A KidCare babaszenzor fejlesztésének a története: a mikrofon

Ebben a cikkben azt mutatom be, honnan indultunk el 2020-ban a KidCare babaszenzor fejlesztésével és hol tartunk jelenleg.

Újhelyi Botond az ötlet gazdája eredetileg azzal keresett meg, hogy egy olyan babaszenzort szeretné ha fejlesztenénk, ami meg tudja mondani miért sír a kisbaba. A feladat első hangzásra nagyon egyszerű lehetne, hiszen ez egy világos, érthető kérés. Technikai oldalról megközelítve viszont már koránt sem ilyen egyszerű a feladat. Hiába helyezünk különböző szenzorokat a gyermekre, azokkal még megkérdezni nem tudjuk a gyerektől, hogy mi a baja. Az eszköz létjogosultsága nem kérdéses. A gyermeknevelés elején, különösen a kezdeti időszakban a gyermekek egyetlen kommunikációs eszköze jóformán a sírás, hiszen beszélni még csak később fognak.

Mivel nagy tapasztalatunk van digitális szűrők tervezésében és audiójelek feldolgozásában, ezért elkezdtük azt vizsgálni, hogy milyen információkat lehet egy viszonylag kisméretű szenzorral kinyerni egy pelenkára csíptetett mikrofonnal. Elemeztük a hangokat, azok amplitúdóját, domináns frekvenciáját, burkológörbéjét és mivel imádjuk az alkalmazott matematikát, ezért a gyors Fourier transzformáció (FFT) alkalmazásával a sírás spektrumát is meg tudtuk vizsgálni az általunk alkalmazott mikrokontrollerrel.

A Debreceni Egyetem villamosmérnöki karán két hallgató is ezt a feladatot választotta szakdolgozat témájának, amelyet előző évben mindketten kiváló eredménnyel védtek meg. Dolgozatukkal ők is hozzájárultak ahhoz, hogy sikeresen készítsük el azt az algoritmust, amely már nem csupán detektálni tudja ha sír a baba, de a főbb gyereksírás típusokat is képes felismerni.

Fontos kiemelnem, hogy bár hangfeldolgozással operálunk, ugyanakkor a technológia annyira le van korlátozva, hogy semmilyen formában sem alkalmas a beszédhang rögzítésére, feldolgozására. Épp ezért felelősséggel garantálni tudjuk, hogy ez az eszköz soha senkit nem tud lehallgatni.

Sikerült ezt az elektronikát egy  kisméretű eszközben elrejtenünk. Valójában akár kisebb méretben is el tudtuk volna készíteni a szenzort. Azért ekkora lett, mert a szabványok meghatároznak egy minimum méretet, aminél nem készíthetünk kisebbet, nehogy véletlenül lenyelhesse a gyerek.

Ahhoz, hogy ez a termék a piacra kerülhessen elkerülhetetlen, hogy bevizsgálásoknak vessük alá, valamint valós körülmények között is teszteljük. Eddig már több mint negyven szülő csatlakozott a projekthez és segített  önkéntesen a tesztelésben. Jelentősen hozzájárultak ezzel ahhoz, hogy elegendő mennyiségű adat érkezzen be ami a fejlesztéshez elengedhetetlenül szükséges.

Jelenleg a különböző sírásképek felismerésén dolgozunk, valamint már elkezdtük vizsgálni a nevetés felismerésének és feldolgozásának a lehetőségeit is. Látjuk azt, hogy sok munka áll még előttünk, ugyanakkor örömmel dolgozunk ezen a projekten, hiszen nagyon jól tudjuk, hogy ezzel a termékkel sokat tudunk tenni azért, hogy nyugodtabb, kiegyensúlyozottabb feladat legyen a gyerek gondozása a kezdeti időszakban. Mérnökeinkkel azon dolgozunk, hogy az eszközünk használatával hozzájáruljunk a konfliktushelyzetek csökkentéséhez, ami mind a baba, mind a család számára vitathatatlan előnnyel jár.

Nem akartam ezt a bejegyzést nagyon hosszúra nyújtani, ezért ebben a cikkben egyetlen szenzorral foglalkoztam, a mikrofon jelének a feldolgozásával. Következő írásomban a hőmérséklet szenzor, az aktivitásszenzor, és a további beépített érzékelők jelfeldolgozásáról fogok beszélni, mert ott is nagyon hasznos dolgokat lehet látni, melyekből további értékes információkat tudunk kinyerni.

Erdei Zoltán, Hardware Designer