Usando Kinect, professor brasileiro cria sistema que simula quebra de barragens

Por Wagner Wakka | 13 de Fevereiro de 2019 às 18h32
Felipe Costa/Canaltech

Imagine uma caixa de areia que representa o relevo e, enquanto uma pessoa molda montes, ele se transforma em montanha e desenha rios em volta. Bacana, né? E nem é mais preciso imaginar: esta caixa já existe para os alunos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) no campus de Jundiaí.

O equipamento foi montado sob uma caixa de madeira de 1 x 0,75 m. Nele, há 100 quilos de areia com os quais se pode brincar à vontade. Acima desse conjunto, há um projetor e um Kinect, aparelho criado (e aposentado) pela Microsoft que reconhece movimento e ambiente. Só isso ligado a um computador já cria todo um sistema em realidade aumentada usado para aulas de geografia.

A ideia foi colocada em prática pelo professor Felipe Costa Abreu Lopes em parceria com Caio Vinicius Watzceck Ciavarelli, técnico em informática do IFSP. “Essa é a caixa de areia de realidade aumentada. Na parte de cima, tem o sensor Kinect e um projetor. O aparelho detecta o formato da superfície com areia e o projetor monta as curvas de nível e as cores”, explica o professor. O sistema também reconhece quando um usuário abre a mão acima da caixa, criando um sistema de fortes chuvas alagando uma determinada região.

Com isso, ele conseguiu, por exemplo, fazer uma simulação de como a água se comporta em um relevo, quando uma barragem de represa ou dejetos é quebrada, tais quais as tragédias que aconteceram em Brumadinho e Mariana, ambas em Minas Gerais.

“É bem interessante para explicar para os alunos os acidentes que vêm ocorrendo com as barragens das mineradoras aqui no Brasil. Dá para fazer vários outros usos para exercícios de física, de geografia, de biologia; ciências da Natureza no geral”, complementa.

Projeto

Costa explica que demorou cerca de um mês e meio para criar tudo, desde a caixa até colocar os sensores, isso em um trabalho de algumas horas por semana. Ele contou com a ajuda de alunos do ensino médio, integrado com ensino técnico em logística do IFSP. Eles foram responsáveis por todo o projeto de fazenda da caixa, desde corte a marcenaria.

O sistema todo contou com investimentos perto de R$ 4 mil, oriundos do próprio bolso e apoio de outros colaboradores. Do IFSP, além do espaço, houve também uso de projetor e periféricos de computador. O restante já citado, além de ferramentas, foi todo fornecido por servidores ou trazidos por alunos para colocar a ideia de pé.

“O projeto foi financiado por nós mesmos, os servidores. Eu coloquei o meu próprio dinheiro para comprar o computador, para comprar a madeira, a escola emprestou para a gente o projetor, monitor de computador, teclado, mouse, alguns fios de que precisávamos. Outro servidores também ajudaram na construção, principalmente para comprar parte da caixa, essencialmente a ferragem. As ferramentas todas que foram usadas eram nossas, ou dos alunos”, lembra Costa.

Sistema completo criado por professor (Foto: Felipe Costa/Canaltech)

Kinect

Costa conta que foi bastante simples montar o conjunto depois que toda estrutura já estava montada. Assim, era preciso calibrar o Kinect. O aparelho conta com câmera RGB, que permite o reconhecimento de variações de objetos. Ainda, ele conta com sensor infravermelho que é capaz de fazer reconhecimento em três dimensões.

Assim, ele consegue fazer um “mapeamento” do desenho que está na caixa de areia e levar para o software no computador. “Para configurar o Kinect é simples, a gente usa sistema Linux, um software Livre, e vamos configurando o Kinect, fazendo a calibração entre ele e o projetor. Também não é muito complicado, basta que a gente tenha um círculo branco, mais ou menos do tamanho de um CD, com uma cruz no meio, no qual vamos posicionando pontos pré-definidos pelo próprio sistema para saber a altura em relação à mesa e os limites dela. A partir daí, a gente roda o programa e, se não estiver bom, é possível fazer um ajuste para esta mesma calibração”, explica Costa.

O computador capta tais informações e é capaz de formar o desenho das curvas de nível, além de apontar as cores: mais escuras para locais mais altos; claras, para os mais baixos; e o azul para a representação de água.

Todo este sistema, em conjunto, cria uma espécie de maquete em realidade aumentada de relevo, com a qual se pode interagir. Com sistema capaz de reconhecer até 48 pontos no corpo, o Kinect entende também quando o usuário abre a mão, criando uma simulação de chuva.

Todo este projeto, apesar de executado pelo grupo, foi baseado em um vídeo que o professor assistiu de um museu que tem uma mesa parecida. Pelo YouTube e com um manual de instalação, ele conseguiu configurar a mesa.

Utilidade

O conjunto deve permanecer agora no campus de Jundiaí do IFSP, mas será usado como ferramenta de ensino também fora dele. “A ideia é a gente levar para algumas escolas aqui da região, tanto públicas quanto privadas. Também os alunos dessas escolas virem aqui visitar, se eles quiserem. Assim, os nossos alunos também podem ir junto para explicar o projeto, para ensinar como isso funciona e também explicar todos os conceitos envolvidos nele, mostrar algumas aplicações”, conta.

Atualmente, já há agendamento de um cursinho da região e uma escola particular para visitar a ferramenta e conhecer o que ela pode oferecer.

Além de Costa e Ciavarelli, participaram do projeto também Adriana Fernandes Machado de Oliveira, assistente de alunos, e Daniel Perez, docente de Biologia.

O professor e criador lembra, por fim, da importância de projetos como esse para a educação. “Existem poucas ferramentas desse tipo no Brasil. Eu só conheço uma do Paraná, que foi construída por uma professora de geografia, e acho que tem mais uma na Unesp, em São Paulo. Eu acho que é importante mostrar que é uma ferramenta nova — embora não seja nova fora daqui”, finaliza.

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