Проекты

Разработка специальной одежды для людей с ОВЗ

Работа призёров конкурса проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Психология человека и социология»

Направление работы: Реабилитационная индустрия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1770
Предметы: Математика, Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» 2021 года

Актуальность

На данный момент в России насчитывается около 100 тысяч полностью незрячих людей. Одной из самых главных проблем этих людей является сложность ориентирования в пространстве. На данный момент из ассистивных средств существуют трость и собака-поводырь. Однако они имеют существенные недостатки, например, невозможность увидеть препятствия, которые находятся выше пояса человека.

Цель

Создание ассистивного устройства для слепых и слабовидящих людей, позволяющего не только свободно ориентироваться в пространстве, но и удовлетворить потребности в социальной мобильности и независимости людей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ).

Задачи

1. Проанализировать принципы создания одежды, изучить программу CLO3D.

2. Изучить работу TensorFlow – платформы глубокого машинного обучения.

3. Собрать электронную схему ультразвукового датчика и вибромоторчика.

4. Провести обучение нейросети.

5. Проанализировать ткани для одежды.

6. Разработать дизайн одежды и образец.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Компьютер

• Плата Raspberry Pi

• Камера

• Провода

• Ультразвуковые датчики

• Программа Fusion 360 от Autodesk и Cura

• 3D-принтер Prism Mini V1

Описание

Перед началом создания одежды авторы работы изучили программу CLO3D – легирующее программное обеспечение в области создания одежды. Так как для людей с ОВЗ по зрению важен внешний вид одежды, перед началом моделирования был выбран стиль и дизайн. Авторы придерживались урбанизма и аскетизма для повышения функциональности одежды. Также было необходимо разработать систему для скрытого внедрения датчиков и их удобного расположения, чтобы не пострадала функциональность. Было принято решение использовать два тонких слоя ткани для проведения проводов и специальные кармашки для датчиков.

Затем изучили технологию машинного обучения. Это необходимо для правильной работы специальной камеры, которая встроена в одежду. Камера способна распознавать объекты, находящиеся перед незрячим. В качестве основного инструмента выбрали библиотеку для языка Python под названием TensorFlow – программную библиотеку с открытым исходным кодом.

Далее была построена электрическая схема работы датчиков в одежде. В качестве платы авторы выбрали микрокомпьютер Raspberry Pi Zero W, в качестве датчиков – JSN-SR04T.

 

Для надёжного определения объектов для TensorFlow подготовили большое количество изображений объекта, чтобы натренировать классификатор обнаружения. «Обучающие» изображения должны иметь случайные объекты вместе с нужным, различный фон и освещение, т. е. должны быть изображения, где рабочий объект частично затеняется, перекрывается другим и т.д. Для каждого объекта было сделано по 150–300 фотографий различного ракурса. Для фотографирования использовали не профессиональные камеры, а обычный смартфон.

Следующий шаг работы – выбор материалов. Был использован хлопок, поскольку этот материал не вреден для здоровья и является самым удобным вариантом.

Этап создания прототипа устройства. Для прошивки микроконтроллера интегрировали встроенный программатор, прошили микропроцессор через USB-порт на компьютере. Созданный прототип является MVP – самая ранняя версия продукта. Прототип способен распознавать, на каком расстоянии находится препятствие, а также благодаря «умной» камере говорить незрячему, что сейчас перед ним находится.

В качестве программного обеспечения для визуализации использовалась программа Fusion 360 от Autodesk и Cura.

Результаты

1. В процессе апробаций разработаны тестовая плата и код под плату с вибромотором.

2. Информация со всех датчиков поступает в приложение на телефоне, обрабатывается и выводится доступным пользователю сигналом устройства.

3. В Fusion 360 разработали 3D-модель, опираясь на имеющиеся особенности датчика. В Cura перевели модели в формат для 3D-принтера, распечатали модель.

4. Разработали систему скрытого внедрения датчиков и их удобного расположения, чтобы не пострадала функциональность. Использовали два тонких слоя ткани для проведения проводов и специальные кармашки для датчиков.

5. Сшит прототип одежды для ребёнка 10 лет со встроенными кармашками для датчиков.

Выводы

Разработка специализированной одежды для слепых с «умным» устройством поможет решить проблемы незрячих, связанные с недостаточной эффективностью ассистивных средств реабилитации (собака-поводырь, трость и др.).

Перспективы использования результатов работы

На базе ИТ-полигона Всероссийского общества слепых проведена апробация ассистивного устройства.
Получена рекомендация Минпромторга о необходимости производства и включения в реестр средств реабилитации России.

В дальнейшем проект можно будет интегрировать в среду «Умный город», что значительно улучшит эффективность работы устройства, а также позволит сделать среду города для незрячих более доступной.

Мнение автора

«Мы рады, что существуют такие проекты, как «Медицинский класс в московской школе». Благодаря им школьники получают больше опыта, решают социально значимые проблемы. А благодаря конференции «Старт в медицину» мы смогли придумать решение проблемы незрячих людей»