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FAINOR - FACULDADE INDEPENDENTE DO NORDESTE CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO

OLIVER TOMPSON LESSA DOS SANTOS

SISTEMA DE BAIXO CUSTO PARA AUXÍLIO AO DIAGNÓSTICO EM EXAMES DE ARTICULAÇÕES POR MEIO DA CAPTURA DE MOVIMENTOS EM 2D

VITÓRIA DA CONQUISTA - BA 2010


OLIVER TOMPSON LESSA DOS SANTOS

SISTEMA DE BAIXO CUSTO PARA AUXÍLIO AO DIAGNÓSTICO EM EXAMES DE ARTICULAÇÕES POR MEIO DA CAPTURA DE MOVIMENTOS EM 2D Monografia apresentada ao curso de graduação da Faculdade Independente do Nordeste (FAINOR), como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia da Computação.

Orientador:

Wilton Lacerda Silva

VITÓRIA DA CONQUISTA - BA 2010


Resumo As possibilidades da aplicação das ferramentas e tecnologias da computação e da engenharia em áreas relacionadas à saúde humana têm sido cada vez mais crescente. Destacam-se áreas como a bioengenharia e biomecânica. Este trabalho apresenta uma proposta para o desenvolvimento de um sistema de baixo custo capaz de realizar a captura de movimentos com o objetivo de servir como ferramenta de auxílio ao diagnóstico em exame de articulações. Para o desenvolvimento do trabalho foram estudadas algumas tecnologias de captura de movimento bem como alguns princípios de biomecânica. Foram utilizados dispositivos facilmente encontrados no mercado para a composição do sistema, tendo como hardware principal o Wiimote da Nintendo. Após todo o processo de desenvolvimento e testes foi possível constatar que os objetivos propostos foram alcançados e o sistema demonstra ter grande potencial de desenvolvimento e ampliação de suas aplicações. Palavras-chave: Biomecânica. Captura de movimentos. Wiimote. Bluetooh. Infravermelho.


Abstract The possibilities of applying the tools and technologies of computing and engineering in areas related to human health have been increasingly growing. Stand out areas such as bioengineering and biomechanics. This paper presents a proposal for developing a low cost system capable of performing motion capture in order to serve as a diagnostic tool in examination of joints. For the development some technologies were studied such as motion capture as well as some principles of biomechanics. Devices used were easily found in the market for the composition of the system, with the main hardware of the Nintendo Wiimote. After the whole process of development and testing, we determined that the objectives were achieved and the system shows a high potential for development and expansion of its applications. Keywords: Biomechanics. Motion capture. Wiimote. Bluetooth. Infrared.


Lista de Figuras 2.1

Biomecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 12

2.2

Vista Dorsal das Estruturas Articulares do Punho . . . . . . . . . . . . . . .

p. 13

2.3

Planos do corpo humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 14

2.4

Movimento de flexão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 15

2.5

Movimento de extensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 16

2.6

Desvio Radial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 16

2.7

Desvio Ulnar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 16

2.8

Bluetooth: interconexão de dispositivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 22

2.9

Bluetooth: pilha de protocolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 24

2.10 Rede ad-hoc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 25

2.11 Bluetooth: topologia e estado dos dispositivos . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 26

3.1

Nintendo Wiimote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 31

3.2

Localização da câmera no Wiimote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 32

3.3

Câmera presente no Wiimote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 33

3.4

Posicionamento do Infravermenho no espectro . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 34

3.5

Fita reflexiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 35

3.6

Relação entre a corrente aplicada e a intensidade luminosa do LED . . . . . .

p. 35

3.7

Ângulo de irradiração do LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 36

3.8

Circuito sugerido pelo fabricante para o uso do LED . . . . . . . . . . . . .

p. 36

3.9

Bateria de litio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 37

3.10 Esquemático do cirtuito final utilizado no projeto . . . . . . . . . . . . . . .

p. 37

3.11 Suporte para bateria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 38


3.12 Montagem final do emissor de infravermelho . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 38

3.13 Posicionamento e função da biblioteca BlueCove . . . . . . . . . . . . . . .

p. 39

3.14 Camadas de software do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 41

3.15 Diagrama de classes da camada de controle . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 42

3.16 Diagrama de classes da camada de visualização . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 46

3.17 Tela inicial do software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 48

3.18 Instrução para realizar conexão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 48

3.19 Diagrama de sequencia das principais classes . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 49

3.20 Visualização do movimento de extensão do punho . . . . . . . . . . . . . . .

p. 50

3.21 Visualização do ângulo do movimento de extensão . . . . . . . . . . . . . .

p. 50


Lista de Tabelas 2.1

Comparação entre os sistemas com relação à tecnologia . . . . . . . . . . . .

p. 20

2.2

Bluetooth: classes de dispositivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 23

2.3

Aplicações / Perfis do Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 24

3.1

Comparação entre o Wiimote e o TrackIR da Natural Point Systems . . . . .

p. 32


Sumário

1

2

Introdução

p. 9

1.1

Trabalhos Relacionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 9

1.2

Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 10

1.3

Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 10

1.4

Organização da Monografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 11

Referencial Teórico

p. 12

2.1

Movimento das Articulações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 12

2.1.1

Planos do Corpo Humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 13

2.1.2

Movimentos do Punho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 15

Sistemas de Captura de Movimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 17

2.2.1

Classificação: Quanto à Tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 17

2.2.2

Classificação: Quanto à Aquisição dos Dados . . . . . . . . . . . . .

p. 20

2.2.3

Classificação: Quanto à Posição dos Sensores ou Emissores . . . . .

p. 21

Comunicação sem fio: Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 21

2.3.1

Descrição Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 22

2.3.2

Rede Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 23

2.3.3

Topologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 25

2.2

2.3

3

Desenvolvimento

p. 27

3.1

Método . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 27

3.2

Pesquisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 27


3.3

Procedimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 27

3.4

Concepção do Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 27

3.4.1

Visão Geral do Funcionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 28

Captura de Movimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 29

3.5.1

Wiimote: Visão Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 30

3.5.2

Wiimote: Câmera e Captação de Infravermelho . . . . . . . . . . . .

p. 31

3.5.3

Dispositivo emissor de Infravermelho . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 32

3.5.4

Comunicação via Bluetooth: Biblioteca de suporte . . . . . . . . . .

p. 38

Software de Visualização e Análise de Dados . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 40

3.6.1

Controle, Comunicação e Aquisição de Dados . . . . . . . . . . . . .

p. 42

3.6.2

Camada de Visualização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 45

3.6.3

Comportamento e Interação com o Usuário . . . . . . . . . . . . . .

p. 47

3.5

3.6

4

5

Resultados

p. 51

4.1

Linhas gerais da pesquisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 51

4.2

Eficácia e comportamento do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

p. 51

Conclusão

Referências Bibliográficas

p. 54 p. 55


9

1

Introdução

A abrangência das aplicações e áreas onde se realiza o emprego de ferramentas da computação e da engenharia é notoriamente muito grande e continua a se expandir a cada dia. Considerando as aplicações que realizam funções de controle e monitoramento, é possível perceber a presença destas ferramentas em setores como: produção/automação industrial, segurança, aviação, sistemas automobilísticos, etc. Em diversos outros setores, estas e outras aplicações tem se mostrado viáveis e bastante úteis. A área médica se utiliza de uma série de ferramentas para o auxílio ao diagnóstico como: os eletrocardiógrafos, tomógrafos computadorizados e os aparelhos de ultra-som utilizados para obtenção de imagens. Existem, ainda, outras ferramentas que permitem a captura, a quantificação e a análise de movimentos. Para estas últimas funções citadas, várias pesquisas foram desenvolvidas desde os anos 50 e, hoje, os profissionais da área de saúde contam com um razoável número de produtos para este fim (KERRIGAN, 1998). A aquisição e análise de informações sobre o movimento humano é de interesse para muitas áreas de atuação e do conhecimento na medida em que seja possível implementar sistemas capazes de oferecer informações sobre sua forma e as partes do corpo que são envolvidas e afetadas. Especificamente na área médica, estas informações podem ser utilizadas para auxiliar no diagnóstico sobre o estado de um movimento articular de algum paciente, bem como servir de mecanismo para o acompanhamento da evolução dos resultados de um dado tratamento.

1.1

Trabalhos Relacionados

Os seguintes trabalhos relacionados foram encontrados: (a) (HSIEH, 2008) que realizou um estudo sobre a implementação de um sistema de rastreamento do posicionamento de uma pessoa com o auxílio do Wiimote, (b) (YANG, 2009)Escreveu uma tese de mestrado a respeito do uso de tecnologias assistivas e captura de movimento para auxiliar no tratamento de pacientes que sofreram acidente vascular cerebral, (c) (GOMES, 2003) realizou um estudo sobre a captura de


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movimento humano no espaço bidimensional sem o uso de marcadores especiais.

1.2

Motivação

Devido suas características e vantagens alguns sistemas de captura a análise de movimentos tem sido adotados por alguns laboratórios dedicados ao estudo dos movimentos humanos como por exemplo os laboratórios de biomecânica. Entretanto, boa parte das soluções disponíveis oferece certas desvantagens quando se pretende aplicá-las a outros ambientes. As referidas soluções, geralmente, exigem condições técnicas de instalação específicas, não são adaptáveis a quaisquer espaços físicos e são de alto custo. Essas características tornam, portanto, estas soluções inviáveis para serem utilizadas em ambientes como consultórios médicos convencionais ou para utilização por estudantes, por exemplo. Estas circunstâncias e fatos, oferecem um cenário que motiva a implementação de uma ferramenta de baixo custo para a captura e análise de movimentos aplicada a área de saúde, mais especificamente a fisioterapia e ortopedia, que entre outras características, ofereça um razoável grau de flexibilidade quanto a sua instalação e utilização. A motivação se acentua mais ainda quando se considera uma informação geográfica regional: no espaço que a região Sudoeste da Bahia delimita, não é comum o uso de ferramentas desta natureza.

1.3

Objetivos

O objetivo geral deste trabalho é o projeto e implementação de uma sistema de baixo custo que sirva como auxiliador no diagnóstico em exames de articulações por meio da captura de movimentos específicos no espaço bidimensional e a obtenção de informações relevantes a este propósito. Existem ainda, alguns objetivos específicos do trabalho, a saber: • Verificar as tecnologias e ferramentas existentes para a captura de movimentos; • Avaliar formas de captura de movimento viáveis a implementação deste trabalho; • Verificar formas e condições de comunicação entre o hardware sensível ao movimento e o equipamento onde estará instalado o software responsável pelo tratamento e visualização dos dados obtidos;


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• Desenvolver um software, utilizando a linguagem de programação Java, capaz de receber, tratar e mostrar informações relevantes a respeito do movimento que sirvam como parâmetros para a definição de um diagnóstico; • Projetar todo o sistema de forma que ele seja de baixo custo e ofereça um grau razoável de flexibilidade quanto a sua instalação e utilização; • Utilizar recursos de hardware e software que possam ser facilmente encontrados e adquiridos.

1.4

Organização da Monografia

Este trabalho está estruturado em seis capítulos. O presente capítulo trata da introdução, contextualização e das motivações a respeito do trabalho. O capítulo dois diz respeito aos estudos realizados sobre as áreas do conhecimento relacionadas: biomecânica, captura de movimentos e comunicação sem fio via Bluetooth. O terceiro capítulo descreve as metodologias e procedimentos empregados na pesquisa e desenvolvimento do trabalho. O quarto capítulo discorre sobre todo o processo de desenvolvimento do sistemas detalhando sua estrutura e os experimentos necessários realizados. No quinto capítulo, encontra-se uma discussão sobre os resultados alcançados ao final do desenvolvimento com uma breve análise do que foi realizado. E, no sexto capítulo, são feitas as considerações finais e a observância a respeito do êxito do trabalho.


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2

Referencial Teórico

2.1

Movimento das Articulações

Biomecânica é o termo empregado para designar a área da ciência que estuda, em sistemas biológicos, os movimentos considerando informações como: direção, velocidade, extensão, amplitude e outras mais que se possa avaliar com os recursos que a cinemática e a mecânica, áreas da Física Newtoniana, oferecem (HALL, 2005). O estudo do movimento humano é tido como importante por fornecer relevantes informações e conhecimentos. Uma compreensão abrangente dos diversos aspectos do movimento humano pode facilitar um ensino mais proveitoso, um treinamento bem-sucedido, uma terapia mais atenta, uma prescrição adequada de exercícios ou novas ideias para pesquisa (HAMILL, 2008). A biomecânica, portanto, contribui de maneira valiosa para o estudo do movimento das articulações. Dentre os vários tipos de articulações presentes no corpo humano, estão as articulações sinoviais. Este tipo congrega a maior quantidade das articulações. Estas articulações possuem uma característica que é a presença de um espaço entre os ossos e a articulação chamado de cavidade articular (TORTORA, 2007) que permite movimentos amplos da articulação. A articulação do punho, utilizada como estudo de caso neste trabalho, faz parte do grupo das

Figura 2.1: Biomecânica


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Figura 2.2: Vista Dorsal das Estruturas Articulares do Punho Fonte: (NETTER, 2000) articulações sinoviais. A figura 2.2 ilustra a articulação do punho com ossos e ligamentos. Existe uma classificação, e termos associados a ela, dentro de áreas como a fisioterapia a e anatomia que identifica os movimentos nas articulações sinoviais. Os termos são empregados de maneira a estabelecer categorias de movimentos e que possam ter relação ou descrever o movimento quanto a sua direção, forma e até sua relação com outra parte do corpo no momento em que o movimento acontece (TORTORA, 2007). As principais categorias de tipos de movimento encontradas são: • Deslisamento; • Movimento Angular; • Rotação; • Movimentos Especiais.

2.1.1

Planos do Corpo Humano

Como meio de evitar diferenças de referência na descrição anatômica e, também, para evitar o uso de termos diferentes quando se analisa e descreve, foi convencionada uma posição padrão de referência para a descrição do indivíduo que é chamada de posição de descrição anatômica ou, simplesmente, posição anatômica (MOORE, 2001).


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Figura 2.3: Planos do corpo humano Fonte: (MORAES, 1983) Quando um indivíduo está na posição anatômica sua postura e a colocação dos seus membros ficam da seguinte forma: corpo ereto e em pé, rosto voltado para a frente, os membros inferiores alinhados e estendidos em relação ao tronco, a palma da mão voltada para frente e membros inferiores juntos com os pés paralelos. Mediante a padronização da posição, a análise do corpo e seus movimentos podem ser feitas a partir de uma referência conhecida. Esta referência é completada com a definição de planos imaginários que cortam o corpo, dividindo-o em setores ou quadrantes num espaço tridimensional. A figura 2.3 ilustra a disposição dos planos em relação ao corpo. O plano mediano ou plano sagital, divide o corpo em duas metades iguais (esquerda e direita), passando longitudinalmente pelo corpo. Os cortes que são feitos no corpo que passam em planos paralelos ao plano mediano são chamados de cortes sagitais. O plano frontal ou coronal é aquele que passa pelo corpo definindo as partes anterior e posterior formando um ângulo reto com o plano mediano. Todo corte realizado no corpo que é paralelo ao plano frontal recebe a designação de corte frontal. O plano horizontal ou transversal divimoviemtode o corpo em partes inferior e superior e forma um ângulo reto com os planos mediano e frontal. Os cortes realizado em paralelo a este plano são chamados de corte transversal.


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Figura 2.4: Movimento de flexão

2.1.2

Movimentos do Punho

O punho tem movimentos enquadrados em duas das categorias citadas anteriormente. Na categoria Movimento Angular temos: flexão e extensão. Para a categoria Rotação temos: desvio radial e desvio ulnar. A flexão ocorre quando existe uma diminuição do ângulo entre o segmento que se desloca e aquele que permanece fixo. Isto é feito considerando-se um plano anteposterior. A figura 2.4 ilustra o movimento de flexão. O movimento de extensão é um movimento oposto ao movimento de flexão, portanto, ocasiona um aumento do ângulo entre o segmento que se movimenta e aquele que permanece fixo tendo como referência o mesmo plano considerado para a flexão (SPENCER, 1991). Com relação a amplitude articular temos: para o movimento de flexão 0o - 90o (MARQUES, 2003) e para o movimento de extensão 0o - 70o (MARQUES, 2003). A figura 2.5 ilustra o movimento de extensão. Os desvios radial e ulnar, também, são movimentos opostos com relação a sua direção. Para estes movimentos o plano que se toma como referência é o frontal. O desvio radial ocorre quando a rotação do punho, no já citado plano, é em direção ao rádio1 conforme ilustrado na figura 2.6. No caso do desvio ulnar, este acontece quando a rotação do punho vai em direção a ulna2 . Ou seja, no sentido contrário ao desvio radial no plano frontal, ilustrado na figura 2.7. Para os movimentos de desvio, a amplitude articular é de 0o - 20o para o desvio radial 1 Osso

localizado no antebraço. Vai do cotovelo até o lado do punho onde se localiza o polegar. osso do antebraço. Também conhecido como o “osso do cotovelo”.

2 Maior


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Figura 2.5: Movimento de extens達o

Figura 2.6: Desvio Radial

Figura 2.7: Desvio Ulnar


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(MARQUES, 2003) e de 0o - 45o para o desvio ulnar (MARQUES, 2003). Sobre os quatro tipos de movimento do punho citados, nota-se que a flexão e a extensão tem maior grau de liberdade em relação aos desvios e, em relação aos dois últimos, o desvio ulnar tem maior amplitude do que o radial (GROSS, 1988).

2.2

Sistemas de Captura de Movimento

Por ter um grande número de possibilidades de aplicação e, também, por ter uma certa complexidade envolvida, a captura e análise de movimento são campos de pesquisa muito ativos e relevantes. São três os maiores grupos de aplicações dessas áreas (MOESLUND, 2006): Monitoramento: situação onde um ou mais alvos são rastreados e monitorados durante o decorrer de um espaço de tempo definido; Controle: diz respeito à elaboração e implementação de interfaces que permitam algum tipo de interação como por exemplo em ambientes virtuais e jogos; Análise: trata da análise dos movimentos e as informações obtidas com vistas auxiliar em algum diagnóstico por características ou sintomas, correção de posicionamento ou mesmo a correção do próprio movimento. Os sistemas de captura de movimento tem por objetivo obter informações que possam representar as medidas físicas do movimento capturado de algum objeto. Assim, todo o processo necessita de que o objeto a ser rastreado tenha algum tipo de dispositivo cujo posicionamento possa ser percebido, um dispositivo que possa captar esses movimentos e informações e que esteja em comunicação com computador que, por sua vez, receberá e tratará as informações recebidas por meio de um software específico. Sistemas de captura de movimento podem ser classificado de várias formas. Três dessas formas são: quanto à tecnologia emprega, quanto ao posicionamento dos emissores ou marcadores e quanto a maneira de obtenção das informações (SILVA, 1998).

2.2.1

Classificação: Quanto à Tecnologia

Sistemas Mecânicos Os sistemas mecânicos são normalmente baseados no posicionamento de potenciômetros. Pela natureza do funcionamento desses dispositivos sua colocação no objeto ou pessoa a ser


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rastreada deve ser em alguma articulação. Entre suas vantagens podemos citar as altas taxas de amostragem. É um sistema que reage mediatamente às alterações sofridas e, por isso, é dito de tempo real. Outro fator interessante é o fato de que esses sistemas não são sensíveis a interferências externas como reflexões fora do contexto ou a campos magnéticos. Mais uma vantagem, devido ao funcionamento dos potenciômetros, é não necessitar de um processo trabalhoso e longo de calibragem. No entanto, dependendo do objeto que se queira rastrear ele mostra algumas desvantagens por, em alguns cenários, requerer uma estrutura de suporte e interligação entre os componentes que participam do processo. Neste sentindo, mostra dificuldades em rastrear o deslocamento de um único ponto no espaço e, em outros casos, a rigidez da estrutura de suporte pode se colocar como impeditivo. Em outro caso, ainda, a complexidade mecânica de construção da estrutura que dever ser articulada pode requerer um bom tempo de concepção e montagem. Sistemas Magnéticos São sistemas que, por suas características, são considerados como indicados para o rastreamento de movimentos simples. São sistemas compostos por um conjunto de receptores colocados no objeto. Para o movimento de uma pessoa, por exemplo, os receptores são colocados nas articulações. Ainda como parte do conjunto, existe uma antena que produz sinais pulso que irão sensibilizar os receptores. Uma vantagem interessante destes sistemas é o fato de eles não serem prejudicados se houver algum tipo de obstáculo entre os receptores e a antena, mantendo sua operação normalmente com a mesma precisão. Cita-se como maior desvantagem desses sistemas a dependência da utilização de cabos que vão limitar muito suas aplicações por restringirem os movimentos do objeto ou pessoa que de deseja rastrear. Os sistemas que não fazem uso de cabos estão disponíveis em menor quantidade e tem custo mais elevado. Ainda outra desvantagem é o faro de sofrerem interferência pela presença de objetos metálicos. Os objetos metálicos perturbam os campos magnéticos de geram informações destorcidas ao sistema. Sistemas Ópticos Nestes sistemas a captação do movimento é feita por câmeras estrategicamente posicionadas de maneira a poder visualizar o movimento na condição que se deseja rastrear. Alguns sistemas


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têm suas câmeras especialmente preparadas para captar com maior facilidade a luz no espectro infravermelho. Uma câmera “percebe” e obtém coordenadas bidimensionais. Assim, para obter informações sobre o movimento no espaço tridimensional, é necessário o emprego de duas ou mais câmeras. No objeto ou pessoa são postos refletores ou emissores, também estrategicamente posicionados para que se possa obter as informações desejadas. Para o rastreamento dos movimentos de uma pessoa, assim como nos outros sistemas, os refletores ou emissores são colocados nos pontos das articulações. Sistemas ópticos comerciais de alta performance, normalmente, tem um preço elevado em função da qualidade e especificação das câmeras de alta resolução utilizadas nos sistemas. Uma das vantagens da qual se mais desfruta em sistemas ópticos é a liberdade de movimento que oferece ao objeto ou pessoa rastreada, em contraste com os outros sistemas que tem estruturas rígidas e/ou cabos conectados. O espaço de trabalho dos sistemas ópticos pode ser facilmente ajustado uma vez que depende primordialmente do campo de visão das câmeras que estiverem envolvidas em todo o processo. O maior problema nesses sistemas é em relação a obstáculos entre a câmera e os pontos de reflexão ou emissão. Qualquer obstáculo em um dos lados impede totalmente o rastreamento. Outro fator negativo é a necessidade de se ter cuidado em relação à iluminação do ambiente de modo a não sofrer grande incidência de fontes emissoras de luz num espectro que cause interferência e não haver condição de reflexão exagerada ou descontrolada. Ainda como desvantagem nessa abordagem está na dificuldade do rastreamento quando existem pontos emissores ou de reflexão muito próximos uns dos outros ou quando a quantidade deles é muito grande. Neste caso, pode haver uma confusão no rastreamento dos pontos que impeça a determinação correta do posicionamento. Para contornar este problema é necessário o uso de câmeras com maior resolução que possam identificar de forma mais nítida e isolada cada ponto. Assim quanto maior for a quantidade e a proximidade desses pontos, será proporcionalmente maior a necessidade do emprego de câmeras com maior capacidade de resolução. Esta situação confirma a informação da elevação do custo deste tipo de solução para determinados tipos de situação de rastreamento de pontos. Sistemas Acústicos No sistema acústico (PRINZ, 1997) são posicionados, no objeto a ser rastreado, emissores de ondas sonoras. Se o objeto for uma pessoa, os emissores são postos nas principais articulações da mesma maneira como acontece em todas as outras soluções. No ambiente onde se


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Parâmetro Mecânicos Magnéticos Ópticos Acústicos Sofre Interferência Não Sim Não Sim Obstáculo Atrapalha Não Não Sim Não Complexidade Alta Alta Alta Alta Utiliza Cabos Sim Sim Não Sim Precisão Alta Média Alta Baixa Taxa de Amostragem Alta Média Alta Baixa Tabela 2.1: Comparação entre os sistemas com relação à tecnologia deseja detectar o movimento são colocados três receptores apropriadamente dispostos. Para iniciar a captura do movimento cada emissor é acionado em uma sequência de maneira que os receptores obtenham as informações. Para a determinação da posição de um emissor no espaço são levadas em consideração o tempo que a onda sonora leva para chegar em cada um dos receptores. Conhecida a velocidade do som no ambiente, consegue-se calcular a distância entre o emissor e o receptor. Como já foi dito, este processo tem que acontecer para cada receptor. Isto porque de posse das informações dos três receptores, pelo processo de triangulação, é possível calcular a posição do emissor no espaço. Justamente pela característica do disparo sequencial dos emissores, o tempo decorrido e o deslocamento que o emissor descreve, os sistemas acústico não são muito precisos. Como ocorre com os sistemas magnéticos, os acústicos dependem do uso de uma quantidade razoável de cabos. E, da mesma maneira que ocorre com os sistemas ópticos, reflexões do som ou ruídos externos atrapalham na aquisição das informações. Em contra-partida, não são facilmente afetados pela presença de obstáculos. A tabela 2.1 mostra uma comparação entre os sistemas.

2.2.2

Classificação: Quanto à Aquisição dos Dados

Aquisição Direta Os sistemas de aquisição direta são aqueles em que os dados levantados sobre o posicionamento dos pontos rastreados não necessitam de tratamento logo que eles são capturados. Isso diminui a necessidade de softwares de tratamento dos dados uma vez que esta tarefa é designada, em grande parte, para o hardware que efetua a captura. Em função disso, em sistemas de custo menor, o hardware envolvido na captura tem menor poder de processamento, o que diminui a taxa de amostragem do sistema como um todo. Aquisição Indireta


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Para os sistemas de aquisição indireta de dados a tarefa de tratar os dados capturado para o levantamento da informação desejada fica, em sua maior parte, para o software que recebe estas informações. Com um bom poder de processamento torna-se possível trabalhar com grandes taxas de amostragem o que implica na capacidade de realizar a captura de movimentos mais rápidos e com maior complexidade. Os sistemas comerciais que utilizam esta técnica tendem a ter um maior preço de custo.

2.2.3

Classificação: Quanto à Posição dos Sensores ou Emissores

Com relação ao posicionamento dos sensores e emissores, podemos encontrar em (MULDER, 1994) uma classificação em três categorias onde se enquadram os sistemas de captura de movimento: Inside-In É a configuração onde ambos, o receptor e a fonte emissora se encotram posicionados no objeto ou pessoa cujo movimento se deseja identificar e capturar. Estes sistemas normalmente fornecem apenas informações sobre a direção do moviemtno do objeto e não sobre sua posição. São sistemas que normalmente tem um bom desempenho na captura de movimentos pequenos. Inside-Out São sistemas onde os sensores se encontram no objeto enquanto que a fonte emissora do sinal é externa. O sistema acústico pode ser tomado como exemplo que se enquadra nessa situação. Outside-In Ao contrátio da configuração anterior, o sistema Outside-In os emissores de sinal estão fixados no objeto e o receptor é colocado externamente. Aqui estão os sistemas ópticos. Os emissores pode ser pequenas fontes ou algum tipo de marcador reflexivo.

2.3

Comunicação sem fio: Bluetooth

O desejo por sistemas efeicientes e as motivações para a pesquisa e implementação de soluções viáveis exsitem a muito tempo. Em 1901 Guglielmo Marconi, um físico italiano, fez uma demonstração do funcionamento de um telégrafo sem fio transmitindo código morse a partir de um navio para uma estação no litoral (TANENBAUM, 2003).


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Figura 2.8: Bluetooth: interconexão de dispositivos Fonte: (GOELZER, 2010) A comunicação e transmissão de dados sem fio tem se tornado cada vez mais presente e acessível nos últimos anos. Várias tecnologias e soluções demonstraram sua viabilidade e se consolidaram. A ausência de cabos, a mobilidade resultante e fato de não requerer uma infra-estrutura física de rede são alguns dos maiores motivadores para o uso de formas sem fio de comunicação e, mais especificamente, de redes sem fio. Dentro das tecnologias de rede sem fio, está o Bluetooth. Suas principais características são o baixo custo, baixa potência e alcance limitado para a transmissão e recepção. Bluetooth não é uma tecnologia que vem para substituir as redes convencionais mas, oferece a possibilidade de adicionar novas funcionalidades e estes ambientes. De um modo geral, o propósito do Bluetooth é prover um meio para a interconectar dispositivos com uma arquiterura de serviços bem definida que determina como pode ser feita a comunicação e quais os tipos de informação são trafegados para cada tipo de serviço. A figura 2.8 ilustra esse cenário.

2.3.1

Descrição Geral

Atransmissão do pradrão Bluetooth acontece em uma faixa de frequência, não licenciada, que vai de 2,4 até 2,5 GHz em modo TDM3 (KOUROSE, 2006) que é um método de multiplexação por divisão do tempo . Esta faixa de frequência é identificada como ISM - Industrial, Scientific, Medicine. As transmissões são realizadas usando a técnica FHSS4 - espalhamento espectral por salto de frequência. No FHSS a transmissão ocorre em um intervalo de tempo definido (625 microssegundos). 3 Time

Division Multiplexing Hopping Spread Spectrum

4 Frequency


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Classe Alcance (metros) dBm 1 100 20 2 10 4 3 1 0 Tabela 2.2: Bluetooth: classes de dispositivos No caso do Bluetooth, estão disponíveis 79 canais, espaçados de 1 MHz, dos quais o emissor usará um para transmitir. A cada intervalo de tempo, de uma maneira padronizada e ao mesmo tempo aleatória, o canal de transmissão mudará (KOUROSE, 2006). O Bluetooth pode transportar dados e voz em duas maneiras de transmissão: síncrona (SCO5 ) e assíncrona (ACL6 ). Na transmissão assíncrona um canal de voz usa 64Kbps e pode chegar aos limites máximos de 723.2 Kbs de ida e 57.6 Kbs de retorno. Já a transmissão síncrona, por ser simétrica, determina uma comunicação em pares, ponto a ponto, entre um dispositivo mestre e outro escravo onde, em intervalos de tempo definidos e regulaes, o dispositivo mestre envia pacotes de dados para o escravo. Do ponto de vista da capacidade de cobertura de área para a transmissão e recepção , existem classes definidas na especificação Bluetooth para categorizar os dispositivos. A tabela 2.2 lista as três classes descritas na espeficicação. Uma outra característica interessante a respeito do Bluetooth é o fato de que, em sua especificação, estão descritas aplicações. Isto contrasta com outros padrões de rede que se concentram em ter especificações para forncecer canais de comnicação, deixando livre a caracterização das aplicações. Existem 13 aplicações (TANENBAUM, 2003) definidas que estão listadas na tabela 2.3. Com relação a arquitetura o padrão Bluetooth tem definida em sua espscificação uma pilha de protocolos onde cada camada provê algum tipo de serviço para a camada superiror da pilha onde a camada mais inferior trata do enlace de rádio e a camada mais superior é a camada de aplicação. A figura 2.9 ilustra a organização da pilha de protocolos.

2.3.2

Rede Bluetooth

A rede Bluetooth é do tipo ad-hoc. O conceito de rede ad-hoc um conjunto autônomo de nós móveis. Neste tipo de rede não necessário a presença de uma infra-estrutura de rede para interconectar dispositivos. Ou seja, a negociação e comunicação é direta entre os dispositivos 5 Synchronous

Connection-Oriented Connectionless

6 Asynchronous


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NOME Acesso genérico Descoberta de serviço Porta serial Intercâmbio genérico de objetos Acesso de LAN Rede dial-up Fax Telefonia sem fio Intercomunicador Fone de ouvido Push de objetos Transferência de arquivos Sincronização

DESCRIÇÃO Procedimentos para gerenciamento de enlaces Procolo para descobrir serviços oferecidos Substitui um cabo de porta serial Relacionamento cliente/servidor para troca de objetos Protocolo entre computador móvel e LAN Permitir micro se conectar através de dispositivo móvel Permitir comunicação entre fax e telefone móvel Conectar aparelho telefônico à sua base Intercomunicação digital Comunicação de voz Intercâmbio de objetos simples Recurso geral para transferência de arquivos Sincronização de dispositivo móvel com computador

Tabela 2.3: Aplicações / Perfis do Bluetooth

Figura 2.9: Bluetooth: pilha de protocolos Fonte: (FERNANDO, 2010)


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Figura 2.10: Rede ad-hoc Fonte: (MORAES, 2007) não havendo a presença de outros equipamentos que faça controle sobre as formas se entrar na rede ou controle de fluxo de mensagem como acontece nas redes Wi-Fi onde se aplica o uso desses equipamentos que são denominados de pontos de acesso. A figura 2.10 ilustra o comportamento de uma rede ad-hoc. No caso do Bluetooth exite uma especialidade quanto à rede ad-hoc. Esta especialidade ou variação recebe o nome de ad-hoc espalhara scatternet. Nesta variação são criadas múltiplas conexões entre dos dispositivos em um mesmo espaço físico sem que haja algum tipo de coordenação entre eles.

2.3.3

Topologia

Em Bluetooth existe o termo piconet para designar um agrupamento de dispositivos que se comunicam em um dado momento. Este agrupameto pode conter até oito dispositivos. Entre eles, um, fica estabelecido como o mestre e os outros 7, como escravos. É o relógio do dispositivo mestre que será considerado para a sincronização e controle do fluxo de mensagens. Neste modelo a transmissão somente ocorre em espaços de tempo definidos designados de time slot (espaço/ abertura de tempo). O dispositivo mestre transmite em espaços de tempo e numerados e os dispositivos escravos transmitem em espaços aleatórios de tempo mas, com a condição de somente poder transmitir após o dispositivo mestre ter se comunicado com ele em um espaço te tempo anterior (KOUROSE, 2006). Além dos dispositivos escravos conectado na piconet, são permitidos até 255 outros dispositivos que ficam com seu estado definido como estacionados. Para que um desses dispositivos possa se comunicar na rede é necessário que o dispositivo mestre permita isso alterando seu


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Figura 2.11: Bluetooth: topologia e estado dos dispositivos Fonte: (FERNANDO, 2010) estado de estacionado para ativo.


27

3

Desenvolvimento

3.1

Método

O método empregado para o desenvolvimento deste trabalho é o dedutivo pois foram feitos estudos de técnicas técnicas e equipamentos existentes para o projeto e construção de um novo instrumento.

3.2

Pesquisa

Quanto a forma de pesquisa, esta se deu de forma exploratória. Foram feitos lavantamentos bibliográficos, análises de equipamentos existentes e a busca por projetos semelhantes disponívies atualmente como meio para gerar maior familiaridade com o desafio proposto e obter êxito no alcance dos resultados esperados.

3.3

Procedimentos

Os procedimentos aplicados são de caráter experimental devido à necessidade de conhecer o comportamento de dispositivos produzidos para fins específicos quando aplicados ao projeto proposto neste trabalho e realizar medições e comparações úties à construção da ferramenta proposta.

3.4

Concepção do Sistema

A concepção do projeto teve como principais norteadores os requisitos identificados pelas especificações descritas nos objetivos. Além disto, buscou-se, na medida do possível, manter simplicidade tanto na abordagem da solução quanto na implementação dos códigos e, além destes, na escolha dos componentes evolvidos.


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O processo de desenvolvimento teve seu início na pesquisa e escolha do método de captura de movimento que mais se aproximava do que foi proposto para o sistema. A pesquisa sobre tecnologia sempre foi acompanhada, em paralelo, pela pesquisa de componentes cujas características fossem satisfatórias para implementação do sistema e que, indispensavelmente, atendessem ao objetivos de baixo custo, disponibilidade no mercado e fácil aquisição, viabilidade de funcionamento em ambiente de produção e flexível quando à utilização no projeto. O processo de escolha da tecnologia e seus componentes, foi imediatamente seguido de um período de experimentos com o que já havia sido definido. Estes experimentos demandaram um tempo razoável pois tinham como objetivo o levantamento de informações úties para definir a melhor forma de uso dos componentes, sua precisão, durabilidade, autonomia e possívies condições de falha. Esta etapa foi de fundamental importância para propciar um certo grau de segurança para a continuidade da etapa seguite que foi o desenvolvimento do sotfware de visualização, tratamento e análise dos dados coletados. O desenvolvimento do software, além de ter como meta principal o atendimento às especificações postas nos objetivos deste trabalho, procurou atender alguns requisitos relacionados a: portabilidade, simplicidade para a calibragem do sistema e fácil visualização de informações úteis ao proposto, ou seja, uma interface ao mesmo tempo simples e funcional.

3.4.1

Visão Geral do Funcionamento

Antes da discussão detalhada da implementação de cada elemento componete do sitema, uma breve descrição do funcionamento geral do sistema será feita. Os elementos integrantes do sistema são: um Wiimote, três disposivos emissrores de infravermelho e um software para tratamento e visualização dos dados. A descrição do papel e do funcionamento, como o devido detalhamento e atenção, será vista nas seções a seguir. O procedimento incial para a utilização do sistema é o posicionamento adequado do equipamento que fará a detecão e rastreamento do movimento, o Wiimote, e os dispositivos emissores de infravermelho. O posicionamento do Wiimote deve levar em conta suas limitações em relação ao espaço que ele pode rastrear. Em função de sua câmera ter um ângulo de abertura de 45o , deve-se posicioná-lo a uma distância que seja adequada para permitir a captura dos movimentos com a amplitude desejada. Para movimentos menores, o Wiimote deve ficar mais próximo e para moviementos de maior amplitude, deve ficar mais distante dos emissores. Este posicionamento não deve ser uma preocupação pois ele é facilmente orientado pela informação visual que o


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software oferece. O passo seguinte é fazer com que o Wiimote se conecte ao sistema via Bluetooth. Este procecimento pode ser feito em um monento anterior uma vez que pode ajudar no posicionamento dos elementos de hardware que integram o sistema. O último passo antes de iniciar a aquisição dos dados é o ajuste dos parâmetros no software que o irão orientar na interpretação dos dados adquiridos. Estes ajustes dizem respeito, essencialmente, à posição que o hardware de captura, o Wiimote, se encontra em relação aos emissores de infravermelho. Cumpridas todas as etapas descritas anteriormente, inicia-se a aquisição e visualização dos movientos pelo simples acionamento de um botão de comando na interface do software. A partir deste ponto, o profissional que comanda o procedimento, é livre para determinar os eventos que se seguirão.

3.5

Captura de Movimento

Como visto na seção 3.2, existem várias técnicas e sistemas para a captura de movimentos. A identificação desses sistemas pelo tipo de tecnologia foi fundamental para direcionar a escolha do método de captura de movimento empregado no projeto proposto neste trabalho. Dos sistemas estudados, o óptico foi o escolhido. A escolha do sistema óptico foi motivada pelo fato de ser possível a implementação utilizando câmeras de baixo custo e facilmente encontradas na maioria dos estabelecimentos que comercializam produtos relacionados a tecnologia. Como mencionado, o uso de câmeras, mais especificamente WebCams foi a primeira opção considerada por se enquadrar perfeitamente aos requisitos que também já foram citados. O uso de WebCam foi, em pouco tempo, sendo considerado inviável por algumas questões observadas. A primeira questão está relacionada a uma falta de padronizão da qualidade desse tipo de produto. A variedade de marcas e modelos é bem considerável e, consequentemente, a variação dos componentes que infuenciam no tipo e na qualidade das imagens adquiridas por elas também é considerável. A falta de um padrão faria com que o sistema fosse variante em seu comportamento tornando-o pouco flexível e, em alguns casos, ineficiente. Um outro fator decisivo para a não escolha desses dispositivos está relacionado com a aquisição dos dados sobre os movimentos em si. Detectar movimentos com uma WebCam, com os algorítimos e bibliotecas disponíveis atualmente, não é um desafio complexo. Entre-


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tanto, detectar movimentos específicos com este tipo de dispositivo torna-se uma tarefa bem mais trabalhosa. Indentificar movimentos específicos exigiria o emprego de algorítimos de tratamento e reconhecimento de imagens e padrões. Este processo traria para o software uma carga extra de trabalho e diminuiria razoavelmente sua performance. As WebCams comumente disponíveis no mercado não tem uma boa taxa de amostragem. Portanto, além do processamento das imagens, caberia ao software contornar as eventuais falhas do hardware durante o processo de varredura da imagem. De posse de todas essas informações o direcionamento para a busca de um dispositivo de captura teve seus rumos corrigidos e considerou-se, além das especificações previamente definidas, os seguintes pontos: o emprego de dispositivos com muito pouca variação em seu comportamento, boa resolução de imagem e algum tipo de pré-processamento para que a parte de software fosse focada o máximo possível na visualização das informações obtidas.

3.5.1

Wiimote: Visão Geral

No ano de 2006, a Nintendo, uma empresa especializada em consoles de video game, faz o lançamento da sua sexta geração de consoles e o produto recebeu o nome de Nintendo Wii. Após um ano de seu lançamento, o console se tornou líder de vendas no mercado, em seu segmento, tendo sido comercializadas cerca de 20 milhões de unidades ao redor do mundo (NINTENDO, 2008). O fenômeno do grande volume de vendas foi atribuido ao que foi considerado como uma inovação tecnológica no que diz respeiro à interatividade. Esta inovação estava em seu dispositivo de controle: O WiiRemote ou Wiimote. Para viabilizar as intensões da Nintendo, o Wiimote é composto com os seguintes componentes: um acelerômetro de 3 eixos, uma câmera de infravermelho de alta resolução e alta velocidade, um pequeno motor para gerar vibrações, um pequeno alto-falante e conectividade sem fio via Bluetooth. Este conjunto de dispositivos e tecnologias tornam o Wiimote um dos mais sofisticados dispositivos de entrada compatível com o computador, comparando com outros de baixo custo que se pode encontrar. Para o presente trabalho todo o estudo foi focado na capacidade de comunicação sem fio via Bluetooth e na câmera, que estão disponívies no dispositivo. Nenhum dos outros componentes internos foram utilizados ou estudados. A figura 3.1 mostra a imagem de um Wiimote.


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Figura 3.1: Nintendo Wiimote

3.5.2

Wiimote: Câmera e Captação de Infravermelho

Características de Hardware O Wiimote conta com uma câmera monocromática que tem embutido um chip que realiza o processamento de imagem utilizando uma tecnologia denominada MOT1 . Este chip, produzido pela PixArt Imaging, proporciona uma capacidade de rastreamento em alta resolução e alta velocidade para até quatro objetos móveis. Portando, qualquer sistema baseado nas caractarísticas não modificadas desse chip, poderá contar somente com informações limitadas ao limite já citado de quatro objetos. O sensor da câmera possui uma resolução de 1024x768 pixels e conta com 4 bits adicionais para informações sobre o tamanho e a intensidade de luz produzida de cada um dos pontos rastreados. Ela tem ainda uma taxa de atualização de imagem de 100 MHz o que lhe confere uma boa capacidade de amostragem. A figura 3.2 mostra a imagem de um Wiimote e a localização da câmera no dispositivo. Se comparado a produdos comerciais desenvolvidos para a finalidade de rastreio de objetos, o Wiimote mostra que suas vantagens são realmente competitivas. A tabela 3.1 mostra uma 1 Multiobject

Tracking - Rastreamento de multiplos objetos.


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Figura 3.2: Localização da câmera no Wiimote Característica Wiimote Resolução 1024x768 Taxa de Atualização 100 MHz Preço sugerido (dolares) 40.00

TrackIR 710x288 120 MHz 180.00

Tabela 3.1: Comparação entre o Wiimote e o TrackIR da Natural Point Systems comparação de características e preço entre o Wiimote e um produdo produzido pela empresa Natural Point Systems chamado de TrackIR. Características Ópticas As especificações técnicas do dispositivo mostram que o campo de visão efetivo é de 33o horizontalmente e de 23o verticalmente. Durante os testes realizados, entretanto, foi possível realizar o rastreamento de pontos em um campo de visão de até 45o horizontalmente. No invólucro da câmera existe um filtro que permite a passagem de infravermelho e bloqueia a passagem de emissões em outro espectro. Este filtro faz com que o equipamento seja capaz de detectar fontes de luz com comprimento de onda na faixa de 940 nm com aproximadamente o dobro da intensidade de luz de uma fonte equivalente na faixa de 850 nm. A figura 3.3 mostra a imagem de um Wiimote parcialmente desmontado com a câmera exposta.

3.5.3

Dispositivo emissor de Infravermelho

Para a geração das emissões de infravermelho a serem colocadas na pessoa foram consideradas duas possibilidades: a utilização de emissores ou a utilização de algum tipo de material


33

Figura 3.3: Câmera presente no Wiimote Fonte: (KERSTREL, 2009) reflexivo. Abordagem por Reflexão O uso de material reflexivo foi a primeira opção a ser trabalhada por parecer mais flexível e menos intrusiva no que diz respeito ao contato com a pessoa. Com este processo, imaginou-se que a fixação dos pontos a serem rastreados poderia ser feita com maior liberdade de colocação e maior possibilidade de escolha de materiais para o propósito. Para a reflexão seria necessário construir uma fonte emissora de infravermelho com potência suficiente para alcancar distâncias que permitissem o rastreio de movimentos com a amplitude requerida nos objetivos estabelecidos. Foram feitos vários testes montando uma matriz de LEDs com o objetivo de medir o alcance e a potência necessária para se conseguir um bom nível de reflexão. No princípio foram utilizados LEDs de potência mais elevada que emitem com comprimento de onda na faixa de 850 nm por se imaginar que a potência seria um fator primordial para a obtenção dos resultados esperados. Mas, ao contrário do que se esperava nenhum bom resultado foi alcançado. A impossibildade de obtenção de bons resultados com o material citado se deu pela escolha equivocada dos LEDs. De fato, esta aboragem inicial e o tempo gasto nos testes poderia ter sido evitada se as espscificações técnicas do Wiimote tivessem sido observadas com maior atenção. Como já foi descrito anteriormente, o filtro encontrado no invólucro da câmera porporciona condições muito melhores para a captação do infravermelho com comprimento de onda na faixa de 940 nm e condições desfavoráveis para os da faixa de 850 nm. A figura 3.4 mostra um


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Figura 3.4: Posicionamento do Infravermenho no espectro Fonte: (CROMAX, 2009) gráfico onde se pode observar o posicionamento do infravermelho no espectro. A abordagem por reflexão foi descartada após os testes demostrarem dois fatores negativos: o primeiro é que para a construção da matriz de LEDs seria necessário o emprego de uma quantidade considerável dos componentes. Uma matriz de LEDs com 20 unidades, se mostrou pouquíssimo eficiente. Então, seria necessário o emprego de uma grande quantidade: algo em torno de 100 unidades. O aumento da quantidade de LEDs aumentaria o custo, uma vez que os LEDs infravermelho são encontrados no mercado por um valor superior aos LEDs que emitem luz visível. Em uma pesquisa de mercado, o preço médio encontrado de um LED emissor de infravermelho foi de R$ 1,00. Com este valor, somente com a matriz de LEDs seriam gastos R$ 100,00. O segundo fator está relacionado ao meterial reflexivo. Materiais que coneguem reflexão com qualidade desejada não são facilmente encontrados no mercado. Foram feitos testes com uma fita que reflexiva que é aplicada em automóveis como mendida de segurança de uso noturno. Mesmo com este material não se obteve bons resultados e o método por reflexão foi abandonado. A figura 3.5 mostra um a imagem da fita reflexiva para uso automotivo que foi utilizada nos testes. Abordagem por Utilização de Emissores Após as experiências com o método de reflexão, a colocoção dos emissores diretamente na pessoa foi definida como a abordagem a ser empregado no projeto. Para tanto, foram feitas al-


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Figura 3.5: Fita reflexiva

Figura 3.6: Relação entre a corrente aplicada e a intensidade luminosa do LED Fonte: (CROMAX, 2009) guns experimentos com materias e forma de montagem com o objetivo de atender aos seguintes requisitos: utilizar apenas um LED em cada ponto de emissão, ter dimensões reduzidas sem comprometer o manuseio e utilizar uma forma simples de alimentação do dispositivo. Os LEDs empregados foram os que emitem no comprimento de onda de 940nm. As figuras 3.6 e 3.7 ilustram o comportamento do LED escolhido em relação à corrente aplicada nele e a capacidade de irradiação em graus. Embora os fabricantes de LED sempre recomendem que eles sejam ligados em série com um resistor de proteção, no circuito final utilizado neste trabalho este resistor não foi empregado. A figura 3.8 mostra um diagrama esquemático do circuito sugerido pelo fabricante. Foram empregadas baterias de lítio, modelo CR 2032 com 20mm de diâmetro e 1,6mm de espessura, muito comuns em placas-mãe de microcomputadores. Esta bateria é capaz de produzir uma tensão nominal de 3V, o que é suficiente para a alimentação do circuito e conseguir


36

Figura 3.7: Ângulo de irradiração do LED Fonte: (CROMAX, 2009)

Figura 3.8: Circuito sugerido pelo fabricante para o uso do LED


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Figura 3.9: Bateria de litio

Figura 3.10: Esquemático do cirtuito final utilizado no projeto uma boa emissão do LED infravermelho, uma vez que o LED tem uma queda de tensão nominal de 1.1V. A figura 3.9 mostra a imagem da bateria utilizada. Nos testes realizados o circuito sem o resistor de proteção para o LED se mostrou viável. A corrente que atravessa o LED não superou seus valores máximos e a bateria continuou trabalhando com tensão constante o suficiente par manter o LED com boa emissão possibilitando o trabalho sem nenhum prejuízo ou aquecimento do LED. De fato, a bateria não fornece corrente suficiente para danificar permanentemente o LED. A figura 3.10 mostra o diagrama esquemático final do circuito utilizado sem o emprego do resistor. Para o acondicionamento da bateria foi utilizado o mesmo suporte empregado nas placasmãe de microcomputadores. Este suporte foi escolhido por ser projetado exatamente para este tipo de baterias e também por poder ser econtrado com facilidade em placas-mãe de computadores que já estão fora de operação. Neste sentido foram obtidos resultados benéficos pelo uso


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Figura 3.11: Suporte para bateria

Figura 3.12: Montagem final do emissor de infravermelho de material reciclado. A figura 3.11 mostra uma imagem do suporte para a bateria retirado de uma placa-mãe. A montagem final do dispositivo é apresentada na figura 3.12.

3.5.4

Comunicação via Bluetooth: Biblioteca de suporte

A biblioteca BlueCove A utilização da linguagem de programação Java, definida nos objetivos destre trabalho, teve como motivação a possibilidade de desenvolver toda a solução de modo a não depender de uma plataforma ou sistema operacional específico. Seguindo esta mesma linha de pensamento e trabalho, é que se deu a escolha da biblioteca que oferece suporte a Bluetooth para Java.


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Figura 3.13: Posicionamento e função da biblioteca BlueCove Fonte: (GOELZER, 2010) Dentre as opções pesquisadas, a biblioteca BlueCove foi a escolhida por, além de manter um fluxo de desenvolvimento estável, ter implementações para vários sistemas operacionais e estar de acordo com as epecificações tanto do padrão Bluetooth quanto das especificações estabelecidas na plataforma Java. O processo para utilização da biblioteca foi seguido de arcordo com todas as instruções dos desenvolvedores. A instalação se dá simplesmente pela colocação dos arquivos bluecove.jar e bluecove-gpl.jar (para Linux) em um diretório (pasta) que esteja visível para a máquina virtual Java. No ambiente que foi configurado para o desenvolvimento, o local escolhido foi o diretório /jre/lib/ext que se encontra no caminho padrão deX instalação da máquina virtual Java. Sendo posta nesta localização, nenhuma configuração adicional foi necessária para que a presença da biblioteca fosse detectada e utilizada pela aplicação. A figura 3.13 ilustra como a biblioteca BlueCove se posiciona no contexto. Embora essencial, esta biblioteca não será utilizada diretamente. De fato toda a interação da aplicação é feita com a biblioteca WiiRemoteJ e esta, por sua vez, utilizará a BlueCove para efetuar toda a comunicação via Bluetooth. WiiRemoteJ


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WiiRemoteJ é uma biblioteca que proporciona a capacidade de conexão e interação com com os dispositivos da Nintendo Wiimote e BalanceBoard via Bluetooth. Esta biblioteca é composta por um conjunto de classes que permitem acesso e controle a todas as funcionalidades dos dispositivos citados. No presente trabalho foram utilizadas as funcionalidades de conexão e comunicação com o Wiimote e, particurlarmente com as classes que ativam e capturam eventos de movimento do infravermelho. As principais classes utilizadas são: WiiRemoteJ: Principal classe da biblioteca. Inicia um dispositivo Wiimote e oferece métodos para realizar todo o processo tando de conexão quanto de liberação do dispositivo. O principal método que foi utilizado no projeto foi o findRemotes(). Este método inicia a busca por dispositivos Wiimote indefinidamente. Logo que um dispositivo é encontrado o processo de conexão é iniciado em uma nova Thread. WiiRemote: Classe que representa um dispositivo Wiimote. Esta classe possui os métodos para controle de todas as funcionalidades de um Wiimote. Desta classe foram utilizados os métodos: isConnected() para testar se um Wiimote está conectado, requestStatus() para consultar o estado do Wiimote e o nível de bateria do mesmo, setIRSensorEnabled() para habilitar as funcionalidades de rastreamento de pontos infravermelho e setLEDLights() para alterar o estado dos LEDs no painel do dispositivo com a finalidade informar que o dispositivo está conectado com o computador. WiiRemoteAdapter: Classe que implementa dos métodos que são acionados quando um evento relacionado com o dispositivo é detectado. Os metodos desta classe utilizados são: disconnected() método disparado quando um Wiimote é desconectado do sistema, IRInputReceived() disparado quando algum evento de infravermelho é detecado e statusReported() disparado quando uma requisição sobre o estado do dispositivo é executada. WRIREvent: Classe que cujos métodos recuperam dados de eventos específicos de infravermelho. O método utilizado foi o getIRLights(), responsável por obeter informações de cada ponto indentificado e rastreado.

3.6

Software de Visualização e Análise de Dados

O software de visualização e análise dos dados foi projetado em duas camadas fundamentais: uma camada de controle, comunicação e aquisição de dados e uma camada de tratamento


41

Figura 3.14: Camadas de software do sistema e visualização. A camada de controle, comunicação e aquisição cuida da interação com o Wiimote utilizando a biblioteca WiiRemoteJ. As classes desta camada implementam todos os métodos necessários para a conexão com o dispositivo, a aquisição de dados pelo monitoramento de eventos de infravermelho e para o envio das informações coletadas para a camada superior de visualização. A camada de visualização recebe as informações sobre o posicionamento dos pontos de infravermelho reconhecidos e rastreados e as prepara para que sejam mostradas ao usuário. Nesta camada está contida a interface com o usuário. A visualização das informações é feita tanto por informações numéricas bem como por gráficos representativos do movimento e suas características. Além da visualização das informações sobre os movimentos, a interface também oferece mecanismos de controle e calibragem do sistema bem como formas de acionamento dos elementos de orientação e referência. A visualização dos movimentos e seu comportamento é sempre apresentada em tempo real. A figura 3.14 mostra um diagrama das camadas da aplicação e sua relação com as bibliotecas utilizadas.


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Figura 3.15: Diagrama de classes da camada de controle

3.6.1

Controle, Comunicação e Aquisição de Dados

A camada de controle comunicação e aquisição de dados é responsável por implementar todas as classes necessárias para a interação com o Wiimote. Os termos empregados para a indentificação desta camada são explicados a seguir: Controle: realizar as operações de alteração de estado do Wiimote como nível de sensibilidade de captação de infravermelho, estados dos LEDs do painel e acionamento da câmera. Comunicação: utilizar as classes e métodos da biblioteca WiiREmoteJ para a conexão e transferência dos dados via Bluetooth. Aquisição: gerenciar eventos gerados pela detecção e movimentação dos pontos emissores de infravermelhos e preparar os dados para a camada de tratamento e visualização. Esta camada é formada por cinco classes que foram encapsuladas em um pacote chamado fisiowiij.wii. As cinco classes foram nomeadas da seguinte forma: Wiimote, WiimoteConector, WiimoteControlador, WiimoteColetorDados e PontoIR. A figura 3.15 aprensenta um diagrama que ilustra o relacionamento entre as classes. A seguir serão descritas as responsabilidades de cada classe.


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Classe Wiimote Esta classe representa um dispositivo Wiimote conectado ao sistema. A representação é feita pela manipulação de um objeto do tipo WiiRemote que está disponível na biblioteca WiiRemoteJ e contém os seguintes métodos: getWiiRemote(): Método que retorna um objeto que representa um Wiimote detectado. Retorna WiiRemote - um objeto do tipo Wiiremote. getEndereco(): Método utilizado para obter o MAC address do dispositivo detecdado. Retorna: String - MAC address. getId(): Método para obter o identidicador sequencial do dispositivo para uso interno. Retorna: int - Identificador. desconectar(): Método utilizado para iniciar o processo de desconexão do dispositivo. O procedimento interno é feito pela utilização do método disconnect() presente no objeto do tipo WiiRemote. Classe WiimoteConector Classe que implementa o método necessário para procurar por dispositivos e realizar a conexão e contém um único método além do construtor. Conecta(): Aciona o método findRemotes() disponível na classe WiiRemoteJ. O acionamento do método coloca a biblioteca num estado de busca por dispositivos indefinidamente. Quando algum dispositivo é encontrado a conexão(pareamento) e realizada. Classe WiimoteControlador Esta classe implementa os métodos fundamentais para o envio de mensagens para o Wiimote e, também, os métodos para realizar o tratamento inicial de eventos detectados. Seus principais métodos são: ligaIR(): Liga a câmera e aciona o rastreamento de infravermelho. A operação é realizada pela utilização do método set setIRSensorEnabled() da classe WiiRemote. desligaIR(): Desliga a câmera e para o rastreamento de infravermelho. A operação é realizada pela utilização do método set setIRSensorEnabled() da classe WiiRemote. setSensibilidadeIR(): Definie o grau de sensibilidade da câmera a detecção de infravermelho. O Wiimote tem 5 níveis de sensibilidade possíveis.


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addRemote(): Método que associa cada dispositivo encontrado a um controlador(listener) de eventos específico. Esta associação é o primeiro passo para que o rastreamento seja feito. A forma como é feita a associação com o listenter é mostrada na listagem de código a seguir. O código mostra, também, a implementação de uma Thread que envia, a cada minuto, informações sobre o estado do dispositivo para a camada de visualização. 1

p u b l i c v o i d addRemote ( f i n a l WiiRemote r e m o t e ) { try {

2

int id = wiimotes . s i z e ( ) + 1;

3 4

f i n a l Wiimote w i i m o t e = new Wiimote ( r e m o t e , r e m o t e . g e t B l u e t o o t h A d d r e s s ( ) , i d ) ;

5

wiimotes . put ( remote , wiimote ) ;

6

remote . setAccelerometerEnabled ( f a l s e ) ;

7

l i g a I R ( wiimote ) ;

8

remote . setLEDIlluminated ( id − 1 , true ) ;

9

remote . setUseMouse ( f a l s e ) ;

10

synchronized ( l i s t e n e r ) { for ( WiimoteColetorDados l : l i s t e n e r ) {

11 12

l . wiimoteConecta ( wiimote ) ;

13

}

14

} } catch ( Exception e ) {

15 16

e . printStackTrace ( ) ;

17

}

18

remote . addWiiRemoteListener ( t h i s ) ;

19

/ / A t u a l i z a o n í v e l da b a t e r i a a cada m i n u t o

20

new T h r e a d ( new R u n n a b l e ( ) {

21

public void run ( ) {

22

while ( true ) {

23

try { i f ( remote . isConnected ( ) ) {

24 25

remote . r e q u e s t S t a t u s ( ) ;

26

} } catch ( Exception e ) {

27 28

e . printStackTrace ( ) ;

29

}

30

try { Thread . s l e e p (60 ∗ 10 00) ;

31

} catch ( I n t e r r u p t e d E x c e p t i o n e ) {

32 33

e . printStackTrace ( ) ;

34

}

35

}

36

}

37 38

}). start (); }

IRInputReceived(): Método acionado quando algum evento de relacionado ao infra vermelho é detectado. Sua funçaão principal é obter informações sobre os pontos rastreados e envia-las para a camada de visualização. Classe WiimoteColetorDados


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Interface que definie os métodos a serem implementados pela camada de visualização. É o meio de comunicação entre a camada de controle e a camada de visualização. A implementação dos métodos desta interface será vista na descrição da camada de visualização. Classe PontoIR Classe que representa um ponto infravermelho detectado. As informações obtidas de cada ponto são: as coordenadas X e Y de localização no espaço, o temanho do ponto e um número de indentificação individual. getPontosIR(): Principal método da classe e retorna um vetor com os pontos rastreados. Parâmetro: luzes - Vetor de objetos do tipo IRLight. Retorna: pontos - Um vetor de objetos do tipo PontoIR.

3.6.2

Camada de Visualização

A camada de visualização é responsável por implementar todas as classes que apresentam para o usuário as informações sobre os movimentos rastreados e suas características. Além disso oferece uma interface para a interação e interferência em algumas propriedades que afetam o comportamento do Wiimote. A figura 3.16 mostra o diagrama de classes desta camada se a relação entre elas. As principais classes desta camada, encapsuladas no pacote fisiowiij, são: Classe FisioWiiJApp Esta é a classe principal da aplicação. Aqui é criado um objeto do tipo WiimoteControlador da camada de controle que é passado para a interface com o usuário. Classe FisioWiiJView Esta classe implementa a parte principal da interface com usuário. Aqui são criados os objetos da parte gráfica de acompanhamento dos movimentos. Seus principais métodos são: nivelBateria(): Atualiza a informação sobre a bateria do Wiimote na interface. pontosIR(): Método que passa para a área de visualizaçãos dos movimentos as informações sobre os pontos rastreados para que sejam desenhados na tela. Este método, também, faz o calculo do ângulo que o movimento relativo a articulação provoca. O cálculo do ângulo é dado pelo arco tangente da distância entre os vetores dos segmentos que repesentam as partes em movimento, como pode ser visto na listagem de código a seguir.


46

Figura 3.16: Diagrama de classes da camada de visualização p u b l i c v o i d p o n t o s I R ( Wiimote w i i m o t e , P o n t o I R [ ] p o n t o s ) {

1 2 3

movimentoView . s e t P o n t o ( p o n t o s ) ;

4

movimentoView . r e p a i n t ( ) ;

5 i f ( p o n t o s [ 1 ] ! = n u l l && p o n t o s [ 2 ] ! = n u l l ) {

6 7 8

Double dX = p o n t o s [ 2 ] . getX ( ) − p o n t o s [ 1 ] . getX ( ) ;

9

Double dY = p o n t o s [ 2 ] . getY ( ) − p o n t o s [ 1 ] . getY ( ) ;

10 11

/ / Calcula o ângulo

12

Double a n g u l o = Math . t o D e g r e e s ( Math . a t a n 2 ( dY , dX ) ) ;

13 i f ( rastreamentoPunho ) {

14 15

informarAngulosPunho ( angulo ) ;

16

}

17 18

} }

A linguagem Java dispõe de uma bilioteca de funções matemáticas onde se pode encontrar os métodos Math.atan2() e Math.toDegrees() que facilitam o cálculo do ângulo entre dois vetores. informarAngulosPunho(): Método que atualiza as informações numéricas sobre o movimento


47

na interface com o usuário. Além disto, passa a informação sobre o ângulo para a área de visualização gráfica do angulo do movimento. Classe MovimentoView Esta classe cria uma área gráfica onde será vista a representação do movimento realizado pela pessoa. Cria dois segmentos ligados por um ponto que representa a articulação. Classe MovimentoView Esta classe cria uma área gráfica onde será vista a representação do ângulo provocado pelo movimento. Cria dois circulos sobre os quais serão desenhados arcos com ângulos correspondentes aos ângulos do movimento.

3.6.3

Comportamento e Interação com o Usuário

Logo que a aplicação entra em funcionamento é exibida para o operador do sistema a tela de trabalho completa, onde todas as informações serão visualizadas e, também, onde estão disponívies as opções de controle do ambiênte e do Wiimote. O objetivo foi tentar fazer com que todas as ferramentas de interação entre o usuário e o sistema estivesse disponível em única tela para facilitar a operação sem, contudo, deixar a tela poluída e confusa. A tela inicial é mostrada na figura 3.17. A primeira ação que o operador deve executar para inciar os trabalhos é realizar a conexão com o Wiimote pelo acionamento do botão conectar disponível na interface. O acionamento do referido botão mostra na tela uma breve orientação informando ao operador como proceder para efetivar a conexão, conforme pode ser visto na figura 3.18. Uma vez realizada a conexão, o operador pode a qualquer momento iniciar o rastreamento acionando o botão apropriado na interface e, logo em seguida, ativando os emissores fixados na pessoa na devida ordem. Com o restreamento iniciado, as funções de informação entram em funcionamento e permancem neste estado sem que seja necessária nenhuma intervenção do operador e todo o movimento executado pela pessoa é mostrado em tempo real. O comportamento e os procedimentos que acabaram de ser descritos são internamente executados pelas classes que compõem o software da forma como é ilustrada no diagrama de sequencia ilustrado na figura 3.19. As figuras 3.20 e 3.21 mostram respectivamente, a imagem que é apresentada na área de


48

Figura 3.17: Tela inicial do software

Figura 3.18: Instrução para realizar conexão


49

Figura 3.19: Diagrama de sequencia das principais classes visualização e a informação visual sobre o ângulo descrito quando é realizado um movimento de extensão do punho. Na figura 3.20 o circulo vermelho dividido em quatro partes, representa a articulação. O maior segmento de reta azul, representa o posicionamento do antebraço. Já o outro segmento de reta menor, representa a região da mão. A imagem mostrada nesta figura se refere ao rastreamento de um movimento quando o Wiimote está posicionado à direita da pessoa cujos movimentos são seguidos. O ajuste da posição do Wiimote em relação à pessoa é fundamental para que as informações obtidas sejam corretas. Para tanto, existe na interface uma caixa de seleção que ajusta este parâmetro no software.


50

Figura 3.20: Visualização do movimento de extensão do punho

Figura 3.21: Visualização do ângulo do movimento de extensão


51

4

Resultados

4.1

Linhas gerais da pesquisa

Durante os primeiros momentos do projeto foi considerável o consumo de tempo em testes e experiências. Isto de seu desta forma porque não se dispunha de documentação específica sobre os materias empregados no projeto. A falta de documentação levou a um período longo de experimentos e comparação de resultados. Muitas vezes as respostas mais simples para algumas questões eram as mais acertadas mas, precisavam ser comprovadas por meio de experimentação. Após a pesquisa envolvendo materiais, o progresso do desnvolvimento foi mais acelerado por se concentrar mais fortemente no desenvolvimento de software. Nesta etapa o conhecimento prévio das ferramentas e técinas de desenvolvimento junamente com o aprendizado adquirido de outras experiências vividas nesta área, foram fudamentais para um processo de desenvolvimento mais acelerado.

4.2

Eficácia e comportamento do sistema

O sistema mostrou ter um bom grau de sensibildade no que diz respeito à identificação e rastreamento de fontes emissoras de infravermelho. Esta sensibilidade levou a disponibilização de uma opção que controla esta propriedade na interface do software. Este mecanismo se fez necessário para contornar possíveis situações de reflexão indesejada das emissões de infravermelho que pudessem levar o sistema a medições enganosas. Ainda sobre a reflexão os experimentos demonstraram que é melhor evitar que o Wiimote seja posto em superfícies com algum grau de capacidade de reflexão. O comprimeno de onda onde se localiza o infravermelho tem grande capacidade de propagação e reflexão. O posicionamento do Wiimote na maioria das superfícies pode proporcionar este tipo de incoveniente. Assim, o recomendável é que o dispositivo seja posto em algum tipo de suporte que o deixe razoavelmente livre. Isto também ajuda a garantir que o campo de visão do dispositivo será


52

aproveitado convenientemente. Com relação ao posicionamento do Wiimote também foi observado que, para o rastreamento dos movimentos do punho como foi proposto neste trabalho, é possível varirar com uma certa liberdade a distânica entre o dispositivo e a pessoa que executa os movimentos. As distâncias testadas variaram de 30cm a até 2m sendo que, para o movimento do punho, uma distância entre 30cm e 40cm foi a que se revelou mais eficiente por manter constante o monitoramento e oferecer ao usuário uma imagem com boas dimensões na tela. Em relação ao tempo de utilização foram fetios teste com períodos de duração variáves. Os testes onde o sistema ficou totalmente e continuamente ligado que tiveram maior duração, perfizeram um tempo total de 1h. Durante estes testes as baterias dos dispositivos foram suficientes para manter o funcionamento de maneira a não prejudicar os trabalhos. Outros testes subsequentes foram feitos sem que houvesse substituição de baterias e os dispositivos continuaram a trabalhar em um regime aceitável de resposta. Estas informações leva a crer que, em um ambiente de produção, vários momentos de uso serão possíveis sem que haja necessidade de realizar algum procedimento de manutenção das baterias dos dispositivos. Em relação à colocação dos dispositivos emissores, foi utilizado um método com o auxílio de tiras de velcro. Este método, embora tenha obtido resultados satisfatórios, demonstrou que pode ser melhorado para oferecer um maior grau de liberdade quando se trata de movimento pequenos em articulações pequenas. A interface com o usuário se mostrou eficiente e funcional. O tempo de resposta foi melhoro do que o aquele que seria necessário para a aplicação proposta deste projeto. Esta constatação torna o sistema perfeitamente passível de ser adaptados a aplicações que necessitem do rastreamento de moviementos rápidos e de maior amplitude. Com relação à usabilidade, a intensão de manter a interface simples e não poluida foi efetivamente conseguida. É importante também destacar os possíveis melhoramentos e as possíveis espansões do sistema. Ainda dentro da linha do que foi proposto neste trabalho, o sistema pode facilmente sofrer adaptações para ser aplicado no acompanhamento de algum tratamento oferecido ao paciente. Para tanto, a implementação de uma interface que colha dados sobre o paciente bem como a implementação de um módulo de persistência dessas informações se fazem necessárias. Existem ainda outras áreas onde se pode empregrar, com as devidas adaptações, o sistema aqui proposto. Entre elas estão o acompanhamento de atividades de atletas onde a avaliação de movimentos é útil. Uma outra área, ainda, é a de instrumentos didáticos. Pode-se, com relativa facilidade, utilizar todos os princípios utilizados no presente trabalho para a composição de


53

experimentos de física em laboratórios de ambientes acadêmicos.


54

5

Conclusão

O objetivo deste trabalho foi o de implementar um sistema de baixo custo para o auxílio ao diagnóstico em exame de articulações. As ferramentas e conhecimentos oferecidos pelo curso de graduação em Engenharia da Compurtação foram extremamente proveitosos durante todo o projeto e proporcionou o uso desses conhecimentos aplicado em outra área que não a tecnologia. Tendo como ponto de partida os materias propostos nos objetivos, foi realmente possível implementar um sistema que oferece informações de forma simples e com um bom grau de precisão no que diz respeito captura de movimentos no plano bidimensional. O sistema produzido se mostrou viável podendo ser aplicado em ambientes de testes ou de ensino para que, recebendo os devidos refinamentos relacionados a biomecânica, possa ser aplicado em ambiêntes de tralho normal dos profissionais da área de saúde que tenham necessidade de ferramentas desta natureza. Por fim, foi também alcançado o objetivo de manter toda a solução com baixo custo de implementação. O valor total de todos os materiais utlizados permaneceu consideravelmente menor do que outras soluções que se utilizam de tecnologias semelhantes às empregadas no projeto.


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M820  

Monografia Fainor

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