Wiktoria Mróz, absolwentka Inżynierii Systemów, zaprojektowała aplikację, która analizuje ułożenie ciała w czasie rzeczywistym. Aplikacja pomaga utrzymać prawidłową postawę przy komputerze oraz zachęca do korekcji nieprawidłowej pozycji i wykonania ćwiczeń rozciągających. Projekt zajął drugie miejsce w tegorocznej edycji konkursu CreatiWITy, w kategorii praca inżynierska.

Pomysł z codziennego doświadczenia

Inspiracją do zaprojektowania aplikacji komputerowej okazało się codzienne doświadczenie wielogodzinnej pracy przy komputerze. Absolwentka przygotowała ją w ramach pracy inżynierskiej pt. „Prototyp systemu analizy i korekcji postawy siedzącej”. Promotorem był dr inż. Dariusz Gąsior. 

– Chciałam zrobić coś naprawdę użytecznego. Szukając tematu pracy i ucząc się, spędzałam mnóstwo czasu przed ekranem. W pewnym momencie zorientowałam się, że temat jest bardzo blisko: ból kręgosłupa po wielu godzinach pracy przy laptopie – opowiada laureatka.

Wiktoria Mróz uznała, że potrzebuje aplikacji wspierającej codzienną pracę przy komputerze. Takiej, która pomoże utrzymać prawidłową postawę i zmniejszyć obciążenie układu mięśniowo-szkieletowego.

Analiza postawy w czasie rzeczywistym

Aplikacja działa w tle podczas pracy przy komputerze. Wykorzystuje kamerę wbudowaną lub podłączoną zewnętrznie i analizuje obraz w czasie rzeczywistym. Kluczową rolę odgrywa model estymacji pozy, który znajduje charakterystyczne punkty na ciele m.in. barki, łokcie, dłonie oraz punkty na twarzy użytkownika. Na podstawie ich położenia system oblicza parametry postawy. 

Rozwiązanie opiera się na regułach decyzyjnych, sformułowanych przez autorkę na podstawie literatury związanej z biomechaniką oraz norm ergonomicznych.

– Sformułowałam takie reguły, że np. odchylenie głowy od pozycji referencyjnej nie powinno przekraczać 10 stopni, a przyjęcie takiej wartości progowej uzasadniłam w pracy. Jeśli przez minutę poza jest nieakceptowalna, system uznaje postawę za nieprawidłową i generuje powiadomienia – wyjaśnia. Użytkownik może otrzymać komunikat dźwiękowy lub wizualny informujący o nieprawidłowej postawie.

Moduł kalibracji

Aby aplikacja mogła prawidłowo ocenić postawę, użytkownik na początku korzystania z niej przechodzi przez proces kalibracji. To pozwala ustalić indywidualną pozycję referencyjną, względem której oceniane są późniejsze odchylenia. Aplikacja analizuje też m.in. odległość między brodą a czubkiem głowy, aby pośrednio określić dystans użytkownika od kamery.

– Każdy siedzi trochę inaczej i w innej odległości od laptopa. Dlatego najpierw trzeba ustalić neutralną, referencyjną pozycję użytkownika, która stanie się punktem odniesienia – wyjaśnia autorka.

Motywacja do ćwiczeń

Jednym z najbardziej oryginalnych elementów aplikacji jest mechanizm motywujący użytkownika do wykonania krótkich ćwiczeń rozciągających. Jeżeli system wykryje nieprawidłową postawę, ekran komputera może zostać czasowo zablokowany.

– Chciałam znaleźć sposób, który rzeczywiście zmotywuje użytkownika do rozciągnięcia spiętych mięśni. Wprowadziłam mechanizm blokady ekranu. Oczywiście wszystkie procesy w tle nadal działają. To jest taka „nakładka”, która blokuje i zamazuje czasowo ekran – mówi Wiktoria Mróz.

Jeżeli chcemy szybciej odblokować ekran, możemy wykonać trzy ćwiczenia korekcyjne przez odpowiedni czas, które nie wymagają odejścia od laptopa.

• rozciągnięcie mięśni bocznej części szyi w lewo,
• rozciągnięcie mięśni bocznej części szyi w prawo,
• rozciągnięcie mięśni obręczy barkowej, wyciągnięcie rąk w górę

System wykorzystuje model uczenia maszynowego do klasyfikacji, który sprawdza, czy ćwiczenie zostało wykonane. – Model weryfikuje, czy rzeczywiście wykonujemy ćwiczenie.  Mojej aplikacji nie da się tak łatwo oszukać – jeśli przerwiemy ruch, licznik czasu resetuje się – wyjaśnia.

Do właściwej weryfikacji, autorka wytrenowała model uczenia maszynowego na czterech klasach danych: trzech ćwiczeniach oraz dodatkowej kategorii tzw. pozycji nieokreślonej.

– Każde ćwiczenie nagrałam w tysiącach klatek, w różnych warunkach – bliżej i dalej od kamery, z różnym tłem. Dzięki temu model może działać poprawnie u różnych użytkowników – tłumaczy.

System, który ma pomagać, a nie przeszkadzać

Celem pracy było zaprojektowanie narzędzia, które wspiera użytkownika, nie utrudniając pracy.

– Nie chciałam, żeby aplikacja była uciążliwa. Dlatego użytkownik może sam zdecydować, czy chce komunikaty dźwiękowe, wizualne czy blokadę ekranu i wykonanie ćwiczeń. Jeśli nie chce ich wykonać, to musi dłużej zaczekać na odblokowanie ekranu – podkreśla autorka.

Aplikacja została zaprojektowana jako rozwiązanie otwartoźródłowe, które w przyszłości ma działać na różnych systemach operacyjnych i być dostępne dla szerokiego grona użytkowników. Jej głównym celem jest nie tylko poprawa postawy, ale także budowanie zdrowych nawyków podczas pracy przy komputerze.

– Najważniejsze jest nie tylko poprawienie postawy, ale motywowanie użytkownika, żeby utrzymał ją dłuższy czas oraz pamiętał o krótkich przerwach na ćwiczenia – podsumowuje laureatka.