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Andreas Borutta

Assistenzkamera für Hilfsbedürftige

Start des Projektes: 5.1.24

Usecase

Unterstützung einer (hochbetagten) hilfsbedürftigen Person (im Folgenden "Nutzer") über eine Assistenzkamera durch einen Helfer aus der Ferne - bei Alltagsaufgaben im Haus.

  1. Wearable
    Der Nutzer trägt eine Basecap auf der die IP-Kamera befestigt ist.
  2. Hände frei
    Der Nutzer hat bei seiner Alltagsaufgabe beide Hände frei
  3. Beleuchtung
    Der Nutzer befindet sich an einem Ort mit guter Beleuchtung
  4. Audio
    Der Nutzer spricht während der Assistenz-Sitzung über die Freisprecheinrichtung seines Telefons mit dem Helfer.
  5. Entfernung
    Die typische Entfernung der Objekte mit denen der Nutzer während der Assistenz-Sitzung hantiert liegt zwischen 30cm und 100cm (Armlänge)
  6. Brille
    Der Nutzer trägt eine Brille
  7. Hörgerät
    Der Nutzer trägt ein Hörgerät
  8. Netzanbindung
    Der Nutzer verfügt über eine stabile Internetverbindung mit mindestens 10 Mbit/s im Upstream.
  9. WLAN
    Der Nutzer befindet sich bei einer Assistenz-Sitzung in gleichen Stockwerk wie der Router, der das WLAN bereitstellt.
  10. VPN
    Der Helfer hat Zugang zum Netzwerk via VPN.
  11. Display
    Der Helfer verwendet zum Betrachten des Livebildes ein 27"-Display mit 4K und einem Seitenverhältnis 16:9, ein 13"-Display eines MacBooks oder das Display eines iPhones 12 plus.

Anforderungen an die Kamera

  1. Preis
    bis 100 €
  2. Gewicht
    maximal 90 g
  3. Größe
    maximales Volumen von 4 Streichholzschachteln
  4. Bildwechselfrequemz
    mindestens 30fps
  5. Auflösung
    mindestens 1080p
  6. Encodierung
    Mindestens H264
  7. WLAN
    Anbindung per WLAN (nicht per LTE)
  8. WLAN-Sendeleistung
    In einem 10m vom Router entfernten Nachbarraum,
    mit einer Holztür dazwischen: 6-8 Mbit/s
  9. Winkel
    65-90° (Diagonal field of view)
  10. Fokus
    Autofokus
  11. Energieversorgung
    über eine Micro-USB- oder USB-C-Buchse
  12. Abo
    ohne kostenpflichtiges Abo
  13. Konto
    ohne Anlegen eines Kontos beim Anbieter der Kamera
  14. Daten
    ohne Datenstrom über den Server des Anbieters der Kamera
  15. Software
    ohne zusätzliche Software beim Nutzer und auch beim Helfer nutzbar, Konfiguration/Nutzung über ein Webinterface

Nice to have

  1. Weglassen nicht benötigter Merkmale
    1. kein Bewegungssensor
    2. keine Speicheroption
    3. keine Nachtsichtfunktion
    4. keine Wetterfestigkeit
    5. kein Mikrofon
    6. kein Lautsprecher
  2. Encodierung mit H265
    um eine eventuell knappe Bandbreite im Wifi einzusparen
  3. Dualband Wifi
    nicht nur 2,4Ghz, sondern auch 5Ghz
  4. Externe Wifi-Antenne
    optional
  5. Wifi-Steering
    Damit der Kamera in einem Mesh das nächste Mesh-Gerät automatisch zugewiesen werden kann
  6. integriertes Licht, schaltbar per Webinterface
  7. Einrichtung eines VPN in der Kamera
    das ist nützlich, wenn der Router diese Option nicht bietet
  8. Bildstabilisator
  9. Energieversorgung
    1. Ruhezustand
      Wenn die Kamera über einige Minuten nicht bewegt wird, wechselt das System in einen Modus, der sehr wenig Energie verbraucht
    2. Aufwecken
      Wenn die Kamera sich im Ruhezustand befindet und bewegt wird, fährt das System hoch.
    3. Bei Verwendung eines integrierten Akkus
      1. induktives Laden ohne magnetische Platzierung
      2. induktives Laden mit magnetischer Platzierung, idealerweise per MagSafe-Puk. Der Magnet im Kameragehäuse könnte dann sogar zum Befestigen des Kameragehäuses auf der Basecap genutzt werden.
  10. Bei Selbstbau: Fertiges Gehäuse oder 3D-Druck-Vorlage für Gehäuse
    1. ohne weitere besondere Merkmale
    2. mit einem manuell zu bedienendem Gelenk, welches es erlaubt die Kamera minimal zu schwenken um den besten Winkel justieren zu können.
    3. mit Stellmotoren, die es vom Webinterface aus erlauben, die Kamera minimal zu schwenken um den besten Winkel justieren zu können.

Beschrittene Wege

Suche nach einer fertigen Kamera

Die Suche war bisher erfolglos.
Ich fand keine Kamera, die die Anforderungen 12-15 erfüllt.
Kameras, die günstig sind und die anderen technischen Anforderungen erfüllen, gibt es. Beispiel: Xiamo für 33€. Sie bietet sogar eine Encodierung mit H265.

Älteres Android-Smartphone mit USB-Webcam

Ergebnis des Experimentes: Wifi-Sendeleistung des Galaxy ist unzureichend.

Idee: Verbinden einer USB-Webcam per Kabel über einen sog. OTG-Adapter mit dem Android-Gerät.

Selbstbauversuch der Kamera mit dem Board ESP32-Cam

Ergebnis des Experimentes: Kein flüssiges Livebild möglich.

Mit zusätzlicher Software ist wohl Steering für ein Mesh möglich.
Ausprobiert habe ich es nicht.

Doku des Experimentes.

Selbstbauversuch der Kamera mit Raspberry Pi Zero 2W

Vorläufiges Ergebnis des Experimentes: Wifi-Sendeleistung des Zero 2W ist zu gering.

Spezifisch für das Projekt (ToDo)
Nicht für das Projekt spezifisch (ToDo)

Nicht beschrittene Wege

  1. Platzierung eines Smartphones für Videocalls an einem Geschirr vor dem Brustkorb.
    • Umständlich beim Anlegen.
    • Vermutlich geringe Akzeptanz bei dem Nutzer.
    • Der Videocall muss angenommen werden, danach muss das Smartphone in die Halterung gesteckt werden.
  2. Platzierung eines Smartphones für Videocalls auf der Basecap.
    • Zu schwer.
    • Zu groß.
    • Der Videocall muss angenommen werden, danach muss das Smartphone in die Halterung gesteckt werden.
  3. Brille mit integrierter IP-Kamera.
  4. Bügel auf den Ohren aufliegend, hinter dem Kopf geführt, IP-Kamera an einer Seite.
  5. An der Wand montierte Kamera.
  6. Platzierung eines Smartphones für Videocalls an einem Bügel, der um den Hals gehängt wird, so dass sich das Smartphone knapp unterhalb des Kinns befindet.
    • Vermutlich geringe Akzeptanz bei dem Nutzer.
    • Es schwingt beim Vorbeugen.
    • Der Videocall muss angenommen werden, danach muss das Smartphone in die Halterung gesteckt werden.
  7. Externe USB-Kamera für ein iOS-Gerät, mit einem Kabel verbunden. iPhone wird nach Annahme des Videocalls in die Jackentasche gesteckt.
  8. Videocall, wo das Smartphone in einer Hand gehalten wird.
    • Es gelingt meiner Mutter nicht, ein hilfreiches Bild dabei zu "realisieren".
      Sie wackelt, der Ausschnitt passt nicht, ihr fehlt die zweite freie Hand für dann auszuführende Tätigkeiten. Es stresst sie.

Ausblick

  1. Kamera ist in einem Brillengestell integriert. Im Brillengestell sind optische Gläser einsetzbar.
  2. Kamera ist in einem Brillengestellgestell integriert. Im Brillengestell sind optische Gläser einsetzbar. Auf der Kamera gibt es einen Beamer, der Bilder auf die Netzhaut projiziert. Der Helfer kann darüber die "Realität anreichern".