Desenvolvimento e modelagem de um wearable de acessibilidade auditiva com ESP32 e FreeRTOS utilizando redes de Petri.

Abstract

A acessibilidade auditiva constitui um aspecto fundamental para a promoção da autonomia, da segurança e da inclusão de pessoas com deficiência auditiva, especialmente em ambientes residenciais, nos quais sinais sonoros, como campainhas e alarmes, desempenham um papel importante na comunicação e na identificação de situações que exigem atenção. Nesse contexto, os avanços da Internet das Coisas IoT na área biomédica ampliam as possibilidades de desenvolvimento de tecnologias assistivas inteligentes, por meio da integração de sistemas embarcados, sensores, comunicação sem fio e dispositivos vestíveis capazes de monitorar eventos e fornecer respostas adaptadas às necessidades dos usuários. Diante dessa perspectiva, este trabalho tem como objetivo desenvolver e modelar um dispositivo vestível wearable de acessibilidade auditiva capaz de converter eventos sonoros em estímulos táteis por meio de vibração. A solução proposta é composta por dois módulos baseados no microcontrolador ESP32, sendo um transmissor responsável pela detecção dos eventos sonoros e um receptor integrado a uma pulseira vibratória, que se comunicam por meio do protocolo ESP-NOW, caracterizado pela baixa latência e pela independência de uma infraestrutura de rede Wi-Fi convencional. O software embarcado foi desenvolvido em linguagem C/C++, utilizando o sistema operacional de tempo real FreeRTOS para implementar tarefas concorrentes de comunicação, processamento e acionamento do atuador vibratório. Adicionalmente, empregou-se a modelagem formal por Redes de Petri para representar e analisar o comportamento concorrente do sistema, permitindo investigar propriedades como alcançabilidade, vivacidade, limitação e ausência de deadlocks. O protótipo físico foi construído com componentes de baixo custo e submetido a testes experimentais para avaliar a comunicação entre os módulos, o tempo de resposta, a confiabilidade da transmissão e a diferenciação dos padrões de vibração associados a eventos de campainha e alarme. Os resultados obtidos indicaram comunicação estável, tempo de resposta inferior a um segundo e funcionamento contínuo sem falhas durante os ensaios realizados, evidenciando a viabilidade técnica da solução proposta. Conclui-se que a integração entre tecnologias embarcadas, comunicação sem fio, sistemas operacionais de tempo real e modelagem por Redes de Petri apresenta potencial para o desenvolvimento de tecnologias assistivas acessíveis, contribuindo para a segurança, a autonomia e a inclusão de pessoas com deficiência auditiva. Além disso, a arquitetura desenvolvida permite perspectivas de expansão, incluindo a integração de sensores inteligentes, outros dispositivos conectados e algoritmos de reconhecimento automático de eventos sonoros, ampliando as possibilidades de aplicação da IoT no contexto biomédico.