Desenvolvimento de jogos e sistemas robóticos para interação com idosos

Abstract

Com o aumento significativo da população idosa, torna-se fundamental desenvolver estratégias que promovam o envelhecimento ativo, a autonomia e a qualidade de vida desta faixa etária. Neste contexto, a tecnologia tem assumido um papel relevante, com especial destaque para o desenvolvimento de soluções digitais e robóticas que permitem estimular as capacidades cognitivas dos idosos, enquanto fomentam a sua inclusão social. O presente relatório descreve o trabalho desenvolvido no âmbito de projeto final de curso intitulado de “Desenvolvimento de Jogos e Sistemas Robóticos para Interação com Idosos”, realizado no Laboratório de Robótica do Instituto Politécnico de Castelo Branco. Este trabalho contou com o apoio financeiro da Santa Casa da Misericórdia de Vila Velha de Ródão, através do projeto Mente d’Agente, atualmente em desenvolvimento nessa instituição. O objetivo central deste trabalho é a conceção e desenvolvimento de jogos tecnológicos e sistemas robóticos adaptados à terceira idade, que possam funcionar como ferramentas de estimulação cognitiva, treino motor e interação social. Entre os jogos concebidos destacam-se: “Mente Brilhante”, um jogo de perguntas e respostas de escolha múltipla; “Ouvido Acertado”, que promove a associação entre sons e imagens; “Adivinha o Desenho”, centrado em dinâmicas de criatividade e reconhecimento; e, por fim, “Cores e Formas”, que integra visão computacional através de algoritmos YOLO para validação de objetos numa grelha. Estes jogos utilizam comandos interativos desenvolvidos especificamente para este público, integrando sensores, feedback visual através de LED’s e comunicação sem fios via MQTT. Para o correto funcionamento de todos os jogos, foram combinados diversos elementos, como linguagens de programação, bibliotecas, microcontroladores, câmaras, sensores infravermelhos e sistemas de corte a laser, utilizados na produção dos dispositivos físicos. Adicionalmente, foi desenvolvido um sistema de análise de dados, suportado por uma base de dados e uma aplicação em Streamlit. Esta componente representa uma inovação relevante, uma vez que responde a uma lacuna identificada nos sistemas atuais. O processo de desenvolvimento foi acompanhado por sessões de interação com os idosos do lar da SCMVVR, possibilitando a avaliação da usabilidade e do impacto das atividades. Ao longo do desenvolvimento, foi também possível receber feedback contínuo, realizar testes e corrigir eventuais falhas. Por motivos relacionados com requisitos da entidade financiadora, os detalhes técnicos do comando, bem como o respetivo software, hardware e circuitos eletrónicos, não serão abordados neste relatório. No entanto, será realizada uma apresentação detalhada desses componentes durante a apresentação pública do projeto. With the significant increase in the elderly population, it has become essential to develop strategies that promote active aging, autonomy, and quality of life for this age group. In this context, technology has assumed an important role, particularly through the development of digital and robotic solutions that stimulate the cognitive and motor abilities of older adults while fostering their social inclusion. This report describes the work carried out as part of the final degree project entitled “Development of Games and Robotic Systems for Interaction with the Elderly”, conducted at the Robotics Laboratory of the Polytechnic Institute of Castelo Branco. The project received financial support from the Santa Casa da Misericórdia de Vila Velha de Ródão, through the Mente d’Agente initiative, currently being developed at that institution. The main objective of this work is the design and development of technological games and robotic systems adapted to older adults, serving as tools for cognitive stimulation, motor training, and social interaction. Among the games developed are: “Mente Brilhante”, a multiple-choice quiz game; “Ouvido Acertado”, which promotes the association between sounds and images; “Adivinha o Desenho”, focused on creativity and recognition dynamics; and finally, “Cores e Formas”, which integrates computer vision using YOLO algorithms to validate objects within a grid. These games employ interactive controllers specifically designed for this audience, incorporating sensors, visual feedback through LEDs, and wireless communication via MQTT. To ensure the proper functioning of all games, various elements were combined, including programming languages, libraries, microcontrollers, cameras, infrared sensors, and laser-cut components used in the fabrication of physical devices. In addition, a data analysis system was developed, supported by a database and a Streamlit application. This component represents a significant innovation, as it addresses a gap identified in existing systems. The development process was accompanied by interaction sessions with residents of the SCMVVR nursing home, allowing for the assessment of usability and the impact of the activities. Throughout development, continuous feedback was gathered, enabling testing and the correction of potential issues. Due to requirements imposed by the funding institution, the technical details of the controller, including its software, hardware, and electronic circuits, will not be discussed in this report.