Zlecenie 7709633 - Etap I - usługowy, konkurs ogólny, Proinnowacyjne usługi...

ń przemysłowych i/lub eksperymentalnych prac rozwojowych Wspólny Słownik Zamówień (CPV): 73210000-7 Usługi doradcze w zakresie badań 73200000-4 Usługi doradcze w zakresie badań i rozwoju 73220000-0 Usługi doradcze w zakresie rozwoju Projekt zakłada realizację usługi badawczo – rozwojowej, zleconej jednostce naukowej posiadającej siedzibą na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej i polegać będzie na stworzeniu innowacyjnego urządzenia wspomagającego trening i umożliwiające korygowanie (automatyczne) wykonywanie ćwiczeń z podziałem na realizację poszczególnych zadań: Innowacyjne urządzenie wspomagające trening i umożliwiające korygowanie (automatyczne) wykonywania ćwiczeń. Urządzenie będzie się składać z: bezprzewodowych czujników położenia, obrotów i przyśpieszeń, które można zamontować na kończynach (wg wstępnych założeń mogą to być np. opaski na przeguby lub kostki) opcjonalnie (jeśli w toku prac badawczych okaże się to wykonalne) na opaskach zabudowane czujniki pulsu aplikacja mobilna, do której łączą się czujniki i która nawiązuje interakcję z osobą ćwiczącą (komunikaty głosowe) i nadzoruje (analizuje) proces ćwiczenia aplikacja serwerowa, zbierająca dane i umożliwiająca ich wizualizację i analizę (np. symetria ruchów podczas ćwiczeń), co najmniej dwupoziomowa hierarchia uprawnień (użytkownik i trener), wbudowany kalendarz ćwiczeń, możliwość definiowania pojedynczych ćwiczeń (np. przysiady, skłony, marsz itp.) oraz składania ich w zestawy. Urządzenie posiadać będzie funkcję analizy poprawności wykonywania ćwiczeń, tym samym stanowić będzie substytut trenera personalnego lub jego "elektronicznego asystenta". Rozpoznawanie poprawności wykonywania ćwiczeń (np. symetria ruchów, zakres i szybkość) rozpoznawane będą przez system decyzyjny oparty o elementy sztucznej inteligencji. Zadanie 1 Opracowanie układu elektronicznego i mechanicznego czujników wraz z oprogramowaniem wbudowanym W ramach zadania nastąpi opracowanie zespołu czujnika przeznaczonego do rejestracji danych o geometrii ruchów z kończyn osoby ćwiczącej. Zaprojektowana i wykonana zostanie zarówno część elektroniczna wraz ze sterującym nią układem mikroprocesorowym i oprogramowaniem wbudowanym jak i mechaniczna obudowa z elementami mocującymi. Rejestracji podlegać będą dane dotyczące przemieszczeń czujników (przyśpieszenia, obroty) oraz w miarę możliwości (wykonalności technicznej) puls osoby ćwiczącej. Czynności do wykonania w ramach zadania: dobór elementów składowych pod względem parametrów, tj. moc obliczeniowa kontrolera, typ i rodzaj czujników, rodzaj transmisji bezprzewodowej do urządzenia mobilnego opracowanie schematów układów elektronicznych opracowanie topologii obwodów drukowanych (PCB) opracowanie algorytmów sterujących (model oprogramowania wbudowanego implementacja opracowanych algorytmów w postaci kodu programów oprogramowania wbudowanego uruchomienie modelu, testy i ewaluacja, korekta schematów i modeli opracowanie projektów mozaiek ścieżek obwodów drukowanych PCB wykonanie PCB, montaż i uruchomienie układu pomiarowego projekt korpusu budowy z uwzględnieniem dopasowania do montowanych układów oraz ergonomii użytkowania wykonanie modelu korpusu obudowy montaż i uruchomienie kompletnego modułu ewaluacja i wprowadzenie niezbędnych korekt Rezultat: Rezultatem realizacji zadania będzie prototyp układu sensorycznego. Układ będzie wyposażony w czujniki przyśpieszenia, obrotu oraz w przypadku technicznej wykonalności tętna. Układ mikroprocesorowy pracujący pod kontrolą oprogramowania wbudowanego umożliwiał będzie rejestrację danych z czujników, ich współbieżne przesyłanie do urządzenia mobilnego (aplikacja mobilna) oraz udostępniał będzie API konfiguracyjne. Układ elektroniczny zamontowany będzie w obudowie przystosowanej do pomieszczenia wszystkich wymaganych komponentów oraz umożliwiającej zamocowanie na kończynach osoby ćwiczącej. Dołączone zostaną rysunki techniczne, schematy, oraz wsady binarne procesora. Zadanie 2 Opracowanie algorytmów rozpoznających poprawność wykonywania ćwiczeń W ramach zadania opracowane zostaną algorytmy decyzyjne umożliwiające na podstawie wprowadzonych wzorców rozpoznawanie poprawności realizowania konkretnych ćwiczeń. Integralną częścią opracowanych algorytmów będą zbiory danych wzorcowych stanowiących podstawę podejmowania decyzji. Czynności do wykonania w ramach zadania: rejestracja (z użyciem czujników z zadania 1) wzorcowych zbiorów dla prawidłowo wykonywanych ćwiczeń ekstrakcja cech będących podstawą działania systemu decyzyjnego selekcja cech o znacznym poziomie istotności (redukcja wymiaru modelu) dobór metod klasyfikacyjnych implementacja algorytmów decyzyjnych pracujących w oparciu o zgromadzone dane ocena jakości klasyfikacji ewaluazje i wprowadzenie korekt Czynności wykonywane będą w pętli iteracyjnej w celu maksymalizacji jakości wskazań systemu decyzyjnego Rezultat: W efekcie realizacji zadania powstaną algorytmy decyzyjne umożliwiające rozpoznawanie i jakościową ocenę wykonywanych ćwiczeń. Wraz z algorytmami dostarczone zostaną zbiory danych uczących systemów klasyfikacyjnych dla wybranych ćwiczeń poglądowych (np przysiady, skłony, marsz itp). Algorytmy opisane będą w wybranym języku programowania lub dostarczone w postaci bibliotek umożliwiających ich implementację w tworzonym oprogramowaniu. Zadanie 3 Implementacja komunikacji i algorytmów decyzyjnych w aplikacji mobilnej W ramach zadania opracowane w zadaniu 2 algorytmu decyzyjne zostaną zmigrowane do postaci umożliwiającej implementację w systemie mobilnym. Dodatkowo opracowane i zaimplementowane zostaną protokoły komunikacji pomiędzy aplikacją mobilną a modułami czujników ora modułem serwerowym. Czynności do wykonania w ramach zadania: opracowanie zestawu parametrów dostępnych za pośrednictwem interfejsu mobilnego opracowanie schematów przepływu danych i sterowania projekt graficznego interfejsu użytkownika opracowanie algorytmów warstwy logicznej łączącej GUI z warstwą komunikacji i sprzętowym modułem zarządzającym systemu implementacja programowa GUI oraz warstwy logicznej i komunikacyjnej implmentacja opracowanych założeń w postaci kodu uruchomienie, testy i ewaluacja Rezultat: Efektem realizacji zadania będzie aplikacja uruchamiana pod kontrolą mobilnego systemu operacyjnego na wybranej platformie mobilnej. Aplikacja implementowała będzie opracowane schematy komunikacji z użytkownikiem i serwerem oraz algorytmy decyzyjne. Zadanie 4 Implementacja modelu komunikacji z użytkownikiem w aplikacji serwerowej W ramach zadania opracowane zostaną algorytmy sterujące pracą centralnego systemu zarządzającego zlokalizowanego na serwerze udostępnionym w sieci Internet. Algorytmy te zostaną zaimplementowane w postaci modułów programowych: moduł komunikacji z aplikacją mobilną - udostępniający opracowane API komunikacyjne umożliwiające wymianę danych pomiędzy aplikacją mobilną a serwerem moduł GUI - odpowiedzialny za udostępnianie interfejsu użytkownika za pośrednictwem cienkiego klienta (przeglądarka www), podstawowy zakres funkcjonalności (logowanie, rejestracja i dezaktywacja kont, przegląd danych historycznych, odzyskiwanie hasła) moduł bazy danych - przechowujący dane o konfiguracji systemu oraz urządzeń klienckich Oprogramowanie serwerowe posiadało będzie możliwość jednoczesnej obsługi wielu użytkowników. Każdy użytkownik będzie mógł za pośrednictwem panelu GUI zarządzać swoim urządzeniem oraz jego konfiguracją. Czynności wykonywane w ramach zadania: opracowanie architektury systemu serwerowego wraz ze schematem przepływu danych i sterowania opracowanie projektu struktury bazy danych implemtnacja opracowanych struktur w postaci modułów programowych uruchomienie sytemu w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych testy i ewaluacja Rezultat: W efekcie realizacji zadania powstanie aplikacja serwerowa implementująca opracowane modele komunikacji z urządzeniem mobilnym oraz użytkowaniem oraz zapewniająca mechanizmy przechowywania danych i autoryzację dostępu do systemu. Zadanie 5 Wykonanie i uruchomienie demonstratora W ramach zadania dokonane zostanie połączenie opracowanych w ramach zadań 1 -4 komponentów systemu. Komponenty zostaną uruchomione w postaci spójnego systemu i poddane testom w warunkach laboratoryjnych. Czynności wykonywane w ramach zadania: wykonanie kopii modułu opracowanego w ramach zadania 1 uruchomienie współbieżnie działających co najmniej dwóch modułów współpracujących z aplikacją mobilną uruchomienie komunikacji na linii aplikacja mobilna - serwer przeprowadzenie testów systemu jako całości ewaluacja i wprowadzenie niezbędnych korekt Rezultat: Efektem realizacji zadania będzie system złożony z kompletu co najmniej dwóch modułów sensorów, aplikacji mobilnej oraz aplikacji serwerowej. Komponenty te będą realizowały łącznie założone zestawy funkcji, tj. będą umożliwiały pełnienie roli automatycznego asystenta treningowego.