Development of a simple, low-cost, touchless, short-distance gesture recognition system

Abstract

[ES] Los hogares inteligentes tienen un futuro realmente prometedor y han abierto un campo completamente nuevo para los ingenieros. Para la conectividad entre dispositivos, mantener una conexión a Internet activa en todo momento puede no ser económico para todos, por lo que hacer un sistema de automatización del hogar con control de voz o gestos es una forma de llegar a más personas. Mientras que los productos para el hogar inteligente activados por voz ya han ganado popularidad entre los consumidores, los sistemas controlados por gestos apenas comenzaron a penetrar en la industria de la automatización, pero el concepto “sin contacto” ya se está expandiendo, especialmente porque la pandemia de Covid-19 lo aceleró en los últimos años. El objetivo del proyecto es desarrollar un sistema embedido basado en un microcontrolador para reconocer gestos, más específicamente movimientos como mover la mano de izquierda a derecha, de derecha a izquierda o de arriba a abajo. El sistema utiliza varios emisores y receptores de luz infrarroja. La luz reflejada a los receptores cuando un objeto (o la mano del usuario) interrumpe la luz infrarroja transmitida, que se utiliza como indicación de que el objeto está frente al dispositivo. Combinando el tiempo de aparición y desaparición de la mano en los distintos receptores de infrarrojos, un algoritmo puede reconocer algunos gestos sencillos y preestablecidos. El sistema es suficiente para controlar un electrodoméstico inteligente simple: abrir/cerrar una puerta o ventana, subir o bajar una persiana, etc. El uso solo depende de la preferencia del usuario

[EN] Smart-homes have a really promising future and it has opened a whole new field for engineers. For connectivity amongst devices, keeping an all-time active internet connection might not be budget friendly for all, so making a home automation system with voice or gesture control is a way to reach more people. While voice-activated smart home products have gained popularity among consumers already, gesture-controlled systems just started to permeate the industry of automation, but the touchless concept is already expanding especially that the Covid-19 pandemic accelerated it in the past few years. The aim of the project is to develop a microcontroller-based embedded system to recognize gestures, more specifically hand movements as left-to-right, right-to-left or upto-down. The system is using several infrared light emitters and receivers. The light reflected to the receivers when an object (or the hand of the user) interrupts the transmitted infrared light, which is used as an indication that the object is in front of the device. Combining the time of appearance and disappearance of the hand at the several infrared receivers, an algorithm can recognize some simple, pre-established gestures. The system is enough to control a simple smart home appliance: opening/closing a door or window, moving up or down a blind etc. The usage only depends on the user preference

[CA] Les llars intelligents tenen un futur realment prometedor i han obert un camp completament nou per als enginyers. Per a la connectivitat entre dispositius, mantindre una connexió a Internet activa en tot moment pot no ser econòmic per a tots, per la qual cosa fer un sistema d'automatització de la llar amb control de veu o gestos és una manera d'arribar a més persones. Mentre que els productes per a la llar intel·ligent activats per veu ja han guanyat popularitat entre els consumidors, els sistemes controlats per gestos a penes van començar a penetrar en la indústria de l'automatització, però el concepte “sense contacte” ja s'està expandint, especialment perquè la pandèmia de Covid-19 ho va acelerar en els últims anys. L'objectiu del projecte és desenvolupar un sistema embedido basat en un microcontrolador per a reconéixer gestos, més específicament moviments com moure la mà d'esquerra a dreta, de dreta a esquerra o de dalt a baix. El sistema utilitza diversos emissors i receptors de llum infraroja. La llum reflectida als receptors quan un objecte (o la mà de l'usuari) interromp la llum infraroja transmesa, que s'utilitza com a indicació que l'objecte està enfront del dispositiu. Combinant el temps d'aparició i desaparició de la mà en els diferents receptors d'infrarojos, un algorisme pot reconéixer alguns gestos senzills i preestablits. El sistema és suficient per a controlar un electrodomèstic intel·ligent simple: obrir/tancar una porta o finestra, pujar o baixar una persiana, etc. L'ús només depén de la preferència de l'usuari