STIC:STIC IV (2019)/Secur'light - Be the lighting

De EduTech Wiki
Aller à la navigation Aller à la recherche
Sandra & Sandrine
Bonnet Secur'light-Be the lighting

Introduction

Un accessoire vestimentaire qui s'éclaire lorsque la luminosité baisse.

En hiver, et plus principalement au moment du changement d'heure, les accidents de la route impliquant des piétons sont en augmentation. Cette augmentation atteint le chiffre record de 44%, le matin (source + source). A cette période de l'année, les gens ont des manteaux de couleur sombre qui sont peu visibles pour les conducteurs. La pluie perturbe encore plus la visibilité des conducteurs et les reflets lumineux créés par les feux et l'éclairage public, augmentent le risque des piétons de ne pas être vus lorsqu'ils traversent la route. Les piétons peuvent facilement se rendre compte qu'ils doivent faire attention en traversant la route lorsque la lumière baisse, mais ils ne se rendent pas aussi facilement compte qu'ils ne sont pas visibles, lorsqu'ils sont à contre-jour ou lorsque la chaussée est humide et les lumières se reflètent. C'est dans ces circonstances que le nombre d'accidents augmentent.

Le but du dispositif que nous avons développé est de rendre les piétons visibles, sans qu'ils aient besoin d'y penser. Le Secur'light est un dispositif lumineux qui se déclenche automatiquement lorsque la luminosité baisse. L'intensité lumineuse du dispositif s'adapte en fonction de la luminosité extérieur et des changements de rythmes de l'usager.

Problème

Description

(Description du problème en quelques lignes mais sans entrer dans les détails (les détails sont a donner dans la partie suivante relative au cahier des charges).

Les piétons ne font pas toujours attention à la baisse de la luminosité et ne se rendent pas compte qu'ils sont moins visible pour les conducteurs lorsqu'ils traversent la route. Comme eux voient la voiture, ils ont l'impression d'être tout autant visible par le conducteur. Les statistiques concernant l'augmentation des accidents de la route impliquant un piéton entre novembre et février prouvent que les piétons sont peu visibles pour les automobilistes. Pour les enfants, cela est encore plus dangereux, car ils commencent les cours au moment où le jour se lève et ils ont l'impression d'être visibles puisqu'il ne fait pas nuit noire. Cela rend le chemin de l'école, en hiver, plus dangereux.

Apports théoriques

(Apport théoriques (notamment ce qui a été fait dans le domaine)

Au début du 19ème siècle l’introduction des premières sources de lumière artificielles au gaz, à la fin du 19ème siècle l’éclairage électrique ont transformé les usages nocturnes et les modes de vie. Ils ont prolongé « le jour » et le comportement des personnes durant la nuit (Gerber, 2009).  Néanmoins, la qualité de l’éclairage est fréquemment insuffisante, la majorité de l’éclairage urbain est un éclairage de voirie. Celui-ci est mis en place en fonction du trafic automobile: lampadaires alignés au long de la route (Mosser, 2005). L’éclairage des passages piétons est particulièrement important. Les automobilistes doivent être capable de détecter à temps un piéton qui traverse la chaussée. Avec un éclairage, un contraste positif ou négatif entre le piéton et son environnement est mis en place (Wiederkehr, 2008). Avec un contraste négatif le piéton est visible en tant que silhouette sombre sur un fond clair. Un contraste positif fait ressortir le piéton de manière claire sur un fond sombre. Notre technologie wearable a comme but de créer un contraste négatif.

L’étude de Martin & Wu (2016) a montré qu’une visibilité réduite favorise les accidents se produisant alors que le véhicule tourne en intersection et que le piéton traverse la chaussée. La majorité des accidents de piétons interviennent pendant la journée, 37% des accidents provoquant la mort d'un piéton surviennent la nuit. Dans l’étude de Martin & Wu (2016) les accidents mortels de piétons observés liés à la luminosité sont de 269 en journée et de 159 la nuit.

La visibilité joue un rôle majeur quant aux accidents autoroutiers heurtant un piéton. Brenac (2008) a analysé plusieurs scénarios-types qui sont liés à la visibilité. Un scénario retrouvé particulièrement chez les enfants est celui au caractère soudain. Le piéton traverse la route soudainement, il surprend le conducteur, qui ne parvient pas à anticiper cette manœuvre malgré la détection préalable du piéton. Les enfants sont impliqués dans les accidents à cause de leur petite taille, leurs capacités cognitives réduites et surestimées, de leurs actions imprévisibles, de leur manque d'expérience en tant qu'usagers de la route. Ils sont également dépendants des modes de transports publics et de la marche pour se déplacer (Mutabazi, 2010).

Solutions existantes

Vestes , éclairage routier, bandes ou dates réfléchissants, ... mais cela n'est pas suffisant puisque l'augmentation des accident et inversement proportionnelle à la luminosité extérieure.

Cahier des charges

Le cahier des charges doit inclure :

Le contexte

Chaque piéton doit pouvoir se déplacer en toute sécurité dans un milieu urbain. Malheureusement, cela n'est pas le cas, car ils sont trop souvent peu visibles pour les conducteurs. Actuellement les accidents de la route impliquant des piétons ne diminuent pas malgré les dispositifs déjà existants, comme les bandes réfléchissantes sur les vestes. Les dispositifs proposés réagissent à l'éclairage environnant. Si l'éclairage est trop faible, comme un phare de vélo, ou qu'il n'éclaire pas la partie réfléchissante du dispositif, cela n'a aucun effet et le piéton reste invisible pour le conducteur. Ce constat met en évidence la nécessité de proposer un dispositif plus efficace et s'éclairant selon la luminosité extérieure et aussi selon les mouvements des utilisateurs, afin que la survie des piétons ne dépende plus des autres acteurs de la route, mais bien de leur propre capacité à se rendre visibles.

Le public cible

Le public cible comprend toutes les personnes qui souhaitent prendre des précautions supplémentaires pour assurer leur sécurité au quotidien ou celle de leurs proches. Il sera donc composé principalement :

  • Par les piétons de tout âge,
  • Par les parents qui désirent équiper leurs enfants pour qu'ils soient visibles sur le chemin de l'école,
  • Éventuellement, par les cyclistes (en l'adaptant au casque)

Analyse des besoins

Les statistiques nous montrent que le besoin d'être visibles pour les piétons est primordial. Ce besoin établit, nous avons mené une enquête auprès d'un panel de 5 utilisateurs cibles (tous adultes) pour comprendre ce qui leur ferait adopter un nouveau dispositif. Afin de cerner les besoins et exigences du public cible, nous avons posé les question suivantes :

  1. Est-ce qu'il vous est déjà arrivé de frôler l'accident, car un conducteur ne vous a pas vu ?
  2. Selon vous, que pourriez-vous faire pour éviter que cela se produise ?
  3. Si nous vous proposions un dispositif pour vous rendre visible, comment devrait-il être pour que vous l'adoptiez ?

Cette enquête nous a permis d'établir la liste des contraintes suivantes, afin que le dispositif soit adopté par le public cible :

  • Facile à utiliser autant pour les adultes que pour les enfants
  • Possédant une esthétique suffisamment neutre pour plaire au plus grand nombre
  • Peu encombrant
  • Autonome (après sa mise en route), afin que son efficacité ne dépende pas de l'attention de l'usager

Les objectifs du projet

Le but du dispositif est d'augmenter la sécurité des piétons en les rendant visibles. Pour que cela fonctionne, il doit aussi répondre à certaines contraintes qui faciliteront son adoption par le public cible.

Contraintes humaines

Afin de répondre aux besoins exprimés par le public cible pour qu'il adopte le dispositif, les éléments suivants on été intégrés :

  • Le dispositif s'enclenche automatiquement lorsque la luminosité baisse et la lumière qu'il émet s'intensifie lorsque la nuit s'installe complètement.
  • Les changements brusques de rythmes ou de directions sont aussi signalés. Lorsqu'un piéton traverse brusquement la route en se précipitant pour attraper son bus, la luminosité du dispositif s'intensifie aussi. Cela permet aux personnes d'être détectées par les conducteurs grâces aux lumières qui s'enclenchent automatiquement.
  • Il est nécessaire que le dispositif qui soit simple à utiliser, efficace et agréable à porter, en terme de poids.
  • L'esthétique variant beaucoup d'une personne à l'autre, il est important qu'il s'intègre le mieux possible dans un objet déjà utilisé, comme le bonnet.

Contraintes techniques

  • Le capteur de luminosité doit toujours être découvert pour fonctionner et ne pas se retrouver involontairement caché par un vêtement.
  • Le système d'alimentation doit être simple d'utilisation est accessible
  • Le dispositif doit être solide afin de permettre un usage standard de l'accessoirisant auquel il est fixé (prototype : bonnet)

Solution

Présentation de la solution

décrire le dispositif et son fonctionnement. Une petite documentation peut être réalisée à destination des utilisateurs-trices. Vous pouvez aussi présenter ici des prototypes où vous expliquez comment vous avez conçus le projet et quelles ont été vos difficultés.

liens

Le projet sur Makecode https://makecode.adafruit.com/#editor

Description et fonctionnement

L'objet wearable utilisé pour ce dispostif est un bonnet avec pompon. Le CPX remplace le pompon et les néopixels se trouvent sur le bonnet. La batterie est cachée à l'intérieur du bonnet. Pour que le bonnet secur'light fonctionne, il suffit de d'allumer le CPX. Ensuite les capteurs de luminosité et de mouvements du CPX s'enclanchent, ils activent les néopixels d'une manière spécifique. Les critères sont :

  • Mise en fonction du dispositif : brève animation lumineuse du CPX et des Flora NeoPixels pour valider leur mise sous tension
  • Les capteurs de luminosité reconnaissent qu'il fait jour : rien ne se passe
  • Les capteurs de luminosité reconnaissent que c'est le crépuscule : les Neopixels émettent une lumière bleue
  • Les capteurs de luminosité reconnaissent que c'est le crépuscule et le mouvement sur l'axe Z est rapide : les Neopixels émettent une brève lumière blanche qui crée un effet de clignotement avec la lumière bleue
  • Les capteurs de luminosité reconnaissent qu'il fait nuit : les Neopixels émettent une lumière rouge
  • Les capteurs de luminosité reconnaissent qu'il fait nuit et le mouvement sur l'axe Z est rapide : les Neopixels émettent une brève lumière blanche qui crée un effet de clignotement avec la lumière rouge

Conception

La conception de projet

Matériel

Le prototype a été conçu avec le matériel suivant :

  • Un CPX et son système d'alimentation
  • 9x Neopixel Flora
  • Fil de couture conducteur
  • 1 bonnet
  • (1x DIY Ornament Kit - 6cm Diameter)
  • (1x Capteur de luminosité , si celui de la CPX ne suffit pas.)
  • (Velcros)
  • (Tissu)

Phase d'étude

La première étape a consisté à faire des tests de programmation en connectant les NeoPixels au CPX afin de comprendre leur fonctionnement. Ces tests ont permis d'établir les contraintes techniques et de définir le design final.

Contraintes techniques
  • Ne pas croiser les fils conducteurs sous peine de déclencher un incendie
  • Connecter les NeoPixels entre eux et au CPX sans créer d'interruption dans les contacts
  • Fixer l'alimentation pour que son poids ne soit pas désagréable pour l'utilisateur et reste facile d'accès
  • Fixer le CPX pour que les accélérations soient détectées

Réalisation

La suite du développement s'est déroulée en deux étapes parallèles :

  1. Coudre le CPX et les NeoPixels sur le bonnet pour les fixer solidement
  2. Développer le programme sur Makecode
Objet

La réalisation du bonnet s'est faite en 4 étapes:

  1. Coudre solidement le CPX, à l'aide d'un fil de coton, à l'emplacement du pompon sur le bonnet. Pour coudre le CPX on peut utiliser n'importe quel connecteur en dehors de Vout, A1 et GND qui seront utiliser pour le fil conducteur.
  2. Coudre l'extrémité d'un fil conducteur sur GND. Prévoir un fil suffisamment long pour connecter tous les signes - des NeoPixels en une seule fois. Procéder de la même manière en partant de Vout et en passant par les signes + de chaque NeoPixel. Il faut être attentif à la manière de placer les NeoPixels. Les flèches doivent indiquer la direction opposée au CPX. Pour terminer cette étape, relier A1 et le connecteur supérieur du premier NeoPixel. Couper le fil et recommencer à coudre entre le connecteur inférieur du premier NeoPixel et le connecteur supérieur du second NeoPixel. Couper le fil et recommencer la procédure jusqu'à ce que les 9 NeoPixels soient connectés. Il est nécessaire de ne pas utiliser un seul fil pour relier tous les NeoPixel à A1, afin que le courant puisse passer par le NeoPixel. Si un fil continu est cousu, le NeoPixel ne s'allumera pas. Il est important de passer plusieurs fois le fil dans chaque connecteur pour être sûr que la connexion soit correctement établie. Il est impératif de veiller à ce que les différents fils (Vout, A1, GND) ne se croisent pas, cela crée un court circuit et il y a un risque de brûlure des matériaux.
  3. Couper les extrémités des fils et les passer au vernis pour s'assurer qu'ils ne se défassent pas avec le temps.

Illustration des différentes étapes de couture

Programmation

Il a été nécessaire de faire plusieurs essais et différentes recherches sur les projets déjà existants pour réussir à programmer le dispositif comme nous le souhaitions. La programmation comporte 3 parties

  1. L'allumage du dispositif qui émet une brève lumière pour valider l'action de l'utilisateur
  2. La variable codant le mouvement de l'axe Z
  3. La boucle codant l'illumination du dispositif selon deux niveaux d'intensités de la lumière ambiante et le mouvement de l'axe Z
Code Javascript
// Ce code JAVASCRIPT permet de programmer un Adafruit pour qu'il réagisse au changement brutal de mouvement et à la luminosité ambiante (nuit, crépuscule, journée)

//VALIDATION VISUELLE DE LA MISE EN MARCHE DU SYSTEME
let strip = light.createStrip(pins.A1, 9) //Pour activer les Flora Neopixels qui sont connectés au CPX par le pin A1
strip.setAll(0xffff00)
light.showRing(
    `green pink purple blue white pink yellow red orange blue`
)
light.clear()

//LUMINOSITE ET MOUVEMENTS
forever(function () {

    //NUIT
    if (input.lightLevel() <= 8) {  //Pour que les Neopixels réagissent quand la luminosité est très basse

//Condition pour que les Neopixels réagissent au mouvement accéléré sur l'axe Z en cas de course (Lumière blanche)
        if (input.acceleration(Dimension.Z) < -1500) {
            for (let i = 0; i < 5; i++) {
                strip.setBrightness(100)
                strip.setAll(0xffffff)
                light.setAll(0xffffff)
                light.setBrightness(100)
            }
        }
       
//S'il n'y a pas de mouvement rapide sur l'axe Z et que la condition de luminosité est respectée
        strip.setBrightness(20) //
        strip.setAll(0xff0000)
        light.setAll(0xff0000)
        light.setBrightness(20)

        //CREPUSCULE
//Condition pour que les Neopixels réagissent au mouvement accéléré sur l'axe Z en cas de course (Lumière blanche)
        if (input.acceleration(Dimension.Z) < -1500) {
        } 
        
        else if (input.lightLevel() > 8 && input.lightLevel() < 20) {  //Pour que les Neopixels réagissent quand la luminosité est moyenne
           
            for (let i = 0; i < 5; i++) { //lumière blanche lorsqu'il y a un mouvement rapide sur l'axe Z
                strip.setBrightness(100)
                strip.setAll(0xffffff)
                light.setAll(0xffffff)
                light.setBrightness(100)
            }
        }
 //S'il n'y a pas de mouvement rapide sur l'axe Z et que la condition de luminosité est respectée
        light.setAll(0x0000ff)
        light.setBrightness(40)
        strip.setBrightness(40)
        strip.setAll(0x0000ff)
    }

   //JOURNEE
    else {
        light.clear()  //Pour que les Neopixels ne réagissent pas 
        strip.clear()
    }
})
 

// Programmation d'un mouvement plus rapide sur l'axe, ici l'axe Z (haut-bas)
forever(function () {
    console.logValue("acceleration", input.acceleration(Dimension.Z))
})

Ressources

Pour comprendre le fonctionnement du CPX

Les connecteurs

Les capteurs

L'accéléromètre

Pour le montage des NeoPixels :

Wearable NeoPixels

Sewable NeoPixels

Exemple d'un plan de couture pour les NeoPixels

Exemples

Code pour l'accélération

Utilisation du capteur de lumière

Outil utile pour vérifier les connections

multimètre

Test(s) de la solution

  1. Travail à 2: "wearable" réalisé + fichiers + documentation dans votre page projet avec "cognitive walkthrough" ou similaire pour le testing. Comme ressource pour le testing, voir la page en:Cognitive walkthrough. + avec un test utilisateurs (3 personnes minimum) c'est à dire creation d’un scenario (tâches à réaliser), passation et analyse des résultats. Comme ressources pour le testing, vous pouvez utiliser les pages en:Usability testing.

Cognitive walkthrough

  1. Tourner le bonnet
  2. Allumer l’interrupteur
  3. Placer le bonnet sur la tête
  4. Sortir de chez soi

Discussion

Cette partie inclus deux sous parties :

  • Discussion du design (et si c'était à refaire)
  • Discussion des résultats de vos tests utilisateurs

Licence, fichiers et documentation

By-nc.png Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale 4.0 International.

Fichiers

Documentation

Insérer ici une petite documentation pour l'utilisation de l'objet si nécessaire

Bibliographie

A changer en APA:

Thierry Brenac T (2008). Road Safety of Young Pedestrians: Accident Processes and Prevention Strategies (pp. 14-24). Accidentologie et réseau piétonnier

Jean-Louis Martin, Dan Wu. Accidentologie des piétons. [Rapport de recherche] IFSTTAR - Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux. 2015, 59

GERBER Andreas, 2009, „Zur Geschichte der künstlichen Helligkeit in der Stadt“, COLLAGE 1/9, 7-9.

MOSSER Sophie, 2005, « Les configurations lumineuses de la ville la nuit : quelle construction sociale ? », Espaces et sociétés 122(4), 167-186.

WIEDERKEHR Jörg, 2008, Öffentliche Beleuchtung, Spiez: Wiederkehr und Partner.

Mutabazi, 2010, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925753509001842