TÍTULO: DESENVOLVENDO UMA IMPRESSORA BRAILLE DE BAIXO CUSTO COM ARDUINO TÍTULO:
CATEGORIA: CONCLUÍDO CATEGORIA:
ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURA ÁREA:
SUBÁREA: ENGENHARIAS SUBÁREA:
INSTITUIÇÃO: CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOTUPORANGA INSTITUIÇÃO:
AUTOR(ES): RAYWALL MALHEIROS DE SOUZA AUTOR(ES):
ORIENTADOR(ES): PATRÍCIA SALLES MATURANA DE SOUZA ORIENTADOR(ES):
1. RESUMO
O conceito de cidadania pode ser definido como “condição do cidadão” e implica que os direitos e deveres estão interligados, de tal forma que o seu cumprimento contribui para estabelecer uma sociedade mais justa e equilibrada. Tomados por este conceito, e verificando os dados publicados no censo de 2010 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) que aponta a existência de aproximadamente 6,5 milhões de pessoas portadoras de algum tipo de deficiência visual no Brasil, verificamos que na prática a inclusão e acessibilidade destas pessoas à educação é um desafio ainda repleto de obstáculos, sendo um deles o propulsor deste projeto que visa o desenvolvimento de uma ferramenta alternativa e de baixo custo para criação, produção e disseminação de conteúdo em Braille.
2. INTRODUÇÃO
Por que o fato de uma pessoa ser portadora de deficiência visual a torna um cidadão diferente ou com menos direitos do que os demais? Este questionamento não parece tão absurdo ou irrealista quando é feita uma rápida análise e é constatada a ausência de projetos de acessibilidade com foco neste público. A falta de informação em produtos, espaços de convívio, universidades, bibliotecas e até documentos dificultam a vida destas pessoas e as tornam de certa forma excluídas da sociedade. Em janeiro de 2015, após o dia mundial do Braille, o governo federal publicou um artigo enfatizando a importância do Braille no aumento da inclusão dos portadores de deficiência visual na sociedade. Entretanto, um dos grandes obstáculos da utilização do Braille e a adequação das instituições de ensino é o alto custo da tecnologia necessária para lidar com portadores de deficiência visual, a exemplo das impressoras Braille que chegam a custar aproximadamente R$ 18.000,00 (dezoito mil reais), tornando quase que impossível a criação, impressão e divulgação de conteúdo que seja acessível a estes cidadãos, afetando diretamente a educação, o desenvolvimento intelectual e a inclusão destas pessoas na sociedade.
3. OBJETIVOS
A proposta fundamental deste projeto visa viabilizar ao portador de deficiência visual, educadores e instituições que lidam com este público, uma ferramenta alternativa acessível e de baixo custo para impressão de textos e partituras musicais adequando-se a todas as normas técnicas para grafia Braille em língua portuguesa e
ao manual internacional de musicografia Braille, com a intuito de o tornar uma ferramenta útil que possa acarretar em uma melhoria na qualidade de vida, aumentando a inclusão, facilitando a educação e fomentando a produção de conteúdo em Braile.
4. METODOLOGIA
Como o princípio fundamental do projeto consiste em desenvolver uma impressora Braille de baixo custo que seja acessível, é necessário considerar a disponibilidade do material utilizado e minimizar a complexidade de montagem, assim como, a necessidade de conhecimentos específicos da área de engenharia e eletrônica, possibilitando desta forma a facilidade de reprodução e montagem do projeto por qualquer pessoa.
A estrutura desenvolvida para a impressora é bastante similar à de uma impressora matricial, possibilitando a movimentação bilateral da cabeça de impressão no eixo X, pressão da agulha no papel no eixo Z e movimentação do papel no eixo Y, além de possuir um sensor óptico para detecção do papel e um sistema de fim de curso para identificar o início da linha de impressão e a partir daí calcular a distância máxima que pode ser percorrida pela cabeça de impressão no eixo, sem ultrapassar a largura da folha.
Utilizando o Google SketchUp (software gratuito para modelagem 3D) foi criado o desenho da estrutura da impressora de forma a possibilitar uma otimização do desempenho logístico de seus movimentos durante a execução de suas funções, a partir daí o desenho foi desmembrado em partes e impresso em PLA por uma impressora 3D.
5. DESENVOLVIMENTO
Toda parte estrutural da impressora foi projetada, montada, testada e sua firmware foi desenvolvida para possibilitar ao Arduino não somente a transcrição do texto para o Braille, como também a otimização na montagem de uma matriz de impressão, de forma a melhorar o desempenho durante a grafia no papel.
A impressora opera em três eixos distintos, sendo o eixo X composto por duas barras lineares lisas M8 com 390mm montadas de forma paralela para fixação da cabeça de impressão e possibilita sua locomoção bilateral ao longo do eixo com ajuda de um motor de passo Nema 17 (17HS4401), um rolamento 624ZZ, uma polia GT2
de 20 dentes e uma correia de 6mm, garantindo que a cabeça de impressão possa percorrer toda largura da folha, ao passo que o eixo Y tem por finalidade avançar ou recuar a folha a ser utilizada para impressão, sendo composta de uma barra linear lisa M8 com 390mm, um rolamento 608ZZ, um motor de passo 28BYJ48-12V e 2 roletes de borracha com 16mm de diâmetro, garantindo que a folha possa ser avançada ou recuada de acordo com a necessidade do equipamento durante a impressão.
O eixo Z é montado na cabeça de impressão e possibilita a pressão do molde boleado no papel, que por sua vez gera um ponto em relevo, sendo parte fundamental do funcionamento da impressora já que uma letra é representada em Braille por uma cela que nada mais é do que uma matriz 2x3 montada com as combinações destes pontos. Este eixo é composto de um sistema de engrenagens, uma mola e um motor 28BYJ48-12V (responsável pela pressão e retração das engrenagens) e na ponta da cabeça de impressão também é instalado um sensor óptico reflexivo TCRT5000, cuja função é assegurar que a página esteja presente no local de pressão do eixo Z, garantindo que ele só atue sobre a folha.
Todo o sistema é controlado por um Arduino Mega 2560 R3, uma controladora para máquinas CNC e três drivers Pololu A4988 1/16.
Entretanto, para adequar o motor 28BYJ48-12V a este projeto, é necessária uma pequena modificação para transforma-lo em um motor bipolar de 4 vias, e como descrito na Figura 1, esta modificação simples consiste em remover o fio vermelho do chicote do motor e reordenar a posição dos demais em um conector compatível a placa CNC utilizada no projeto.
Figura 01 - Adequação do motor bipolar 28BYJ48-12V DC Fonte: Autor
Foi criado um pequeno editor de texto para realizar a comunicação com a impressora onde pode-se escrever o texto em Braille ou não, o mesmo ainda é capaz de abrir e interpretar arquivos gerados no Musibraille (software para edição de partituras em Braille criado pela Profa. Dra. Dolores Tomé e o Prof. Dr. Antonio Borges) possibilitando não somente a impressão textual quanto a geração de partituras musicais escritas com a técnica criada por Louis Braille em 1828 conhecida como Musicografia Braille.
Como o textual e o musical tem padrões distintos, foi necessário indicar no momento da impressão qual o tipo de conteúdo que está sendo recebido pelo firmware da impressora, desta forma, no momento em que o software envia os dados para impressão através da conexão serial com o Arduino, ele utiliza os oito primeiros bits dos dados enviados para informar a impressora o tipo de arquivo com o qual ela irá trabalhar.
Como representado na Figura 2, os bits de 1 a 4 identificam o tipo de arquivo e os bits de 5 a 8 são reservados pelo sistema para possíveis implementações futuras, servindo no momento apenas como separação entre a identificação e o conteúdo.
Figura 02 - Bits de identificação de conteúdo Fonte: Autor
Uma vez que a impressora recebe e identifica o tipo de conteúdo a ser trabalhado, os dados referentes ao documento a ser impresso têm seus caracteres convertidos em Braille por meio de representação binária.
Como pode-se observar na Figura 3, a representação é feita por um grupo de 6 bits para cada caractere, onde cada bit representado indicará a pressão ou espaçamento durante o processo de impressão na folha, sendo um bit em auto equivalente a uma pressão e seu oposto equivalente a um espaçamento, desta forma o sistema monta um vetor binário que representa o conteúdo a ser impresso.
Figura 03 – Representação de uma cela Braille em padrão binário Fonte: Autor
O último processo consiste em criar a matriz de impressão, que será o mapeamento utilizado para transformar os dados recebidos em comandos a fim de gerar a representação impressa da informação.
Nesta etapa o firmware analisa o vetor com as representações das celas em binário e a subdivide de acordo com a quantidade de caracteres máximos que podem ser colocados em uma linha da folha (varia de acordo com as margens e o layout da folha utilizada).
A matriz é formada de vetores e cada um destes vetores indica uma linha da cela que será impressa, o sistema separa a representação binária da cela em dois grupos de 3 bits e monta cada bit em um vetor de acordo com sua posição na cela como demonstra a Figura 4.
Figura 04 - Matriz binária de impressão Fonte: Autor
Uma vez gerada a matriz de impressão o sistema interpreta o mapeamento criado utilizando os comandos de controle dos eixos para movimentação dos motores e engrenagens, orientando-se através dos sensores da impressora de forma a gerar a reprodução dos dados no papel grafados em Braille.
Para que este processo fosse possível também foi criado um dicionário utilizado pelo firmware com as representações de todos os caracteres de acordo com as normas técnicas de grafia Braille em língua portuguesa e do manual internacional de musicografia Braille, a fim de que o resultado obtido seja claro e compreendido por seus usuários sem dificuldades.
6. RESULTADOS
O modelo desenvolvido e demonstrado na Figura 05 é resultado da pesquisa que revelou os requisitos que devem ser supridos pela impressora e a necessidade da redução de custos e baixa complexidade de montagem, a fim de viabilizar a sua popularização.
Figura 05 - Impressora Braille de baixo custo Fonte: Autor
Todos os componentes utilizados para construção da impressora podem ser adquiridos com facilidade, mantendo a acessibilidade proposta na concepção do projeto.
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O custo total de montagem do projeto foi de aproximadamente R$ 480,00 (quatrocentos e oitenta reais) e o processo de montagem é simples e não exige conhecimentos avançados em engenharia ou eletrônica, fazendo com que o mesmo possa ser replicado por qualquer pessoa através de um manual didático detalhado contendo uma lista de componentes com imagens, etapas e procedimentos.
De acordo com o Programa de Ação Mundial para pessoas com Deficiência, aprovado pela Assembleia Geral das Nações Unidas em 03 de dezembro de 1982,
As pessoas portadoras de deficiências permanentes que necessitam de serviços de apoio comunitário, aparelhos e equipamentos que lhes permitam viver o mais normalmente possível, tanto nos seus lares como na comunidade, devem ter acesso a tais serviços.
Entretanto, de forma oposta a esta declaração, o custo elevado das impressoras Braille inviabilizam a popularização do uso do Braille por portadores de deficiência visual e instituições de ensino.
Ao passo que este projeto demonstrou que a impressão do texto em Braille foi feito dentro dos padrões esperados e atende as necessidades para a qual esta ferramenta foi projetado, podendo ser uma alternativa para impressão de conteúdo em Braille.
8. FONTES CONSULTADAS
IBGE, Censo Demográfico - 2010. População residente por tipo de deficiência, segundo as grandes regiões e as unidades da federação. Disponível em
www.ibge.gov.br, acesso em 20 de julho de 2016.
ONU. Programa de ação mundial para as pessoas deficientes - 1982. Disponível em:
www.portalinclusivo.ce.gov.br/phocadownload/publicacoesdeficiente/programadeaca omundialparaaspcd-onu.pdf, acesso em 06 de julho de 2017.
Governo Federal. Braille aumenta inclusão de cegos na sociedade – 2016. Disponível em www.brasil.gov.br/cidadania-e-justica/2015/01/braile-aumenta-inclusao-de-cegos-na-sociedade, acesso em 27 de julho de 2016.
MEC, Ministério de educação e cultura. Grafia Braille para a língua portuguesa. Disponível em: portal.mec.gov.br/seesp/arquivos/pdf/grafiaport.pdf, acesso em 06 de julho de 2017.
MEC, Ministério de educação e cultura. Novo manual internacional de musicografia Braille. Disponível em: portal.mec.gov.br/seesp/arquivos/pdf/musicabraile.pdf, acesso em 12 de agosto de 2016.
MEC, Ministério de educação e cultura. Declaração dos direitos das pessoas deficientes. Disponível em: portal.mec.gov.br/seesp/arquivos/pdf/dec_def.pdf, acesso em 12 de agosto de 2016.
Digital Begotto. Preço de uma impressora Braille para uso doméstico. Disponível em:
http://www.digitalbegotto.com.br/index.php?route=product/product&product_id=73, acesso em 6 de agosto de 2017
