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Inspiration

By 2050, augmented reality glasses aren't a rare sight on the streets, they are fashion well integrated with AI. In the megacities of the future, wearable AR/VR headsets have become as ordinary as smartphones are today: status symbols, social interfaces, navigation tools, all rolled into one sleek accessory perched on your face.

But there is a problem with that vision. 39 million people in the world are completely blind, and over 2.2 billion have some form of visual impairment. In a world where the dominant interface is increasingly visual, where your AR overlay gives you restaurant recommendations, real-time translation, and turn-by-turn directions floating in space; those people are being systematically left out. Again. What bothered us isn't just that assistive technology is underfunded. It's that the gap is actually widening. The white cane, the primary mobility aid for blind people globally, was invented in 1921. More than a century later and well into the digital age, it is still the dominant tool. Meanwhile, fully sighted people are being handed spatial computing on a silver platter.

We asked: what if the AR goggle revolution was reimagined from the ground up for people who can't see? Not a stripped-down accessibility afterthought, but a supercharged sensory device. The kind of device that gives a blind users capabilities that even sighted people do not have.

That's Vesper.

What It Does

Vesper Goggles are a wearable companion device designed for blind and visually impaired users navigating the dense, fast-moving environment of the 2050 megacity. At its core, Vesper replaces the visual channel with an enriched acoustic and haptic feedback system — turning the world around you into a soundscape you can interpret and act on.

Proximity Echolocation:

An ultrasonic distance sensor continuously sweeps the space ahead of the wearer. Vesper translates raw distance readings into a dynamic buzzer tone: the closer an obstacle, the higher the frequency and the shorter the interval between pulses. This is inspired by research into human echolocation — the same mechanism used by bats, and, remarkably, by trained blind individuals like Daniel Kish, who navigates city streets and rides a bicycle using nothing but tongue clicks and his own auditory system. Studies from the University of Western Ontario have shown that the human auditory cortex can rewire itself to process echolocation signals within weeks of training. Vesper accelerates that process by providing a calibrated, consistent signal.

In the final product, this would expand into a full binaural stereo system — two sensors feeding independently into left and right earphones, using Head-Related Transfer Function (HRTF) spatial audio processing to give precise directional cues. An obstacle 2 metres to your left would feel spatially left, just like natural sound.

Fall Detection & Emergency Response:

Vesper's accelerometer continuously monitors the wearer's movement profile. A sudden spike in acceleration followed by stillness triggers an automatic alert sequence: a Bluetooth-connected companion phone app receives the event, confirms via a short countdown, and places an emergency call if the wearer doesn't dismiss it. Falls are the leading cause of injury-related hospitalisation for visually impaired adults, who are 2 to 3 times more likely to fall than their sighted peers. Vesper closes that gap. This is only one of infinite possibilities to integrate with the goggles and with its companion app.

Companion App:

A dedicated mobile application provides a control panel for Vesper's sensitivity settings, emergency contacts, and accessibility preferences. The app is designed with screen reader compatibility from the ground up.

Future Modes:

Vesper is architected as an extensible platform. Planned modes include a magnetic field mapping mode that helps users locate their phone, keys, or other tagged objects by translating field strength (and specific "electro-magnetic" signatures from appliances classified through ML) into audio cues; a haptic navigation layer that syncs with blind-optimised apps and guides users through UI menus using distance data as a UI navigation proxy; and an ambient environment profiler that learns the acoustic signature of familiar spaces and alerts the user when something has changed.

How We Built It:

Vesper runs on an Arduino UNO R3 (ELEGOO) as its brain. The hardware pipeline is:

HC-SR04 ultrasonic sensor — mounted at the front of the goggle frame, fires 40kHz pulses and measures the time-of-flight of the echo. Distance = (echo duration × speed of sound) / 2. Active buzzer — receives PWM-modulated signals whose frequency and duty cycle are mapped to distance buckets: a smooth, continuous curve from a slow low-frequency pulse at 4m to a rapid high-frequency alarm at 0.3m. GY-521 accelerometer/gyroscope — samples at ~50Hz, computing a rolling magnitude vector. A threshold crossing combined with a subsequent stillness check flags a fall event. Bluetooth module — relays the fall event to the companion Android application over serial BT.

The goggle chassis itself is handcrafted from cardboard and a single binder clip that functions as a spring-loaded hinge, allowing the goggles to sit comfortably on any face without adjustment. Yes, a binder clip (😅). It actually works beautifully.

The companion app listens on the Bluetooth channel, renders a minimal accessibility-first UI, and handles the emergency call logic.

Challenges We Ran Into:

The race condition problem. The HC-SR04 works by sending a trigger pulse and timing the echo. But if you call this in a naive loop, you get overlapping signals, that is, a trigger fires before the previous echo has been fully received, and the timing window gets corrupted. We essentially had to solve a concurrent signal scheduling problem on a single-threaded microcontroller: implementing a non-blocking state machine that ensures each pulse-echo cycle completes before the next trigger, and adding debounce logic to filter spurious near-zero readings from electrical noise. What looked like a simple distance sensor turned into a lesson in real-time systems.

Circuit design as complete beginners. Most of us had not touched an Arduino for years (if ever) before this hackathon. Getting the buzzer, the ultrasonic sensor, and the accelerometer all running simultaneously on a breadboard -- all the while, with correct pull-up resistors, proper power rails, and clean signal lines -- was genuinely hard. There was a lot of debugging in the dark, some magic smoke we will never get back, and several moments where we strongly reconsidered our life choices.

Making cardboard look intentional. The aesthetic constraint was real. Cardboard is not inherently elegant. We spent significant time thinking about form factor, weight distribution, how the sensors should be oriented on the frame, how the wiring should be routed so it doesn't look like a bird's nest. The binder clip hinge was our proudest moment of lateral thinking: it provides spring tension, adjustability, and a satisfying snap -- all from something you'd find in an office supply drawer.

Accomplishments That We're Proud Of

We built a wearable device from scratch in under 24 hours, as first-timers, that actually works. Put it on, walk toward a wall, and it beeps faster. That feedback loop of sensory I/O, immediate responses, intuitive design is genuinely fun and meaningful. It does not require a manual.

We are proud of how much UX thinking went into a prototype this raw. We debated frequency curves vs. interval curves for proximity feedback. We thought about whether the emergency call countdown should be 5 seconds or 10 seconds, and why. We considered what happens when the user is in a loud environment. Most hackathon projects have a cool idea and a barely-working demo; Vesper has a cool idea, a working demo, and a design rationale.

We are also proud of the goggle frame. It fits. It is comfortable. It looks like a prop from a 2050 sci-fi film, not like a science fair project (shoutout to primary school bricolage). Given that it is cardboard and a binder clip, that is a real achievement.

What We Learned

We learned that concurrent programming concepts don't stop at software. The race condition we encountered in the ultrasonic sensor (which we were familiar with since a lot of us come from a CS/Soft.Eng. background) is structurally identical to a thread-safety problem and solving it required the same intuitions: don't share mutable state across interrupts, ensure operations complete before initiating the next, build in timeouts for the pathological case.

We learned that accessibility design is design, full stop. The constraint of "no visual output" forced us to think carefully about every piece of feedback the device gives. That discipline produces better products. We learned that cardboard is an underrated prototyping material, and that binder clips are structural engineering solutions waiting to be recognized, lol.

And we learned that an ambitious idea does not require an enormous budget to be worth taking seriously. Vesper is made of ~$30 of components and office supplies. The vision behind it is not.

What's Next for Vesper Goggles

Stereo HRTF echolocation. Two sensors, binaural audio, directional spatial cues (looking into the latest designs, technologies and research in human echolocation and mapping spatial signal as auditive signal). This is the unlock that transforms Vesper from a proximity alarm into a genuine echolocation system. Research from the Smith-Kettlewell Eye Research Institute shows that blind individuals can localize sound sources with sub-5-degree precision — Vesper would give them a synthetic sonar that feeds directly into that capability and directly amplifies it.

Haptic navigation layer. Pairing Vesper's distance data with a vibrotactile grid on the goggle frame would allow blind users to navigate touchscreen apps using head gestures and proximity input — no visual feedback required. We think about this as a spatial cursor.

Magnetic + electromagnetic sensing mode. Embedding a Hall effect sensor and a simple RF scanner would let users "see" the electromagnetic landscape, namely: to locate their phone by its signal, find a tagged object in a bag, sense the presence of active electronics nearby. For a blind person in a 2050 megacity full of smart infrastructure, this could be transformative. In fact, revolutionary.

Material upgrade. The cardboard shell would be replaced with a lightweight recycled-PLA 3D-printed chassis designed in collaboration with the user community. The binder clip hinge would be replaced with an industry standard variant.

Open platform. Vesper's firmware and app are designed to be open-source. The accessibility hardware space is critically underfunded, and we think the best path forward is a community that can build modes, share calibration profiles, and iterate faster than any single team can.

The name Vesper means "evening star" — the star that appears first as the light fades; also a contraction from the latin for bat, "vespertillo". That felt right.

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Inspiration

En 2050, les lunettes de réalité augmentée ne sont plus une curiosité dans les rues — elles sont de la mode, pleinement intégrées à l'IA. Dans les mégapoles du futur, les casques AR/VR portables sont devenus aussi ordinaires que les téléphones intelligents aujourd'hui : symboles de statut, interfaces sociales, outils de navigation, le tout condensé en un accessoire élégant posé sur le visage.

Mais il y a un problème avec cette vision. 39 millions de personnes dans le monde sont complètement aveugles, et plus de 2,2 milliards souffrent d'une forme quelconque de déficience visuelle. Dans un monde où l'interface dominante est de plus en plus visuelle — où votre superposition AR vous donne des recommandations de restaurants, de la traduction en temps réel, et des indications de navigation flottant dans l'espace — ces personnes sont systématiquement exclues. Encore une fois.

Ce qui nous a dérangés, ce n'est pas seulement que les technologies d'assistance sont sous-financées. C'est que l'écart se creuse réellement. La canne blanche, principal outil de mobilité pour les personnes aveugles à l'échelle mondiale, a été inventée en 1921. Plus d'un siècle plus tard, bien avancés dans l'ère numérique, elle demeure l'outil dominant. Pendant ce temps, les personnes voyantes reçoivent l'informatique spatiale sur un plateau d'argent.

Nous nous sommes posé la question : et si la révolution des lunettes AR était repensée depuis zéro pour les personnes qui ne voient pas ? Non pas comme un accessoire d'accessibilité au rabais, mais comme un dispositif sensoriel surpuissant. Le genre d'appareil qui donne aux utilisateurs aveugles des capacités que même les voyants n'ont pas.

C'est Vesper.

Ce que ça fait

Les Lunettes Vesper sont un dispositif compagnon portable conçu pour les utilisateurs aveugles et malvoyants qui naviguent dans l'environnement dense et rapide de la mégapole de 2050. À son cœur, Vesper remplace le canal visuel par un système enrichi de retour acoustique et haptique — transformant le monde qui vous entoure en un paysage sonore que vous pouvez interpréter et sur lequel vous pouvez agir.

Écholocation de proximité :

Un capteur ultrasonique mesure en continu l'espace devant le porteur. Vesper traduit les relevés de distance bruts en un signal sonore dynamique : plus un obstacle est proche, plus la fréquence est élevée et plus l'intervalle entre les impulsions est court. Cela s'inspire de la recherche sur l'écholocation humaine — le même mécanisme utilisé par les chauves-souris, et, remarquablement, par des personnes aveugles entraînées comme Daniel Kish, qui navigue dans les rues et fait du vélo en utilisant uniquement des clics de langue et son propre système auditif. Des études de l'Université Western Ontario ont montré que le cortex auditif humain peut se recâbler pour traiter les signaux d'écholocation en quelques semaines d'entraînement. Vesper accélère ce processus en fournissant un signal calibré et cohérent.

Dans le produit final, cela s'étendrait à un système stéréo binaural complet — deux capteurs alimentant indépendamment les écouteurs gauche et droit, utilisant le traitement audio spatial par Fonction de Transfert Relative à la Tête (HRTF) pour donner des repères directionnels précis. Un obstacle à 2 mètres sur votre gauche se ressentirait spatialement à gauche, comme un son naturel.

Détection de chutes et intervention d'urgence :

L'accéléromètre de Vesper surveille en continu le profil de mouvement du porteur. Un pic soudain d'accélération suivi d'une immobilité déclenche une séquence d'alerte automatique : l'application compagnon connectée via Bluetooth reçoit l'événement, confirme via un court décompte, et passe un appel d'urgence si le porteur ne l'annule pas. Les chutes sont la principale cause d'hospitalisation liée aux blessures chez les adultes malvoyants, qui sont 2 à 3 fois plus susceptibles de tomber que leurs pairs voyants. Vesper comble cet écart. Ce n'est qu'une parmi une infinité de possibilités d'intégration avec les lunettes et leur application compagnon.

Application compagnon :

Une application mobile dédiée offre un panneau de contrôle pour les paramètres de sensibilité de Vesper, les contacts d'urgence et les préférences d'accessibilité. L'application est conçue avec la compatibilité des lecteurs d'écran au cœur de sa conception.

Modes futurs :

Vesper est architecturée comme une plateforme extensible. Les modes prévus incluent un mode de cartographie des champs magnétiques qui aide les utilisateurs à localiser leur téléphone, leurs clés ou d'autres objets étiquetés en traduisant l'intensité du champ (et les signatures « électromagnétiques » spécifiques d'appareils classifiés par ML) en repères audio ; une couche de navigation haptique qui se synchronise avec des applications optimisées pour les aveugles et guide les utilisateurs dans les menus d'interface en utilisant les données de distance comme proxy de navigation ; et un profileur d'environnement ambiant qui apprend la signature acoustique des espaces familiers et alerte l'utilisateur lorsque quelque chose a changé.

Comment nous l'avons construit

Vesper fonctionne sur un Arduino UNO R3 (ELEGOO) comme cerveau. Le pipeline matériel est :

Capteur ultrasonique HC-SR04 — monté à l'avant du cadre des lunettes, émet des impulsions à 40 kHz et mesure le temps de vol de l'écho. Distance = (durée de l'écho × vitesse du son) / 2. Buzzer actif — reçoit des signaux modulés en largeur d'impulsion (PWM) dont la fréquence et le rapport cyclique sont mappés en paliers de distance : une courbe continue et lisse, allant d'une impulsion lente à basse fréquence à 4 m jusqu'à une alarme rapide à haute fréquence à 0,3 m. Accéléromètre/gyroscope GY-521 — échantillonne à ~50 Hz, calculant un vecteur de magnitude glissant. Un dépassement de seuil combiné à une vérification d'immobilité subséquente signale un événement de chute. Module Bluetooth — relaie l'événement de chute à l'application Android compagnon via BT série.

Le châssis des lunettes est fabriqué à la main en carton et d'une seule pince binder qui fonctionne comme une charnière à ressort, permettant aux lunettes de s'adapter confortablement à n'importe quel visage sans ajustement. Oui, une pince binder (😅). Ça fonctionne vraiment très bien.

L'application compagnon écoute sur le canal Bluetooth, affiche une interface minimaliste axée sur l'accessibilité, et gère la logique d'appel d'urgence.

Défis rencontrés

Le problème de la condition de course. Le HC-SR04 fonctionne en envoyant une impulsion de déclenchement et en chronométrant l'écho. Mais si on l'appelle dans une boucle naïve, on obtient des signaux qui se chevauchent — c'est-à-dire qu'un déclencheur se déclenche avant que l'écho précédent ait été entièrement reçu, et la fenêtre de chronométrage se corrompt. Nous avons essentiellement dû résoudre un problème de planification de signaux concurrents sur un microcontrôleur mono-thread : implémenter une machine à états non bloquante qui s'assure que chaque cycle impulsion-écho se termine avant le prochain déclencheur, et ajouter une logique anti-rebond pour filtrer les lectures parasites proches de zéro dues au bruit électrique. Ce qui semblait être un simple capteur de distance s'est transformé en leçon de systèmes en temps réel.

La conception de circuits en tant que débutants complets. La plupart d'entre nous n'avaient pas touché à un Arduino depuis des années (voire jamais) avant ce hackathon. Faire fonctionner simultanément le buzzer, le capteur ultrasonique et l'accéléromètre sur une plaque d'essai — tout en gérant les résistances de tirage correctes, les rails d'alimentation appropriés et des lignes de signal propres — était vraiment difficile. Il y a eu beaucoup de débogage dans le noir, quelque fumée magique qu'on ne récupèrera jamais, et plusieurs moments où nous avons sérieusement remis en question nos choix de vie.

Faire paraître le carton intentionnel. La contrainte esthétique était bien réelle. Le carton n'est pas intrinsèquement élégant. Nous avons passé beaucoup de temps à réfléchir au facteur de forme, à la distribution du poids, à l'orientation des capteurs sur le cadre, au routage du câblage pour éviter qu'il ne ressemble à un nid d'oiseau. La charnière en pince binder a été notre moment de pensée latérale le plus fier : elle offre tension de ressort, ajustabilité et un claquement satisfaisant — le tout avec quelque chose qu'on trouverait dans un tiroir de bureau.

Réalisations dont nous sommes fiers

Nous avons construit un dispositif portable de zéro en moins de 24 heures, en tant que débutants, et il fonctionne vraiment. Mettez-le, marchez vers un mur, et il bipera plus vite. Cette boucle de retour — E/S sensorielle, réponses immédiates, conception intuitive — est genuinement fun et significative. Ça ne nécessite pas de manuel.

Nous sommes fiers de la quantité de réflexion UX qui est allée dans un prototype aussi brut. Nous avons débattu des courbes de fréquence vs. les courbes d'intervalle pour le retour de proximité. Nous avons réfléchi à si le décompte d'appel d'urgence devrait être de 5 secondes ou 10 secondes, et pourquoi. Nous avons envisagé ce qui se passe quand l'utilisateur est dans un environnement bruyant. La plupart des projets de hackathon ont une idée cool et une démo à peine fonctionnelle ; Vesper a une idée cool, une démo fonctionnelle, et une logique de conception.

Nous sommes également fiers du cadre des lunettes. Il tient. Il est confortable. Il ressemble à un accessoire d'un film de science-fiction de 2050, pas à un projet de foire scientifique (merci au bricolage de l'école primaire). Compte tenu du fait que c'est du carton et une pince binder, c'est une vraie réussite.

Ce que nous avons appris

Nous avons appris que les concepts de programmation concurrente ne s'arrêtent pas au logiciel. La condition de course que nous avons rencontrée dans le capteur ultrasonique (que nous connaissions bien puisque beaucoup d'entre nous viennent d'un milieu informatique/génie logiciel) est structurellement identique à un problème de sécurité des threads — et la résoudre a nécessité les mêmes intuitions : ne pas partager d'état mutable entre les interruptions, s'assurer que les opérations se terminent avant d'en initier une nouvelle, intégrer des délais d'attente pour le cas pathologique.

Nous avons appris que la conception de l'accessibilité, c'est de la conception, point final. La contrainte « pas de sortie visuelle » nous a obligés à réfléchir soigneusement à chaque retour que le dispositif donne. Cette discipline produit de meilleurs produits.

Nous avons appris que le carton est un matériau de prototypage sous-estimé, et que les pinces binder sont des solutions d'ingénierie structurelle qui attendent d'être reconnues, lol.

Et nous avons appris qu'une idée ambitieuse ne nécessite pas un budget énorme pour mériter d'être prise au sérieux. Vesper est faite de ~30 $ de composants et de fournitures de bureau. La vision derrière ne l'est pas.

Ce qui vient ensuite pour les Lunettes Vesper

Écholocation stéréo HRTF. Deux capteurs, audio binaural, repères spatiaux directionnels (en explorant les dernières conceptions, technologies et recherches en écholocation humaine et en cartographie du signal spatial en signal auditif). C'est ce qui transforme Vesper d'une alarme de proximité en un véritable système d'écholocation. Des recherches du Smith-Kettlewell Eye Research Institute montrent que les personnes aveugles peuvent localiser des sources sonores avec une précision inférieure à 5 degrés — Vesper leur donnerait un sonar synthétique qui se connecte directement à cette capacité et l'amplifie directement.

Couche de navigation haptique. Associer les données de distance de Vesper à une grille vibrotactile sur le cadre des lunettes permettrait aux utilisateurs aveugles de naviguer dans des applications à écran tactile à l'aide de gestes de tête et de saisie de proximité — sans aucun retour visuel requis. Nous pensons à cela comme à un curseur spatial.

Mode de détection magnétique + électromagnétique. Intégrer un capteur à effet Hall et un simple scanner RF permettrait aux utilisateurs de « voir » le paysage électromagnétique — localiser leur téléphone par son signal, trouver un objet étiqueté dans un sac, détecter la présence d'appareils électroniques actifs à proximité. Pour une personne aveugle dans une mégapole de 2050 pleine d'infrastructures intelligentes, cela pourrait être transformateur. Révolutionnaire, même.

Amélioration des matériaux. Le boîtier en carton serait remplacé par un châssis imprimé en 3D en PLA recyclé léger, conçu en collaboration avec la communauté d'utilisateurs. La charnière en pince binder serait remplacée par une variante standard de l'industrie.

Plateforme ouverte. Le firmware et l'application de Vesper sont conçus pour être open source. L'espace du matériel d'accessibilité est gravement sous-financé, et nous pensons que la meilleure voie à suivre est une communauté qui peut créer des modes, partager des profils de calibrage et itérer plus vite qu'une seule équipe ne peut le faire.

Le nom Vesper signifie « étoile du soir » — l'étoile qui apparaît en première lorsque la lumière s'estompe ; c'est aussi une contraction du latin pour chauve-souris, « vespertillo ». Ça nous a semblé juste.

Built With

• android-studio
• arduino
• bluetooth
• c++
• claude-code