Studio e sviluppo di un bastone sensorizzato per il rilevamento degli ostacoli nei soggetti fragili

This thesis presents the design and development of a smart cane prototype for visually impaired users. The device integrates three ultrasonic sensors (HC-SR04) for obstacle detection, a temperature sensor (LM35) for thermal compensation, and a DC motor driven by a MOSFET to provide vibrotactile feedback. An Arduino Uno microcontroller manages the acquisition, compensation, and processing of sensor data, mapping the measured distance into a proportional PWM signal that regulates vibration intensity. Experimental tests confirmed the effectiveness of the system, showing that the temperature compensation improves distance measurement accuracy and reduces errors, while the ultrasonic arrangement ensures wide spatial coverage. The vibrotactile feedback proved to be intuitive and consistent with the distance of obstacles, making the prototype reliable and easy to use. Although developed with simple and low-cost components, the prototype demonstrated the feasibility of an assistive technology that is both accessible and scalable. Future improvements include the integration of a rechargeable battery for autonomous use, miniaturization of the electronics, optimization of signal stability, and testing with visually impaired users to validate usability in real scenarios.

Questa tesi presenta la progettazione e lo sviluppo di un prototipo di bastone intelligente per utenti ipovedenti. Il dispositivo integra tre sensori a ultrasuoni (HC-SR04) per il rilevamento degli ostacoli, un sensore di temperatura (LM35) per la compensazione termica e un motore a corrente continua azionato da un MOSFET per fornire un feedback vibrotattile. Un microcontrollore Arduino Uno gestisce l'acquisizione, la compensazione e l'elaborazione dei dati dei sensori, mappando la distanza misurata in un segnale PWM (Pulse Width Modulation) proporzionale che regola l'intensità della vibrazione. I test sperimentali hanno confermato l'efficacia del sistema, dimostrando che la compensazione della temperatura migliora la precisione della misurazione della distanza e riduce gli errori, mentre la configurazione a ultrasuoni garantisce un'ampia copertura spaziale. Il feedback vibrotattile si è dimostrato intuitivo e coerente con la distanza degli ostacoli, rendendo il prototipo affidabile e facile da usare. Sebbene sviluppato con componenti semplici ed economici, il prototipo ha dimostrato la fattibilità di una tecnologia assistiva accessibile e scalabile. I miglioramenti futuri includono l'integrazione di una batteria ricaricabile per l'uso autonomo, la miniaturizzazione dell'elettronica, l'ottimizzazione della stabilità del segnale e test con utenti ipovedenti per convalidare l'usabilità in scenari reali.