sociais, econômicas e tecnológicas para que possamos, de fato, tratarmos de garantir ao portador de deficiência, o direito de se deslocar com segurança e bom preço aos locais em que desejar.

Hipótese

Uma vez que os portadores de deficiência física sofrem com a falta de acessibilidade, supomos que a solução seja facilitar a maneira com a qual o portador de deficiência física possa, por si mesmo, se deslocar até seu local de destino, envolvendo em maior escala, aspectos tecnológicos e desenvolvendo equipamento específico.

Outro fato importante a ser considerado é o preço: Muitos dos portadores de deficiência física não dispõem de recursos financeiros suficientes para a compra de tal equipamento, o que nos leva a desenvolver como produto final algo economicamente viável, tanto em questões de preço inicial como em sua manutenção.

Por fim, uma vez que grande parte dos problemas é de natureza tecnológica, que neste caso são questões como ergonomia, hardware escolhido, motor, fonte de energia para a locomoção da cadeira, conseguiremos obter e desenvolver quando necessário, o material adequado para que possamos garantir ao portador de deficiência física a acessibilidade tão necessária a ele.

Justificativa

O maior foco de benefício é o aspecto social. Caso nossas hipóteses se transformem em fatos teremos conseguido construir e desenvolver uma cadeira de rodas motorizada com preço repassado ao consumidor inferior aos praticados hoje em dia pelas empresas que comercializam esse tipo de locomoção. Em suma: as pessoas que necessitam desse meio de transporte terão e muito seu acesso a ele facilitado. Claramente, o que está dentro da nossa esfera de possibilidades é construir esse meio e não necessariamente melhorar a acessibilidade do portador de deficiência.

A equipe possui interesses nas áreas de hardware, eletromagnetismo e programação. Como dito no começo, migramos de um robô para a cadeira de rodas. A primeira idéia era quase em sua totalidade uma aplicação pura de nossos interesses teóricos. Contudo, a segunda idéia nos dá a possibilidade de unir nossos interesses teóricos com uma significativa aplicação social, a qual nos proporcionará a chance de ajudar muitos usuários de cadeiras de rodas e outros portadores de deficiência física que necessitem desse meio de transporte.

Objetivos

Objetivo geral

Construir uma eficiente cadeira de rodas automatizada que tenha um custo inferior às demais cadeiras do mercado, e que desta forma auxilie os portadores de deficiência física de baixa renda e/ou os que procuram maior conforto para se locomover ou possuem algum tipo de lesão ligada ao esforço repetitivo.

Objetivos específicos

Encontrar em meio a produtos de baixo custo, motores DC de qualidade e uma boa bateria que se adéqüem ao uso de uma cadeira de rodas motorizada funcional e prática. Utilizar um controlador de jogo barato, que funciona através de dois potenciômetros, para controlar os motores da cadeira através da peça de hardware Arduino com um programa simples. Chegar a uma marca total de custo abaixo de R$600,00, tendo em vista o projeto surgido da dissertação de mestrado de Flávia Bonilha Alvarenga na Unicamp, um módulo locomotor para cadeira de rodas, que já alcançou esta marca.

Fundamentação Teórica

Para a execução do projeto da construção de uma cadeira de rodas motorizada, dividimos a tarefa em três ramos: elementos sociais, elementos técnicos e elementos econômicos. Vale lembrar que, inicialmente, abordaremos o trabalho nas condições de protótipo, de modo que trataremos do problema em dimensões menores.

Questões Sociais

Em se tratando de um projeto de âmbito social, é necessário haver uma análise das questões sociais envolvidas. Recorremos neste caso a uma análise qualitativa e estatística a respeito da situação de vida dos portadores de deficiência física, além da infra-estrutura de que dispomos destinada à facilitar a vida dessas pessoas, buscando direcionar de maneira mais eficiente, nossos objetivos.

Historicamente, a humanidade sempre esteve muito distante em garantir ao portador de deficiência sua atenção e respeito merecidos. Os hebreus, por exemplo, viam a deficiência como uma punição de Deus, impedindo o acesso à direção dos serviços religiosos a estas pessoas. Na Roma antiga, a lei das XII tábuas, dava ao patriarca o direito de matar seus filhos “defeituosos”, cultura semelhante a empregada em Esparta (Fonseca).

Hoje, a realidade do portador de deficiência no Brasil, embora não tão cruel como vista nesses povos, ainda está sujeita a problemas. A constituição de 1988 foi o primeiro marco na tentativa de assegurar a igualdade entre o portador de deficiência e os indivíduos livres dela. O art. 71, inciso XXXI, promulga: "proibição de qualquer discriminação no tocante a salário ou critérios de admissão do trabalhador portador de deficiência". Já a Lei nº 8.213/91 estipula percentuais obrigatórios de vagas de emprego para portadores de deficiência nas empresas em nosso país.

Contudo, apesar da tentativa por parte do estado em assegurar oportunidades aos portadores de deficiência, na legislação esta mostra-se ineficiente, já que na prática é evidente que este grupo sofre ainda de diversos problemas, alguns evidenciados nas estatísticas abaixo. Dados do Censo 2000 mostram que, no Brasil, o número de pessoas incapazes ou com alguma ou grande dificuldade permanente de caminhar ou subir escadas é de, em torno de 8 (oito) milhões, sendo de grande maioria, de faixa etária entre 15 e 64 anos, com cerca de 4 (quatro) milhões e 500 (quinhentas) mil ocorrências e com mais de 65 anos, com pouco mais de 3 (três) milhões de casos. O grupo, em sua maioria, reside em áreas urbanas, contabilizando 82% (oitenta e dois por cento) dos casos. O número de pessoas com mais de dez anos, ocupadas na semana de referência, é próximo de 1 (um) milhão e 900 (novecentas) mil, sendo que 47% (quarenta e sete por cento destas) tem rendimento nominal mensal entre meio a dois salários mínimos.

Continuando a análise de rendimento nominal nas condições acima, obtém-se outro dado importante: 70% (70 por cento) das pessoas entrevistadas na época diziam receber menos do que dois salários mínimos, valor insuficiente, para, por exemplo, adquirir uma cadeira de rodas motorizada. Baseados nestas estatísticas, chegamos a um de nossos principais objetivos: elaborar uma cadeira cujo preço seja consideravelmente baixo, de modo a garantir seu acesso ao maior número de pessoas.

Outro problema para implantação da cadeira motorizada não é necessariamente um problema específico para este tipo de cadeira, muito menos para as cadeiras convencionais, mas um problema generalizado de infra-estrutura urbana para proporcionar boas condições de locomoção para os portadores das mais variadas deficiências, sendo que no nosso caso serão discutidos os problemas em especial para os portadores de deficiência física. Ou seja: além de todas as barreiras sociais enfrentadas por essas pessoas, ainda perduram as complexas barreiras físicas de cidades que não foram planejadas para todos. Pela perspectiva dos direitos humanos de cada cidadão, torna-se importante uma adaptação da infra-estrutura urbana para melhor atender aos portadores de deficiência.

Aspectos técnicos

Existem dois projetos nacionais desenvolvidos por universidades que obtiveram sucesso e mostram soluções interessantes e que de certa forma trazem uma fundamentação teórica para o desenvolvimento do nosso projeto. para o desenvolvimento do nosso projeto. O primeiro projeto a ser citado é o da Universidade de Brasília (UnB). Alunos do curso de Mecatrônica desenvolveram uma cadeira de rodas motorizada, cujo controle é feito através de um joystick comum de videogame. Do ponto de vista econômico custa no máximo R$ 2 mil, que não é um custo muito acessível, porém já representa quase metade da maioria da cadeira que custa em média R$5,5 mil. O segundo projeto é o da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Diferentemente de uma cadeira inteira construída do zero, o projeto envolve a adaptação de cadeiras comuns com um kit motorizado de fácil instalação e desinstalação. Socialmente interessante, pois locais públicos poderiam possuir um número de motores a disposição que seriam utilizados pelos portadores de deficiência enquanto circulam no local. Economicamente é extremamente viável tomando como base o preço de uma cadeira completa. Um kit motorizado para as cadeiras tem um custo aproximado de R$600.

Para mover a cadeira planejamos utilizar um motor elétrico de corrente contínua. Por que utilizar um motor DC e não um motor de passo? O motor de passo é muito bom para situações que requerem precisão elevada, como por exemplo em câmeras de segurança. Além disso motores de passo são comparativamente mais caros. E por que não utilizar um motor, por exemplo, de motocicleta? Seria uma hipótese, pois há potência de sobra para movimentar uma pessoa. Contudo, não é uma solução ecologicamente correta, pois é muito mais poluente do que um motor elétrico. Um dos princípios de um motor de corrente contínua é a força magnética exercida sobre um fio que está conduzindo corrente. O sentido da corrente é oposto ao movimento dos elétrons. Caso a corrente esteja fluindo de baixo para cima, um campo magnético gerado no plano paralelo ao fio provoca uma força que empurra o fio para direita. Em sentido oposto de corrente, o fio será empurrado para a esquerda.

Acima está o esquema de um motor elétrico simples. O motor é composto basicamente de uma espira de fio retangular que recebe uma corrente e é livre para girar em torno de um eixo. Graças às forças magnéticas que provocam torque, a espira gira. A cada meia-volta a espira travaria. Para que isso não aconteça entra em ação o comutador, que inverte o sentido da corrente e possibilita que ela permaneça contínua.

Escolha da Potência

(Em Construção)

Joystick

O dispositivo que será utilizado para o controle da cadeira de rodas será um joystick, semelhante àqueles de fliperamas ou videogames antigos (como o Atari).

Internamente um controle como esses é composto de, entre outras estruturas que não vêm ao caso nesse momento, dois potenciômetros.

Os dois potenciômetros servem para medir o deslocamento em dois eixos a cada movimento realizado no joystick. Realizando as ligações adequadas e programando corretamente é possível fazer com que o arduino meça a movimentação de cada potenciômetro. Através dessas medições o arduino repassa as informações ao motor, que as recebe e executa a ação destinada a cada eixo.

O Arduino

O segundo elemento a ser considerado na parte técnica do projeto é o arduino. O arduino será utilizado pare receber comandos de um joystick e a partir destes realizar o controle do motor. O arduino consiste em um elemento de hardware de código aberto para interagir com ambientes externos, no nosso caso com um motor DC(corrente contínua).

Os desenvolvedores do Arduino defendem que este “é uma ferramenta para construir computadores que possam interagir mais com o ambiente do que nossos computadores pessoais”. Ele é capaz de receber estímulos através de entrada além de estimular o ambiente, como já dito.

O arduino é disponibilizado em várias versões diferentes. As mais novas usam como placa a ATmega168, enquanto as mais antigas eram baseadas na ATmega8, sendo ambas as placas produzidas pela Atmel. A arquitetura das placas é RISC e os modelos chegam a ter 16KB de memória Flash que pode ser programada. A voltagem de operação da ATmega168 varia de 2.7V até 5.5V e dependendo da faixa de voltagem podem chegar a 20MHz de velocidade de processamento. Um dos aspectos que vale ser destacado é os extremos de temperatura que essas placas suportam indo desde -40ºC até 85ºC. A interface de comunicação do modelo que será utilizado por nós é USB. Apesar de haverem no mercado, outros dispositivos semelhantes ao Arduino, alguns fatores se sobressaem aos demais, como: *Preço favorável.

*Projeto open-source regido pela Creative Commons License. O que garante flexibilidade para o projeto ser expandido e melhorado.

*Fácil de programar e multiplataforma (aceita Windows, Linux, Mac e outros sistemas operacionais).