Invisible Shield


O que queremos resolver?

O uso de bicicletas para transporte e para esporte e lazer tem crescido muito nos últimos anos. Os projetos de urbanização como ciclovias e ciclofaixas também estão crescendo, mas ainda é preciso educar os motoristas para que respeitem os ciclistas e se integrem na nova cultura que está nascendo no Brasil. 

Enquanto o respeito ainda está em progresso, muitos ciclistas ainda enfrentam situações arriscadas e rotas não muito seguras para chegar ao seu destino. Queremos, então, poder analisar as rotas atualmente feitas pelos ciclistas, seu comportamento nas vias e o comportamento dos motoristas para com eles e sugerir, a partir desses dados, rotas mais seguras.

O Projeto

O objetivo deste projeto consiste no desenvolvimento de um dispositivo capaz de coletar dados sobre o comportamento do ciclista em relação ao trânsito e o comportamento do motorista em relação ao ciclista, de forma que seja possível gerar uma base de dados a ser analisada por meio de técnicas estatísticas. Tais análises servirão de base para o desenvolvimento de um aplicativo para oferecer ao ciclista a opção de rotas mais seguras, utilizando ferramentas de otimização. Em conjunto, os dados também serão utilizados para o desenvolvimento de um simulador de trânsito em uma game engine com a finalidade de aprimorar a análise.



Hardware

O hardware do IS consiste em dois módulos, cada um contendo:

(i) 1 Arduino Nano





(ii) quatro sensores HCSR04 (Ultrassônico)



(iii) um giroscópio MPU-6000 (giroscópio e acelerômetro)






(iv)1 módulo de cartão de memória SD





(v) 1 power bank e case. 




A coleta de dados é realizada através dos sensores e giroscópio. Os HCSR04 enviam um sinal ultrassônico e de acordo com seu eco obtêm a distância objeto-sensor.  O MPU-6000 detecta a trepidação e ângulo da bicicleta com relação ao chão. Estas informações são  processadas pelo Arduino e armazenadas no cartão SD.



Software

O App será desenvolvido utilizando-se da linguagem Android  (JAVA), com o intuito de coletar e armazenar os dados recolhidos com o Invisible Shield. Este fará conexão com o aplicativo Smart Mobility afim de proporcionar ao usuário uma experiência mais segura e confortável nas vias urbanas.


Com programação em R, usa-se ferramentas estatísticas a fim de entender o padrão de comportamento e escolha de trajeto de cada perfil de ciclista, rota mais frequente, trechos com menor área livre entre o ciclista e o veículo motorizado. Com tais informações, as rotas sugeridas poderão ser personalizadas para cada perfil de ciclista. Para personalização da rota será utilizado o software MATLAB, que possui pacotes de ferramentas de otimização que podem ser utilizadas em conjunto com as informações tratadas anteriormente no intuito de determinar as rotas ótimas seguindo o perfil de cada ciclista. 

A simulação será desenvolvida na game engine Unreal 4, esta irá simular as condições de trânsito com o maior grau de realismo possível, podendo assim recolher dados relativos a segurança do ciclista em meio ao tráfego. Estes dados serão cruzados com os dados recolhidos dinamicamente, permitindo  assim obter um percentual de segurança mais confiável.



Protótipo


O protótipo foi concebido para adquirir informações relativas a ciclomobilidade em cidades. 
Um dispositivo tem quatro sensores estrategicamente posicionados para detectar a  movimentação ao redor da bicicleta. Cada bicicleta irá conter um giroscópio localizado no módulo traseiro. O arduino soldado na placa lê essas informações e as converte para o formato string que é arquivado em um documento .txt no cartão SD, também acoplado a placa.  A alimentação do circuito será feita através de power bank 2000 mAh, recarregado a partir de fonte externa.

O case foi prototipado pelo grupo para esta finalidade específica de comportar os componentes do Invisible Shield. É fabricado com uma impressora 3D, pois permite a confecção rápida e  de qualidade do produto final. 





O que consideramos “segurança”?


Muitos são os fatores que podem influenciar na percepção de segurança do ciclista. Podemos citar a velocidade da via e dos automóveis motorizados que dividem sua rota, a distância que esses veículos passam do ciclista e a qualidade da via a nível de trepidação. Por outro lado, alguns ciclistas também se preocupam em citar a segurança em relação à violência, probabilidade de ser roubado, índice de iluminação, entre tantos outros. 

O Invisible Shield tem o propósito primário de aumentar a primeira percepção de segurança citada, ou seja, a da melhor opção de via, tendo em mente que, quanto mais usuários se disponibilizarem a dividir seus dados com o software, mais índices de segurança poderão ser acrescentados.



Quer apoiar o projeto?


Buscamos financiamentos através de editais ou parcerias com empresas para a montagem de algumas dezenas de hardwares do Invisible Shield e, desta forma, acelerar a coleta de dados pela cidade de Curitiba. O setor público também pode se beneficiar dessas informações para poder realizar um bom planejamento urbano.

O projeto é desenvolvido no NPDEAS (www.npdeas.ufpr.br) por alunos de diversos cursos da UFPR. Trata-se de um trabalho interdisciplinar que pretende promover a interação da academia com a sociedade através de uma plataforma de desenvolvimento tecnológico.