Projeto Acessibilidade Ciclismo

O Projeto

O projeto consiste no desenvolvimento de um módulo embarcado de sensoriamento e atuação voltado à acessibilidade de ciclistas com deficiência visual (PCD visual). Este módulo, acoplado a uma bicicleta, visa prover alertas táteis e/ou auditivos ao ciclista por meio de sensores e atuadores, possibilitando maior independência durante a prática esportiva.

O sistema adota uma abordagem distribuída baseada em ESP32 com comunicação via ESP-NOW, permitindo a criação de uma rede ponto-a-ponto de baixa latência. A inteligência do sistema reside em uma unidade de processamento central que interpreta o ambiente e coordena os feedbacks para o ciclista.

Dados do Projeto

Instituição: UNICAMP - Faculdade de Tecnologia
Local: Laboratório de Telecomunicações - FT
Projeto de Extensão: PROEEC
Matrícula: 294480
Orientador: Prof. Dr. Leonardo Lorenzo Bravo Roger

Arquitetura do Sistema

1. Camada de Percepção (Sensorial)

Câmera de vídeo e sensores adicionais (como encoders) conectados à unidade de processamento central para capturar o ambiente e o estado da bicicleta em tempo real.

2. Camada de Processamento (IA na Borda)

Uma NVIDIA Jetson embarcada realiza o processamento pesado, como a inferência de imagem para detecção de faixas e obstáculos, tomando decisões e enviando comandos.

Exemplo de Processamento: Lane Detection

Componente essencial para a navegação. As faixas da pista são detectadas visualmente para manter o ciclista na rota segura.

Exemplo de Lane Detection: Imagem original, detecção de linhas e segmentação da pista

3. Camada de Atuação e Comunicação

O ESP32 Master recebe as decisões da Jetson e coordena a comunicação de baixa latência via ESP-NOW com os módulos vestíveis (slaves) que fornecem o feedback.

Topologia da Rede Sem Fio (ESP-NOW P2P)

Comunicação direta, rápida e robusta entre os microcontroladores, sem necessidade de roteador Wi-Fi.

ESP32 Master

Coordena a Rede & Recebe da Jetson

Slave 1 (Vibracall)

Feedback Tátil - Direita

Slave 2 (Áudio)

Feedback Auditivo - MP3

Slave 3 (Vibracall)

Feedback Tátil - Esquerda

Lógica de Controle do Master (Máquina de Estados)

Diagrama que ilustra o fluxo de inicialização, verificação de conexão e loop principal de monitoramento dos dispositivos slaves.

Diagrama da Máquina de Estados do ESP32 Master mostrando os estados de conexão com os slaves MP3 e Vibracalls

Design Mecânico e Integração Física

O projeto envolveu a modelagem 3D detalhada (Onshape) e a prototipagem de suportes, caixas para a eletrônica e dispositivos vestíveis para garantir uma integração robusta e ergonômica na bicicleta e no ciclista.

Integração na Bicicleta e Sensores

Sensor Visual (Câmera Astra)

Câmera de profundidade utilizada para capturar o ambiente para o processamento de visão computacional.

Encoder Rotativo

Sensor utilizado para medir a velocidade ou deslocamento da bicicleta.

Suporte Integrado (Câmera/Encoder)

Modelagem do suporte para fixação robusta dos sensores principais no quadro da bicicleta.

Transmissão para Encoder

Sistema de polias e correia para acoplar o movimento da roda ao encoder.

Visão geral da fixação da Astra e Encoder no Onshape

Montagem no Quadro

Visão geral da integração dos suportes e sensores na estrutura da bicicleta.

Dispositivos Vestíveis (Atuadores Táteis)

Módulo da Pulseira (Fechado)

Design ergonômico do encapsulamento para o ESP32 Slave, bateria e motor vibracall.

Protótipo da pulseira aberta mostrando interior

Módulo da Pulseira (Estrutura Interna)

Vista interna do case, mostrando os compartimentos para a eletrônica e o motor de vibração.

Tecnologias Chave

ESP32 & ESP-NOW

Microcontroladores de alto desempenho utilizando protocolo de comunicação P2P de baixíssima latência.

NVIDIA Jetson

Poder computacional na borda (Edge AI) para processamento de redes neurais e visão computacional em tempo real.

Modelagem 3D (Onshape)

Desenvolvimento de peças mecânicas e cases personalizados para integração dos componentes.

Atuação Hápica/Sonora

Motores vibracall e módulos MP3 DFPlayer para feedback intuitivo ao usuário.

Objetivos do Projeto

Desenvolver um módulo embarcado robusto de sensoriamento e atuação para ciclistas PCDs visuais.
Validar a rede ESP-NOW como solução viável de baixo custo e baixa latência para comunicação embarcada.
Integrar unidade de processamento de bordo (Jetson) para inferência visual em tempo real do trajeto.
Realizar testes de campo em ambiente real para garantir estabilidade e tempo de resposta adequado.

Equipe de Desenvolvimento

Bolsistas

Ian Sérgio De Souza

i278807@dac.unicamp.br RA: 278807

João Lucas S. P. De Oliveira

j218655@dac.unicamp.br RA: 218655

Maria Fernanda Dias Alves

m183640@dac.unicamp.br RA: 183640

Rodrigo Marques Dias

r184789@dac.unicamp.br RA: 184789

Voluntários

João Pedro de Freitas

j241985@dac.unicamp.br RA: 241985

Luis Felipe Gabriel Zanardo

l241288@dac.unicamp.br RA: 241288

Marco Aurelio L. de C. Junior

m266462@dac.unicamp.br RA: 266462

Matheus Leveghim Bolito

m195881@dac.unicamp.br RA: 195881

Nicolas Splendore de Souza

n255831@dac.unicamp.br RA: 255831

Raul Queiroz De Souza

r173413@dac.unicamp.br RA: 173413

Ciclismo para Todos