DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BASTÓN CON SISTEMA ULTRASÓNICO PRODUCIDO POR UN MICROCONTROLADOR PIC16F84 PARA NIÑOS INVIDENTES Y DÉBILES VISUALES

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(2) INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA. Tesis Diseño y construcción de un bastón con sistema ultrasónico producido por un microcontrolador PIC16F84 para niños invidentes y débiles visuales. Que para obtener el título de: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica Presenta ROCÍO ÁVILA GUTIÉRREZ. Asesores Metodológico: M. en C. Jesús Enrique Urbano Noriega Técnico: Ing. Hugo Jorge Macías Palacios.

(3) INDICE GENERAL PÁGINAS Objetivo………………………………………………………………………............I Justificación………………………………………………………………………….II Resumen....………………………………………………………………….............III Abstract……………………………………………………………………………….IV Índice Capitulado ……………………………………………………………………V Índice de figuras, gráficas y tablas…………………………………………………VI Introducción…………………………………………………………………………..VII Capítulo I Contexto Histórico de los equipos de ayuda para invidentes. en México.............................................................................................................1 Capítulo II Análisis de elementos constitutivos del bastón electrónico………….21 Capítulo III Diseño y pruebas del prototipo del bastón…………………………..32 Capítulo IV Viabilidad económica del proyecto…………………………………..40 Siglas empleadas………………………………………………………………………45 Glosario………………………………………………………………………………….46 Referencias Bibliográficas…………………………………………………………….47 Anexos…………………………………………………………………………………...48.

(4) Dedicatoria A mis queridos padres: Marcos y Rosy que han sido la mejor de las bendiciones que Dios me ha podido regalar.. A mi hermosa Abuelita: Tere, por todo lo maravillosa que fue, al entregarme parte de su vida y cariño para mi formación entera, y ser lo que ahora soy.. A mí querido hermano: Marcos, por su tolerancia y apoyo.. Al amor de mi vida: Hugo, por toda su paciencia, por su apoyo Incondicional , porque sin ti , hubiera sido muy complejo culminar en un éxito, TE AMO..

(5) Agradecimiento. Agradezco profundamente a: Ing. Hugo Jorge Macías Palacios Dr. Roberto Linares y Miranda Lic. Ma. Celina Díaz Barriga y Martínez Ing. Ma. Susana Martínez Morales Dr. Ricardo Salvador Meneses González Dr. Roberto Baca Arroyo M. en C. Jesús Enrique Urbano Noriega Dr. Raúl Ruiz Meza. Los profesores antes mencionados, fueron esenciales en mi carrera pues supieron motivarme para seguir adelante, me enseñaron cada uno con su propia filosofía a nunca derrotarme, gracias por enseñarme a confiar en mí misma, y por todo el conocimiento que pudieron transmitirme con el corazón entero, para que el rigor de la ciencia y la tecnología llegará a mi vida y a mi formación, todo con el fin de llegar a ser una gran ingeniera..

(6) Objetivo General. Diseñar un bastón electrónico para niños invidentes y débiles visuales. con edades. mayores a cinco años, brindando una ayuda en su discapacidad para promover: movilidad, un grado de autoconfianza e integración en la sociedad.. Objetivos Secundarios . Elaboración de un manual de uso del bastón para niños invidentes.. . Desarrollo a futuro de una microempresa.. . Estudio socioeconómico de las necesidades de los niños invidentes y débiles visuales en México.. I.

(7) Justificación De acuerdo con cifras del INEGI1, la población de ciegos y débiles visuales en México es de 1, 292,201 personas. Por lo que es un problema grave ya que según el “Censo de Población y Vivienda 2012”, se ubica como la segunda causa de discapacidad en el país. Por lo que se presenta este trabajo; Un “Bastón” diseñado con características electrónicas; Útil, económico, y resistente. Siendo innovador, ya que no existen bastones en el país, que brinden estas particularidades al sector infantil invidente y con debilidad visual.. 1 Instituto Nacional de Estadística Geográfica e Informática.. II.

(8) Resumen En este escrito se pretende contribuir con el manejo social y económico. de niños. invidentes y de baja visión en México, así como mejorar los intentos de bastones electrónicos que se han creado en el mundo, se puede decir que muchos proveedores han olvidado al sector infantil invidente por lo que el objetivo principal es implementar un dispositivo electrónico “bastón” que permita contribuir a un buen manejo de la discapacidad visual en el país y promover la autoconfianza del niño y su mejor integración a la sociedad. En el Capítulo I se menciona el entorno histórico y cultural que han tenido los invidentes a través del tiempo, como eran los instrumentos que utilizaban para adaptarse a la sociedad, técnicas e indicaciones de uso para el bastón blanco , así como los accesorios que existen en la actualidad para ayudar a la población que sufre alguna discapacidad visual. En el Capítulo II se presenta un análisis de los elementos constitutivos del bastón electrónico, se menciona el porqué de la elección de los dispositivos, sus características principales, ventajas y desventajas. En el Capítulo III se refiere al diseño del dispositivo junto con el resultado de las pruebas de funcionalidad, así como la elaboración bloque por bloque de cómo se fue creando. En el Capítulo IV se describe la viabilidad económica que existe para la elaboración del bastón electrónico con sistema ultrasónico en México, con la representación de graficas y estadísticas que revelan su costo en comparación con otros dispositivos similares en funcionalidad y que tan factible puede llegar a ser su comercialización.. III.

(9) Abstract The present paper must by objectives make a fast description of the role that the blindness in Mexico, as well as the attempts of electronics canes improvements that have developed the producers in the world. It is possible to be said that there are many vendors that have forgotten the blindness child sector , considering that the principal objective is to show a electronic device “cane” that allow to contribute to the cause of visual impediment in the country, and to promote the child self-confidence and society integration. In the Chapter I is shower the history and cultural environment that the blindness people have had through the years, how was the instruments that they use to be adapter to the society, trainer´s and indications of use for the white cane, just like the accessories that is in the moment for help to people that suffer some visual impairment. In the Chapter II is present one analysis of the constituent elements of the electronic cane, is shower the why of the election of the devices, their principal characteristics, vantages and disadvantages. In the Chapter III it means the design of the device together with the results of the functionality proves just like the elaboration block to block of how is making. In the Chapter IV is describe the economic viability that is in the moment for the elaboration the electronic cane with ultrasonic system in Mexico, through the representation graphics and statistics that show the cost in compared to others devices that have similitude in functionality and how factible to became it commercialization.. IV.

(10) Índice Capitulado. PÁGINAS. Capítulo I Contexto Histórico de los equipos de ayuda para invidentes. en México..........................................................................................................1 1.1 Entorno histórico y cultural del bastón………………………………………..1 1.2 Tipos de ceguera en México…………………………………………………...6 1.3 Desarrollo de la discapacidad de invidentes en el Mundo y en México…..9 1.4 Acontecimientos importantes con los niño con debilidad visual…………...12 1.5 Despertar el interés de los niños invidentes por el uso del bastón………..17 1.6 Accesorios de ayuda para invidentes…………………………………….......19 Capítulo II Análisis de elementos constitutivos del bastón electrónico………...20 2.1 Tipos de sensores ultrasónicos………………………………………………...21 2.2 Ventajas y desventajas de los sensores ultrasónicos………………………..22 2.3 Elección de sensor ultrasónico…………………………………………………23 2.4 Descripción general del sistema………………………………………………..26 2.5 Diagrama a bloques del sistema ultrasónico…………………………………..27 2.6 Microcontrolador PIC16F84 y su programación………………………………28 2.7 Configuración del ISD ……………………………………………………………31 Capítulo III Diseño y pruebas del prototipo del bastón…………………………..32 3.1Descripción del funcionamiento del sistema……………………………………32 3.2 Diseño del Sistema ultrasónico………………………………………………….33 3.3 Pruebas de funcionalidad del sistema ultrasónico en simulador…………….34 3.4 Pruebas de campo de funcionalidad del sistema ultrasónico………………..36 Capítulo IV Viabilidad económica del proyecto………………………………….40 4.1 Técnicas de aprendizaje en el uso del bastón…………………………………40 4.2 Indicación del uso del bastón blanco……………………………………………43 4.3 Estudio económico del sistema ultrasónico…………………………………….44.

(11) Índice de figuras, gráficas, y tablas Capítulo I. PÁGINAS. En el capítulo 1 se encuentran las figuras siguientes: Fig.1 Luis Vives 1492-1540……………..…………………………………………..2 Fig.2 Girolamo Cardan 1501-1576…………………………………………………2 Fig.3 Valentín Haüy 1745-1822…………………………………………………….2 Fig.4 Sistema de Sonografía………………………………………………………..3 Fig.5 Maquina para escritura Braille……………………………………………….5 Fig.6 Bastón Blanco o Hoover……………………………………………………...5 Fig.7 Anatomía del ojo………………………………………………………………7 Fig.8 Relación de distancia y objeto para determinar agudeza visual…………9 Fig.9 Niños invidentes del Instituto para Ciegos y débiles Visuales “Ezequiel Hernández Romo” jugando Fútbol……………………………………14. Capítulo II En el capítulo 2 se encuentran las siguientes figuras: Fig.10 Diagrama funcionamiento básico del sensor ultrasónico……………….14 Fig.11 Sensor ultrasónico HC-SR04………………………………………………23 Fig.13 Circuito para la caracterización del sensor……………………………….24 Fig.14 Vista frontal y trasera del transductor HC-SR04…………………………25 Fig.15 Diagrama a Bloques del Bastón…………………………………………...27 Fig.16 Programador para ISD1420P……………………………………………....31.

(12) Capítulo III En el capítulo 3 se encuentran las siguientes figuras: Fig.17 Diagrama del funcionamiento del sistema del bastón………………….32 Fig.18 Diagrama Eléctrico del Bastón con sistema ultrasónico……………….33 Fig.19 Simulación funcionamiento del Sensor HC-SR04…………………….34 Fig.20 Conexión de Microcontrolador con Sensor HC-SR04………………….35 Fig.21 Bastón con Sistema Ultrasónico………………………………………......35 Fig.22 Patrón de radiación del Sensor HC-SR04……………………………….36 Fig.23 Forma de Hacer el montaje del equipo…………………………………...37 Tabla1 Respuesta del transductor de 2cm a 500cm……………………………38 Fig.24 Respuesta del Sensor………………………………………………………39. Capítulo IV En el capítulo 4 se encuentran las siguientes figuras: Fig.25 Técnica Diagonal con Bastón………………………………………………40 Fig.23 Técnica Rítmica con Bastón………………………………………………...41 Fig.24 Indicaciones de cómo usar el bastón para niño invidente……………….43.

(13) Introducción El siguiente trabajo tiene como objetivo presentar una opción diferente para el sector infantil invidente contribuyendo con el diseño de un dispositivo electrónico “bastón” que permita auxiliar a los niños invidentes y débiles visuales en México. Tradicionalmente la selección de un instrumento para los invidentes era con el famoso bastón blanco, e incluso con perros domesticados para tal fin, sin embargo con el tiempo ha avanzado la tecnología por lo que se busca. brindar una ayuda más funcional y. actualizada. Dichos aspectos se exteriorizan en cuatro capítulos y cada uno de ellos manifiestan contenidos como la ceguera en México, su historia y desarrollo que ha tenido para el sector infantil, la innovación y propuesta de un diseño electrónico en un bastón, pruebas de funcionalidad, características del funcionamiento y manejo del dispositivo. Además se analiza un estudio económico de su viabilidad en el país, del mismo modo se sintetiza los conocimientos con respecto al problema de adaptación e integración social de niños invidentes o débiles visuales en México. Toda esta información ha sido la más acertada para llevar a cabo con eficacia el cumplimiento de los objetivos planteados en la propuesta del dispositivo.. VII.

(14) CAPÍTULO I Contexto Histórico de los equipos de ayuda para invidentes en México En este capítulo se presenta como ha sido la evolución en los equipos que utilizan personas con diferentes discapacidades visuales y como se ha brindado la ayuda a los niños invidentes en México.. 1.1 Entorno histórico y cultural Se tienen registros sobre la presencia de ciegos en civilizaciones tan antiguas como Grecia, Egipto y Mesopotamia, en donde la mayor parte del tiempo se les asociaba al limosneo siendo muy pocos los que alcanzaban cierto realce social. Sin embargo después de la Segunda Guerra Mundial, en un hospital de Estados Unidos en donde se llevaba a cabo un programa de rehabilitación para ciegos veteranos, el sargento Richard Hoover (quien se desempeñaba como Director de Rehabilitación Física, Orientación y Recreación) observa que los ciegos se movían con pesados y cortos bastones (tramos de palo…) que les servían como soporte pero que les brindaban poco apoyo a la hora de anticipar obstáculos. Ante tal situación diseñó un bastón largo, liviano, que les permitió desplazarse en una forma más autónoma y segura. Con anterioridad a este evento las personas sin vista se movilizaban con perros, varas o una persona que funcionaba como lazarillo.. 1.

(15) Es por ello que el “Club de Leones de Toronto, Canadá”, instituye el día 15 de octubre como el día del Bastón Blanco, emblema de la posibilidad de independencia de la persona ciega. Es de gran importancia mencionar que a lo largo de las épocas se han encontrado varios españoles como: Luis Vives, Blas Antonio de Cevallos, Fray Luis de Olod , italianos como: Girolamo Cardan, Francesco Rampazzetto, Francesco Lana y franceses como: Valentín Haüy, y Chales Barbier interesados en la enseñanza de los ciegos .. Fig.1 Luis Vives. Fig.2 Girolamo Cardan. 1492-1540. 1501-1576. Fig.3 Valentín Haüy 1745-1822. Pero en 1821, cabe destacar que el capitán de artillería Charles Barbier, dio un paso más adelante para su época, pues fue el inventor de un modelo de escritura basada en seis puntos colocados en una línea recta, un modelo de escritura nocturna pensado para el ejército y que deberían leerse al tacto evitando así que el enemigo viera una luz que convertía al combatiente en un blanco seguro, sistema al cual Barbier puso por nombre el de “sonografía”.. 2.

(16) 1 2 3 4 5 6. 1. 2. 3. 4. 5. 6. A An B P L Oi. I In D T M Oin. O On G Q N ian. u un j ch r ien. é eu v f gn ion. è ou z s ll ieu. Fig.4 Sistema de Sonografía Pensando de buena fe, en la ambivalencia de dicho sistema, Barbier lo presento en la escuela de París, y uno de los personajes que mas puso interés en él resultó ser el joven alumno ciego Luis Braille, al descubrir un tiempo más tarde que basada en aquella misma idea se podía desarrollar otra similar pero mucho más práctica. Braille tardo ocho años más en mejorarlo y desarrollarlo, por lo que en 1829, lo presenta ante su propio colegio como un avance hacia el aprendizaje de la lectoescritura del invidente. Por lo que desde 1825, Louis Braille ideó su sistema de puntos en relieve, las personas ciegas han contado con una herramienta válida y eficaz para leer, escribir, componer o dedicarse a la informática. El sistema braille no es un idioma, sino un alfabeto. Con el braille pueden representarse las letras, los signos de puntuación, los números, la grafía científica, los símbolos matemáticos, la música, etc. El braille suele consistir en celdas de seis puntos en relieve, organizados como una matriz de tres filas por dos columnas, que convencionalmente se numeran de arriba a abajo y de izquierda a derecha. La presencia o ausencia de puntos permite la codificación de los símbolos. Mediante estos seis puntos se obtienen 64 combinaciones diferentes.. 3.

(17) La presencia o ausencia de punto en cada posición determina de qué letra se trata. Puesto que estas 64 combinaciones resultan claramente insuficientes, se utilizan signos diferenciadores especiales que, antepuestos a una combinación de puntos, convierten una letra en mayúscula, número o nota musical. En el braille español, los códigos de las letras minúsculas, la mayoría de los signos de puntuación, algunos caracteres especiales y algunas palabras se codifican directamente con una celda, pero las mayúsculas y números son representados además con otro símbolo como prefijo. Existen signografías2 braille para representar taquigrafía (generado con una máquina que marca los puntos sobre una cinta de papel) y para representar notaciones matemáticas, también llamado Código Matemático Unificado, y musicales. Con la introducción de la informática, el braille se amplió a un código de ocho puntos, de tal manera que una letra individual puede ser codificada con una sola celda, pudiendo representar una celda cualquier carácter ASCII. Las 256 combinaciones posibles de los ocho puntos están codificadas según el estándar Unicode. Por lo que la introducción de las Tecnologías de Acceso a la Información ha generado una necesidad de establecer nuevas signografías sobre informática y electrónica publicadas por la CBE en enero de 2009. Reproducido usando una plancha y un punzón, de forma que cada punto sea generado desde el dorso de la página, escrito en una imagen a la inversa (como la que se obtiene al mirar por un espejo), hecho a mano o impreso con una máquina de escribir braille, por una impresora braille conectada a una computadora, o mediante un dispositivo braille.. 4 2. Consultar Glosario.

(18) Fig. 5 Maquina para escritura Braille El uso del bastón se remonta al inicio de las culturas; el hombre lo usaba como una extensión de su propio cuerpo para facilitar su tránsito en lugares inhóspitos y la realización de sus tareas cotidianas. En algunos otros casos era usado como símbolo de autoridad, respeto, jerarquía, edad, discapacidad, etc. A través del tiempo, dicha herramienta ha evolucionado hasta convertirse en un instrumento de apoyo e identificación para las personas con dificultades visuales significativas; asegurando la libertad y autonomía en su participación sociocultural y laboral dinámica que responda a las necesidades personales, familiares y de la comunidad en la que viven. Actualmente no todos los países han establecido de forma oficial los lineamientos para el uso del Bastón Blanco repercutiendo en los costos y posibilidades de su obtención, ya que pocas. empresas nacionales se. interesarían en fabricarlos.. Fig.6 Bastón Blanco o Hoover. 5.

(19) Existe una gran variedad de modelos de bastones, los más comunes y utilizados son el bastón largo o de Hoover, generalmente se fabrica con tubos de aluminio hueco recubierto con material plástico. En el extremo inferior tiene una puntera metálica recambiable y en el superior un mango que idealmente debe ser de goma para facilitar la toma. Puede ser rígido o plegable. Este último modelo trae en. su interior un elástico grueso que posibilita su plegado. generalmente en cuatro tramos, es más durable y transmite mejor las sensaciones táctiles mientras que el plegable se destaca por su portabilidad siendo ideal para quien no necesita usarlo de forma permanente , el bastón blanco es una vara alargada que identifica a las personas ciegas y les sirve de guía para desplazarse de manera autónoma por la vía pública.. 1.2 Tipos de Ceguera en México La limitación visual se clasifica en dos grandes grupos:. Ceguera 3: Es la ausencia de percepción de luz es decir, que el niño o la niña no pueden ver nada.. Baja visión 4: Es la disminución de agudeza visual (cantidad de visión que tiene una persona) y/o campo visual (el espacio que los ojos pueden ver sin moverlos), que no puede corregirse por medio de gafas, lentes de contacto, medicamentos o cirugía. Estas personas pueden emplear ayudas especiales como lupas, o telescopios, entre otros, lo que les permitan aprovechar mejor su visión. La visión es un sentido que nos proporciona el 80% de la información del mundo exterior, de una manera sintetizada es decir , de una manera rápida y total. 6 3,4 Consultar glosario..

(20) Esta información llega a la corteza a través de un complejo mecanismo formado por el aparato visual que comprende el ojo, las vías nerviosas de conducción, y los centros nerviosos corticales y subcorticales. Una persona con trastorno visual presenta una alteración en las estructuras mencionadas o en la función de los órganos visuales, cualquiera sea la causa o el grado de deficiencia visual.. Fig.7 Anatomía del ojo Un niño con trastorno visual aprenderá a vivir en un mundo donde los sonidos, los olores, la textura o las formas que percibe son de forma diferente para el resto de personas. Existen diversos casos de ceguera, como la ceguera congénita, o los bebes que pierden la vista al poco tiempo de nacer, los que presentan alteraciones visuales estructurales o patológicas, enfermedades progresivas que producen ceguera en la infancia o ceguera repentina ya sea por accidentes o traumatismos. La sociedad juega un papel importante en la vida de un niño con ceguera, ya que somos nosotros quienes debemos hacer que el pequeño se sienta integrado, considerado y respetado. 7.

(21) Existen distintos criterios de clasificación de la ceguera, por ejemplo, la clasificación de Pierre Henry: Deficientes visuales absolutos o de nacimiento Deficientes visuales de nacimiento operados Deficientes visuales con percepciones luminosas débiles Deficientes visuales que han pasado de videntes a ciegos Deficientes visuales que han pasado de videntes a semiciegos Deficientes visuales que han pasado de semividentes a ciegos Por otra parte también está la clasificación hecha por Delfour: Poca afectación: agudeza visual entre 5/10 y 3/10. Mayor afectación: agudeza visual entre 3/10 y 1/20. Grave afectación y amenaza de ceguera: agudeza visual entre 1/20 y 1/50. Ceguera Absoluta: agudeza visual por debajo de 1/50. Para comprender esta clasificación es necesario explicar qué es la agudeza visual y los criterios para calcularla.. 8.

(22) La agudeza visual es el grado de resolución del ojo. Es la capacidad para discriminar entre dos estímulos o elementos visuales distintos dando como resultado el grado de agudeza visual. Se calcula de la siguiente manera:. ...(1) Siendo A la distancia a la que se distingue un objeto y B la distancia a la que hay un grado en el ángulo formado por los ojos al mirar hacia ese objeto.. Fig.8 Relación de distancia y objeto para determinar agudeza visual. 1.3 Desarrollo de la discapacidad de invidentes en el Mundo y en México En términos mundiales, el 80% de los casos de discapacidad visual son prevenibles o curables. En los últimos 20 años, se han alcanzado mejoras en esferas como las que siguen:  Implantación, por los gobiernos, de programas para la prevención y el control de la discapacidad visual.  Incorporación paulatina de los servicios de oftalmología en los sistemas de atención primaria y secundaria, con énfasis en la prestación de servicios accesibles, asequibles y de alta calidad.. 9.

(23)  Organización de campañas de sensibilización, por ejemplo en el marco de la educación escolar.  Fortalecimiento de los lazos de asociación internacionales, con la participación del sector privado y la sociedad civil. Según se desprende de los datos correspondientes a los últimos 20 años, se han logrado en muchos países notables progresos en lo que respecta a la prevención y el tratamiento de las discapacidades visuales. Se observa asimismo una drástica reducción de la ceguera relacionada con la oncocercosis, fruto de la importante disminución de la carga de morbilidad asociada a esta enfermedad. Estos logros se han obtenido gracias a una serie de alianzas internacionales muy fructíferas. Cabe citar a modo de ejemplos concretos el caso de Ghana y Marruecos, que han notificado la eliminación del tracoma (en 2010 y 2007, respectivamente). En Brasil se ha ido facilitando desde hace más de diez años servicios de atención oftalmológica a través del sistema nacional de seguridad social. Desde 2009, China ha invertido más de 100 millones de dólares en intervenciones de cataratas. En el último decenio, Omán ha integrado plenamente la prestación de servicios de oftalmología dentro del sistema de atención primaria, y la India, viene asignando desde 1995 fondos a la prestación de servicios de atención oftalmológica para las personas más pobres, a nivel de distrito. La OMS. 5. coordina las iniciativas internacionales en favor de la reducción de las. discapacidades visuales. Su función consiste en:. 10 5 Organización Mundial de la Salud.

(24) . Elaborar políticas y estrategias para la prevención de la ceguera.. . Proporcionar asistencia técnica a los Estados Miembros y los asociados.. . Hacerse cargo de la labor de evaluación y seguimiento de los programas.. . Coordinar las alianzas internacionales. La OMS aprobó en 2009 el Plan de acción para la prevención de la ceguera y la discapacidad visual, 2009-2013, a modo de hoja de ruta para los Estados Miembros, la Secretaría de la OMS y los asociados internacionales. La labor de la OMS en este ámbito se centra en reforzar los esfuerzos desplegados a nivel nacional y de países para la eliminación de la ceguera evitable, ayudar a los dispensadores nacionales de atención sanitaria a tratar las enfermedades oculares, ampliar el acceso a los servicios oftalmológicos y expandir las intervenciones de rehabilitación para personas con discapacidad visual residual. Se otorga especial importancia a la creación y el fortalecimiento de los sistemas de salud. La OMS dirige una alianza internacional integrada por gobiernos, representantes del sector privado y organizaciones de la sociedad civil que persigue la eliminación mundial del tracoma causante de ceguera para 2020. En 2004 la OMS inició una colaboración con la Asociación Internacional de los Clubes de Leones para crear una red mundial formada por 35 centros, de 30 países, dedicados a la lucha contra la ceguera infantil. En estos centros, se ha atendido ya a más de 100 millones de niños, que han podido conservar o recuperar la vista gracias a intervenciones quirúrgicas o de salud pública. En respuesta a la creciente carga de enfermedades oculares crónicas, la OMS ha empezado a elaborar una serie de medidas y directrices referidas a la retinopatía diabética, el glaucoma, la degeneración macular asociada a la edad y los errores de refracción. 11.

(25) Por último, con el fin de respaldar la consolidación de sistemas integrales de atención oftalmológica, la Organización facilita a los Estados Miembros apoyo técnico en materia de salud pública y vigilancia epidemiológica.. 1.4 Acontecimientos importantes con los niños invidentes y con debilidad visual El Consejo Nacional de Fomento Educativo 6 ha asumido el reto de brindar atención educativa a los niños con discapacidad, conforme al principio de equidad que significa dar respuesta diferenciada a las necesidades de cada niño, para que logren el mejor desempeño de acuerdo con sus habilidades y capacidades; este principio también se aplica en la vida familiar, la comunidad, el trabajo, la diversión y el deporte. Se trata de aplicar inclusión, es decir, ofrecer las mismas oportunidades de participación que tienen los otros niños de la comunidad; también los mismos derechos y obligaciones. Así mismos se les ofrece a los niños invidentes o de baja visión apoyos, que son recursos y estrategias organizadas para influir en el desarrollo, la educación, intereses y bienestar personal, que mejoran el funcionamiento de cada persona en los contextos familiar, educativo y social. Abarcan actividades que corresponden a la diversidad de los niños con discapacidad visual y pueden prevenir de diferentes disciplinas y áreas de rehabilitación (educación, familia, empleo, medicina, psicología y vida en la comunidad). El concepto de apoyo se relaciona con la distancia entre los problemas que una persona resuelve de manera independiente y los que debe resolver con ayuda. Así mismo, se encontraron dos fuentes de apoyos:. 12 6 CONAFE Consejo Nacional de Fomento Educativo en México.

(26) 1. Los apoyos naturales. Que son recursos y estrategias por personas dentro de su propio ambiente y que posibilitan resultados personales y de rendimiento deseado. 2. Apoyos de Servicio, Son proporcionados por trabajadores de instituciones de salud, educativa, de rehabilitación o de desarrollo social, y organismos no gubernamentales de la sociedad civil. Fútbol para niños invidentes y débiles visuales El Fútbol para ciegos y débiles visuales que comenzó como un juego de patio de recreo para los niños en edad escolar en las escuelas especiales para los discapacitados visuales. Ahora se ha convertido en uno de los deportes más populares para las personas con discapacidad visual en todo el mundo. El juego se recogió en varios países, cada uno juega de acuerdo con las costumbres locales (bolas y diferentes tonos, las normas varían de un país a otro). Muchos países, como España y Brasil, establecieron campeonatos nacionales, y pronto los países comenzaron a organizarse los primeros partidos internacionales amistosos. Blind fútbol – o fútbol sala, como también se le conoce – se unieron al redil IBSA7 en 1996, cuando se tomó la decisión de crear una subcomisión de fútbol sala. La primera tarea del comité fue la creación de normas internacionalmente reconocidas y aprobadas. Con un conjunto de normas, el primer Campeonato de Europa de IBSA se celebraron en 1997 en Barcelona, España, y el primer Campeonato Americano se llevó a cabo en Asunción en Paraguay. Desde entonces funcionario regional IBSA y campeonatos mundiales se celebran regularmente y torneos amistosos internacionales como la Copa IBSA son una característica regular en el calendario de futbol para ciegos. IBSA tiene dos tipos de fútbol – B1 para los futbolistas que son completamente ciegos, y B2/B3 para los jugadores que están con deficiencia visual. 13.

(27) . B1 fútbol se ha convertido en uno de los principales deportes del programa de los Juegos Paralímpicos después de su debut en los Juegos de Atenas 2004.. Esto fue reconocido en los últimos Juegos Paralímpicos de Londres 2012, cuando el número de equipos participantes aumentó de seis a ocho. Brasil ganó el torneo paralímpico y la medalla de oro por tercera vez consecutiva, derrotando a Francia por 2-0 en la final. El futbol para ciegos cuenta con el apoyo de la UEFA 8 por sus actividades de desarrollo en Europa.. Fig.9 Niños invidentes del Instituto para Ciegos y débiles Visuales “Ezequiel Hernández Romo” jugando Fútbol.. Software educativo para niños ciegos y débiles visuales “El caracol Serafín” es un juego didáctico multimedia especialmente elaborado para niñas y niños con ceguera o deficiencia visual por la Organización Nacional de Ciegos Españoles (ONCE).. 14 7 IBSA (por sus siglas en Inglés) Federación Internacional del deporte para ciegos, 8 (por sus siglas en inglés) Unión Europea de las Asociaciones de Fútbol, 8ONCE Organización Nacional de Españoles Ciegos..

(28) El programa consta de un cuento interactivo, en cuatro capítulos, y de 17 juegos con los que podrán disfrutar, por su carácter lúdico y motivador, los alumnos de educación infantil y primer ciclo de educación primaria.. México que tiene para los niños invidentes y con debilidad visual Uno de los pocos museos que atienden a personas con discapacidad visual de manera cotidiana es el Museo de la Luz (UNAM) en la Ciudad México, donde desde hace varios años se ofrecen talleres de ciencia sobre los fenómenos de la luz y otros temas de física, los cuales han sido especialmente diseñados con actividades lúdicas y materiales adecuados para personas con discapacidad visual. Inspirados por esta labor y para dar respuesta a necesidades particulares en la comunidad, en CINVESTAV también reflexionó sobre el compromiso que les corresponde tener para contribuir a la educación en ciencias de poblaciones vulnerables. Es así que en colaboración con el propio Museo de la Luz y apoyo del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato, iniciaron el desarrollo de un programa innovador para crear propuestas de métodos y materiales táctiles tridimensionales para la enseñanza de la biología a niños con discapacidad visual o sin ella. En esta tarea ha participado un equipo multidisciplinario de investigadores y divulgadores de la ciencia, artistas plásticos, diseñadores gráficos, pedagogos y especialistas en la discapacidad visual pertenecientes a diferentes instituciones de educación en México. De esta manera, se han obtenido materiales que cumplen con requisitos de calidad, exactitud científica y utilidad didáctica para facilitar el aprendizaje por medio de la percepción háptica. Los productos logrados como resultado de esta peculiar interacción entre ciencia, educación y arte versan sobre temas selectos de biología y física, tales como la forma y estructura de las células, virus, bacterias, hongos, órganos y tejidos de plantas y animales, sexualidad humana y fenómenos de la luz, entre otros. 15.

(29) Con estos materiales y estrategias metodológicas adecuadas basadas en actividades multisensoriales, se han impartido talleres de biología para alumnos con o sin discapacidad visual en varios estados de la República y en los Estados Unidos, así como cursos de desarrollo profesional para profesores de educación especial y docentes en general. Su experiencia ha sido altamente gratificante para todos quienes participan en el proyecto, particularmente al encontrar aún presentes en los niños y jóvenes la curiosidad por los temas científicos, la motivación por indagar y la capacidad de maravillarse por lo que descubren. Además de los programas mencionados, a lo largo de los últimos años han surgido otros esfuerzos aislados en algunas ciudades de la República (Zacatecas, Morelia, Tijuana) que aunque valiosos por el carácter innovador, requieren formalizarse y ser ofrecidos de manera continua en instituciones educativas que los respalden.. 16.

(30) 1.5 Despertar el interés de los niños invidentes por el uso del bastón. En la educación del niño con discapacidad visual, al igual que en la educación en general, la familia juega un papel crucial. Desde la experiencia de Instituciones de apoyo y formación para invidentes, los padres de niños con discapacidad visual con frecuencia ponen un empeño especial en apoyar las necesidades educativas de sus hijos y lo hacen de múltiples maneras, desde la búsqueda y adaptación de recursos (juguetes, materiales didácticos, clases adicionales, etc.), hasta la elaboración de materiales (maquetas, gráficos táctiles, traducción de libros a Braille) por ellos mismos. Escuelas de educación especial con prácticas exitosas que guían la participación de los padres de familia de manera importante ya que con la guía de los docentes, los padres elaboran materiales didácticos, colaboran en la traducción de libros al Braille y participan en las actividades educativas y de desarrollo social y psicológico del niño, creando un ambiente de sostén que tiene un efecto sumamente favorable en la de los niños. Existe un Proceso de Adquisición de la Orientación y Movilidad en los niños con discapacidades visuales, por lo que la actividad corporal es un elemento indispensable y básico que se pone en juego cuando el niño o niña exploran y tienen contacto físico con su entorno. •. La orientación, se construye cuando, a partir de saber quiénes somos, podemos. identificar dónde nos encontramos ubicados en un momento determinado y hacia dónde queremos ir. •. La movilidad, por su parte, se vincula con el adecuado desplazamiento y traslado. de un lugar a otro.. 17.

(31) Con las niñas y los niños ciegos o con baja visión es necesario promover permanentemente su interés por explorar su ambiente ya que para ellos, el mundo puede resultar confuso e impredecible. Por esta razón, las ayudas y la diversificación de estrategias que despliegue el o la docente se constituyen en el medio por el cual van a adquirir aprendizajes significativos y a desarrollar competencias para la orientación y la movilidad que les ampliarán sus oportunidades de participación con autonomía. Adquirir saberes y habilidades para la movilidad y la orientación, implican el desarrollo del esquema corporal, de la lateralidad y ubicación espacial y de la representación mental por asociación que adquiera el niño. En el uso del bastón, existen dos técnicas de orientación (con y sin el uso de auxiliares): 1. La determinación de puntos de referencia e información que van a representar pilares básicos en los que la alumna o alumno se apoyarán para su orientación. Estos puntos de referencia pueden ser objetos, sonidos, olores o indicadores táctiles que es posible identificar por su permanencia en el tiempo y el espacio. 2. Las técnicas de protección, permiten al niño invidente desplazarse de manera independiente en espacios interiores de la casa o la escuela, es decir, en lugares conocidos, protegiendo su cuerpo a partir de la identificación de obstáculos altos o bajos con el dorso de la mano hacia afuera y poder evitarlos antes de que le puedan causar algún daño. En el afán de facilitar a las personas ciegas o con debilidad visual el desarrollo de actividades de la vida cotidiana, es necesario implementar estrategias específicas que les permitan conocer el mundo mediante el despliegue de todas sus posibilidades sensoriales, perceptuales y verbales, lo cual incluye el reconocimiento de las características físicas de diversos ambientes naturales y sociales.. 18.

(32) 1.6 Accesorios de ayuda para invidentes. Los avances tecnológicos destinados a los deficientes visuales se agrupan dentro del término Tiflotecnología, que hace referencia al conjunto de técnicas, conocimientos y recursos que van destinados a proporcionar a ciegos o deficientes visuales de los medios necesarios para la utilización de la tecnología, favoreciendo su autonomía personal e integración social, laboral y educativa. En el sector de ciegos es fundamentalmente la ONCE, a través de la unidad tiflotecnica (UTT), quien se encarga de la evaluación, importación, distribución, y reparación de este tipo de material. Los sistemas tiflotecnicos pueden clasificarse en sistemas autónomos y sistemas de acceso y estos, a su vez se pueden clasificar en visuales, táctiles, y audibles, en función del canal de acceso a la información. Se presentará una pequeña revisión de las ayudas o apoyos a continuación: 1. Ayudas y técnicas - Bastones (bastón símbolo, guía y bastón largo) y accesorios para la orientación y movilidad. - Punta y punzón, es una regleta con orificios y un punzón que realizan perforaciones en la hoja y se emplea en la escritura manual en Braille.. - Máquina Perkins: es una máquina mecánica de escribir en braille, que dispone de teclado donde cada letra corresponde a cada uno de los seis puntos del Braille.. 19.

(33) - Equipos de grabación: es una grabadora de cuatro pistas ampliando la duración de las cintas para grabación y reproducción. - Brújula sonorosa: es una brújula con un altavoz en español o portugués, que se utiliza para la orientación. - Agenda digital: es un equipo portátil grabador/reproductor digital de mensajes. Se utiliza para la toma rápida de mensajes y notas breves. 2. Ayudas ópticas - Lupas con luz incorporada al lente. -Lupas sin luz. - Prismáticos binoculares y telescopios que permiten agrandar los objetos distantes. - Telescopios monoculares o binoculares incorporados, para ver desde lejos hasta la distancia de lectura. - Expansores del campo de visión. - Lentes para gran amplificación. -. Gafas. prismáticas. para. leer. acostado. o. ver. la. televisión.. - Filtros de luz que absorben frecuencias de luz determinadas y filtran las no deseadas.. 20.

(34) CAPÍTULO II Análisis de elementos constitutivos del bastón electrónico 2.1 Tipos de sensores ultrasónicos Los sensores de ultrasonidos o ultrasónicos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y detectan objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite pulsos ultrasónicos. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, colores, superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del eco.. Fig.10 Diagrama funcionamiento básico del sensor ultrasónico.. 21.

(35) En el mercado existe una significativa variedad de sensores ultrasónicos, y se establecen sus distinciones de acuerdo a su función. Por ejemplo: a) Por Detección Directa b) Mediante Barrera c) Por Reflexión Los sensores de proximidad ultrasónicos generalmente están disponibles en forma de sensores de reflexión directa, donde el emisor y el receptor se hallan en un mismo cuerpo. Por otro lado, se dispone de barreras ultrasónicas, que tienen el emisor y el receptor en cuerpos separados.. 2.2 Ventajas y Desventajas de los Sensores ultrasónicos Se pueden citar las siguientes ventajas: Rango de detección relativamente amplio (hasta varios metros). Detección del objeto independientemente del material y del color detección segura de objetos transparentes (por ejemplo, botellas de vidrio). Relativamente insensibles a la suciedad y el polvo. Posibilidad de desvanecimiento gradual del fondo. Posibilidad de aplicaciones al aire libre y detección sin contacto con puntos de conmutación de precisión variable. La zona de detección puede dividirse a voluntad. Se dispone de versiones programables.. 22.

(36) Los sensores de proximidad ultrasónicos tienen las siguientes desventajas: Si se utilizan sensores de proximidad ultrasónicos para superficies inclinadas, el sonido se desvía. Por ello, es importante que la superficie del objeto a reflejar esté dispuesta perpendicularmente al eje de propagación del sonido, o bien, que se utilicen barreras ultrasónicas. Los sensores de proximidad ultrasónicos reaccionan con relativa lentitud. La frecuencia de conmutación máxima está entre 1 y 125 Hz. Los sensores de proximidad ultrasónicos son generalmente más caros que los sensores de proximidad ópticos (casi el doble de precio). Pueden sufrir interferencias de otros dispositivos que manejen frecuencias similares.. 2.3 Elección de sensor ultrasónico En el presente trabajo se ha seleccionado el transductor HC-SR04 porque es muy económico y fácil de programar, las especificaciones técnicas se describen a continuación:. Fig.11 Sensor ultrasónico HC-SR04 23.

(37) Está formado por un emisor y un receptor. La manera en que funciona es que para medir la distancia con el HC-SR04 hay que generar un pulso en la terminal Trigger (disparo) de un ancho o tiempo de 10µs como mínimo. Al mismo tiempo hay que monitorizar la señal que llega a la terminal del Echo (eco). De esta manera se puede obtener la distancia a la que se encuentra algún objeto del sensor. Por medio de la formula:. Dobjeto= (Vsonido en el medio) ( Ten recibir el eco del primer frente de onda ) Fórmula para obtener la distancia con el transductor Este transductor varía su corriente a la salida dependiendo de la distancia a la que se encuentre el objeto, puede medir distancias desde 2cm hasta 500cm teniendo valores a su salida desde 4-20mA.. Fig.13 Circuito para la caracterización del sensor Para caracterizar al transductor se investigo que su salida la aloja en corriente (mA), y lo que se propone para asegurar su voltaje de 5v (de las hojas de especificaciones que proporciona el fabricante) es colocar un resistor a la salida del transductor y a tierra del mismo, para así medir el voltaje.. 24.

(38) El cual cambia de acuerdo a la variación de la distancia, el resistor a conectar es de un valor de 330. , se elige este valor para que el voltaje a la salida este dentro de un rango. de .5 V y 5V. V=RI… (1) Sustituyendo valores se dice que: V= (330 ) (15mA)… (2) V= 4.95 v ≈ 5v… (3) Para poder realizar las mediciones de las variaciones del. voltaje de acuerdo a la. distancia, se coloca un objeto a una distancia de 2cm de la parte frontal del emisor y receptor, se mide el voltaje que se tiene a la salida para esa distancia, se aleja el objeto por intervalos de distancia y se mide la distancia y el voltaje correspondiente.. Fig.14 Vista frontal y trasera del transductor HC-SR04. 25.

(39) 2.4 Descripción general del sistema. El bastón está diseñado para brindar una ayuda a los niños invidentes y de baja visión que les sirve para desarrollar todas las áreas de su cuerpo y de su mente dándoles oportunidades planeadas de experimentar y explorar diferentes cosas y de jugar con varios objetos a la vez. El bastón se considera una extensión de su cuerpo que permite el contacto con el entorno cotidiano. El bastón es capaz de identificar a 500cm de distancia del niño al obstáculo que se encuentra en su andar, por medio de un sistema de audio que emite un mensaje breve, comunicando si existen barreras para continuar o no caminando, esto le permite al niño poner en alerta a su cuerpo y actuar con mayor seguridad al percibir un mejor panorama de lo que existe en su entorno, ya que esta experiencia le deja la oportunidad de relacionarse mejor con la gente y con las cosas que lo rodean, más rápido y sin desesperarse . Es de fácil uso, ligero y resistente no tiene complejidad alguna puesto que su diseño está pensado para niños, es innovador en comparación con los demás bastones que existen en el mundo, ya que no existen bastones diseñados para el sector infantil invidente y de baja visión. La ceguera es uno de los deterioros más incompetentes del ser humano y un serio problema de salud pública. En la actualidad existe en México una deficiencia de información concerniente a las causas principales de la ceguera, lo que dificulta el diseño de programas de evaluación y de prevención de la misma. Sin embargo se considera que una causa es la pobreza, debido a los pocos recursos tecnológicos asignados a hospitales especializados en la ceguera, lo que impide a los médicos y personal de salud a operar e indicar tratamientos específicos que lograrían mejorar su deficiencia, por lo que el bastón favorece a una parte del desarrollo y crecimiento de los niños invidentes o de baja visión.. 26.

(40) Es importante la aportación que se hace con este sistema, ya que se considera que el futuro de nuestro país es la población infantil, de esta forma se les brinda la oportunidad de tener una mejor calidad de vida. Cuando exista una real conciencia hacia la gente invidente, y se convierta a nuestras comunidades en lugares donde los niños ciegos puedan desarrollarse plenamente, se mejora la vida de todos.. 2.5 Diagrama a bloques del sistema ultrasónico. Fig.15 Diagrama a Bloques del Bastón. En la primera etapa, el sistema ultrasónico con el que opera el bastón es diseñado con un sensor ultrasónico, el cual funciona bajo el principio del sonar que determina la recepción y transmisión del sonido. En la segunda etapa se emplea un Microcontrolador que va a realiza la comunicación con el transductor ultrasónico y el ISD.. 27.

(41) En la tercera etapa del sistema, el circuito integrado ISD convierte la señal analógica a digital, también cuenta con la característica de ser un Microcontrolador, en el cual se va almacenar una dirección programable, previamente enviada por el sensor, en este caso el tipo de señal a utilizar es la de audio, el desplegado final será por medio de unos audífonos de esta manera el niño podrá escuchar el comando de voz, que le indica el próximo obstáculo a su camino. Se pretende que el usuario tenga mayor comodidad, por lo que se sugiere una tentativa cuarta etapa la cual opera con tecnología Bluetooth la transmisión del comando de voz, para omitir estorbosas conexiones alambrícas. Sin embargo esta implementación no está incluida en el diseño antes mencionado.. 2.6 Microcontrolador ATMELMEGA328P-PU y su programación El Microcontrolador a utilizar por el momento es un ATMELMEGA328P-PU, el cual se programo bajo el lenguaje C, a continuación se muestra una parte del código para el HCSR04: #include <Ultrasonido.h> #include <Ultrasonido.h> int Pin_echo = 13; int Pin_trig = 12; int Pinrosa=6; int Pinazul=5; int morado=4; void setup() { Serial.begin (9600); pinMode(Pinazul,OUTPUT); //Definimos los pines pinMode(Pinrosa, OUTPUT);. 28.

(42) pinMode(morado,OUTPUT); pinMode(Pin_trig, OUTPUT); pinMode(Pin_echo, INPUT); } void loop() { int duracion, cm; digitalWrite(Pin_trig, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(Pin_trig, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(Pin_trig, LOW); duracion = pulseIn(Pin_echo, HIGH); cm = duracion / 29 / 2; Serial.print("Distancia:"); Serial.print(cm); Serial.println(" cm"); if (cm==50). //si se cumple la condición cm=50. { digitalWrite(Pinazul, HIGH);. //Se ejecutan estas sentencia y el LED AZUL ON Y LED MORADO ON. digitalWrite(Pinrosa, LOW); digitalWrite(morado, HIGH); delay (500); digitalWrite (morado, LOW); delay (500);. // checar el ejemplo de blink del encendido y apagado de un led :). }. // Y SINO se cumple s e examinan secuencialmente las condiciones siguientes hasta el. último ESLSE else if (cm==100). //si se cumple la condición cm=100. { digitalWrite(Pinazul, LOW); digitalWrite(Pinrosa, HIGH); digitalWrite(morado, HIGH); delay (500); digitalWrite (morado, LOW); delay (500); }. 29.

(43) else if (cm==200) { digitalWrite(Pinazul,LOW); digitalWrite(Pinrosa, LOW); digitalWrite(morado, HIGH); delay (500); digitalWrite (morado, LOW); delay (500); digitalWrite (morado, HIGH); } else { digitalWrite(Pinazul,LOW);. //Si todas las condiciones son falsas se ejecuta la sentencia correspondiente al. ultimo. else osea esta digitalWrite(Pinrosa,LOW); digitalWrite(morado,HIGH); } delay(500); }. 30.

(44) 2.7 Configuración del ISD El ISD es un circuito integrado que pertenece a la familia de los CMOS, tiene la principal característica de grabar voz y almacenarla en periodos cortos de tiempo, para llevar a cabo su configuración se fundamento en una de sus aplicaciones que viene en la hoja de datos del ISD 1420, pues para que funcione se tiene realizar la implementación y elaborar la tarjeta siguiente para el grabado de voz.. Fig.16 Programador para ISD1420P En la anterior figura se puede observar el programador que se tuvo que copiar de la hoja de datos del fabricante para poder grabar la voz en el ISD1420.. 31.

(45) CAPÍTULO III Diseño y Pruebas del prototipo del bastón. 3.1Descripción del funcionamiento del sistema El presente diseño se describe como un sistema que se basa en el funcionamiento de un sensor ultrasónico en este caso HC-SR04, un Microcontrolador ATMELMEGA 328P-PU, enlazado digitalmente a un circuito integrado ISD1420P, para que su salida sea un par de audífonos. El funcionamiento del sistema consiste en controlar al sensor ultrasónico HC-SR04 para que mida tres distancias principalmente, pues el circuito integrado ISD1420P es el que proporciona el audio en este caso voz, para que el niño invidente por medio de unos audífonos escuche a qué distancia se encuentra un obstáculo.. Sensor Ultrasónico HC-SR04. Microcontrolador ATMELMEGA328P -PU. Circuito Integrado ISD1420P. Audifonos alambricos. Fig.17 Diagrama del funcionamiento del sistema del bastón. 32.

(46) 3.2 Diseño del Sistema ultrasónico El sistema ultrasónico se diseño conforme a las normas estandarizadas de pistas para las placas y dispositivos electrónicos, por que el diagrama eléctrico es el siguiente:. Fig.18 Diagrama Eléctrico del bastón con sistema ultrasónico. 33.

(47) 3.3 Pruebas de funcionalidad del sistema ultrasónico en simulador Se realizaron diferentes pruebas de funcionalidad, puesto que la primera prueba se realizo con un niño invidente, y la segunda prueba con un niño con debilidad visual. En la primera prueba se pudo observar que el niño se adecuo muy bien, pues no tuvo ningún problema para caminar con él, también se noto que el niño demuestra mayor interés por la novedad de que habla y le anticipa cualquier obstáculo a su camino. En la segunda prueba se pudo observar que el niño tuvo una mayor facilidad para desplazarse pues asegura que es más sencillo no equivocarse y tropezarse con los objetos e identificar más rápido las cosas con las que convive a diario, demostró mayor interés para el uso del bastón, pues a esa edad es difícil involucrar al niño en el uso de dicho apoyo. Las pruebas de funcionalidad también fueron realizadas virtualmente con el simulador que tiene el programador Arduino:. Fig.19 Simulación de funcionamiento sensor ultrasónico HC-SR04. 34.

(48) Fig.20 Conexión de Microcontrolador con sensor. Fig.21 Bastón con sistema ultrasónico 35.

(49) 3.4 Pruebas de campo de funcionalidad del sistema ultrasónico Para obtener su óptimo funcionamiento del sensor se tuvo que caracterizar por lo que el patrón del haz del sensor es cónico mientras que el ancho del haz es una función del área de la superficie de los transductores y es fijo, el patrón de radiación se muestra en la siguiente figura:. Fig.22 Patrón de Radiación del HC-SR04 Para iniciar la medición de la distancia, se suministro un breve pulso de al menos 10 µs para disparar la entrada de comienzo del cálculo de distancia. El SR04 transmitirá una ráfaga de 8 ciclos de ultrasonidos a 40 Khz elevando el nivel lógico de la señal del eco, entonces el sensor escucha un eco, y en cuanto lo detecta, vuelve a bajar el nivel lógico de la línea de eco. La línea de eco es por lo tanto un pulso, cuyo ancho es proporcional a la distancia en pulgadas/ centímetros o en cualquier otra unidad de medida. Si no se detectara nada, entonces el SR04 baja el nivel lógico de su línea de eco después de 30ms. 36.

(50) El SR04 proporciona un pulso de eco proporcional a la distancia, Si el ancho del pulso se mide en µs, el resultado de debe dividir entre 58 para saber el equivalente en centímetros, y entre 148 para saber el equivalente en pulgadas µs /58 =cm 0 µs / 148 = pulgadas. El HC-SR04 puede activarse cada 50 ms, o 20 veces por segundo. Debería esperar 50ms antes de la siguiente activación, incluso si el sensor detecta un objeto cerca y el pulso del eco es más corto, de esta forma se asegura que el “bip” ultrasónico ha desaparecido completamente y no provocará un falso eco en la siguiente medición de distancia. Para evitar alteraciones en las mediciones se debe colocar un soporte al transductor que nos ayude a mantenerlo a cierta altura del piso o mesa de laboratorio, evitar tener objetos ajenos al procedimiento cerca de donde se realizan las mediciones, esto es por el ángulo de apertura del transductor. La manera de hacerlo se indica en la figura. Fig.23 Forma de hacer el montaje del equipo. 37.

(51) En las mediciones se pueden tomar 39 muestras de las cuales los intervalos de distancia se varían cubriendo desde los 2cm hasta los 500cm. Las 29 primeras se toman cada 1cm, de la distancia posterior se toman 6 muestras cada 10 cm y 3 muestras en intervalos de 100cm. Y la ultima en 200cm. Los resultados esperados se muestran en la tabla:. DISTANCIA (CM). VOLTAJE (V). DISTANCIA (CM). VOLTAJE (V). 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20. .606 .61 .614 .618 .622 .63 .633 .637 .642 .648 .652 .658 .663 .668 .673 .678 .682 .686 .693. 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 500. .701 .704 .708 .713 .717 .722 .727 .731 .735 .782 .816 .85 .922 .97 1.009 1.06 1.504 1.997 3. Tabla1 Respuesta de transductor desde 2cm a 500cm. 38.

(52) La gráfica obtenida con los datos medidos se muestra a continuación: 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Fig. 24 Respuesta del sensor. 39.

(53) CAPÍTULO IV Viabilidad económica del proyecto 4.1 Técnicas de aprendizaje en el uso del bastón El entrenamiento en el uso del bastón largo debe ser progresivo, continuo y lo suficientemente prolongado como para cerciorarse de que la persona lo utiliza en forma adecuada y segura. Existen técnicas pre-bastón que deben enseñarse previamente (como la de rastreo o la del brazo cruzando el cuerpo) ver fig.2 .Las técnicas con bastón son básicamente dos: Técnica Diagonal y Técnica Rítmica. a) Técnica diagonal Es la que se utiliza para deambular en interiores desconocidos. Consiste en colocar el bastón en forma diagonal, delante del cuerpo a modo de parachoques y no de explorador. Se toma colocando la parte interna de la muñeca hacia abajo, con el dedo índice extendido y colocando el bastón a unos 30º del cuerpo de manera que la punta quede (sin tocar el suelo) delante del pie del lado contrario al que sostiene el bastón. Es la técnica que se usa por ejemplo para circular en un centro comercial, en un edificio público, en un hospital, etc.. Fig.25 Técnica Diagonal con bastón 40.

(54) b) Técnica rítmica.. Es la que le permitirá a la persona desplazarse en forma segura e independiente en exteriores conocidos y desconocidos. Consiste en mover en forma rítmica el bastón delante del cuerpo mientras se camina, con el fin de detectar obstáculos en el suelo.. Fig.26 Técnica Rítmica con bastón. Para ello es importante que:. . La toma se efectúe de forma correcta, es decir con la muñeca apoyada en el centro del cuerpo, el dedo índice en extensión (a fin de posibilitar una buena percepción táctil e imprimirle direccionalidad al movimiento), ubicando el bastón extendido hacia delante de modo que la punta quede delante del pie que comenzará la marcha.. 41.

(55) . La posición del brazo sea la adecuada, es decir que esté con el hombro relajado en posición primaria (sin que se extienda hacia delante ni hacia atrás, ni esté elevado ni caído), el brazo al costado y el antebrazo apoyado delante del cuerpo formando un ángulo de 90º con respecto al brazo de forma de posibilitar la correcta toma.. . El movimiento de la muñeca se realice en forma recta de derecha a izquierda evitando movimientos circulares que imprimirían al bastón una dirección incorrecta.. . El barrido del arco del bastón sea el adecuado, es decir levemente más ancho que el ancho del cuerpo de modo que al moverse el bastón anticipe en forma efectiva el sitio en que la persona va a pisar. El bastón debe tocar el suelo en los extremos derecho e izquierdo del arco levantándose levemente del piso (en el caso de la técnica de dos puntos) o deslizándose (en el caso de la técnica de contacto constante).. . El ritmo se realice de modo que el bastón toque el suelo del lado derecho mientras que el pie izquierdo se adelanta y viceversa.. Sólo si se tienen en cuenta todos estos aspectos a la hora de enseñar la técnica, la marcha será cómoda y segura. Es importante corregir errores de entrada ya que si se automatiza el movimiento de forma incorrecta provocará vicios posturales que repercutirán negativamente en la salud física de la persona y en su deambular. Ahora bien, en las personas adultas, suele ocurrir que cuando se inicia la enseñanza de la técnica rítmica se evidencien problemas que quizás hayan paso desapercibidos anteriormente como por ejemplo, imposibilidad de caminar en línea recta, falta de equilibrio, giros incorrectos, etc.. 42.

(56) 4.2 Indicación del uso del bastón blanco En el caso de ceguera congénita hay distintas teorías acerca de cuál es el momento más apropiado para introducir la enseñanza de la técnica de Hoover. Algunos autores indican la edad preescolar como la más adecuada mientras que otros desaconsejan su uso hasta una edad comprendida entre los diez y los doce años. Sin embargo es posible que se presente al niño previamente este auxiliar de ayuda a la movilidad, en forma de juego y sin exigencia de ningún tipo. En cuanto a la persona con ceguera adquirida, el momento de indicar el bastón variará con cada individuo dependiendo del grado de aceptación de su discapacidad. Quizás sea el tomar al bastón el momento de mayor significación real y simbólica de la nueva situación de no ver. Ahora bien, hay casos en los que no se aconseja el uso del bastón, como en personas con varios problemas que le impidan el uso correcto por ejemplo: debilidad mental severa, marcha inestable, demencia senil. También hay personas que lo necesitan sin ser ciegas, como por ejemplo quienes sufren de hemianopsias inferiores o quienes no lo necesitan en forma permanente, como por ejemplo quienes tienen funcionamiento visual inestable o baja visión, insuficiencia psicomotriz en las extremidades inferiores.. Fig.27 Indicaciones de cómo debe usar el bastón para niño invidente 43.

(57) 4.3 Estudio económico del sistema ultrasónico A continuación se muestran los costos que se invirtieron en el material para realizar el bastón. No.DE PIEZAS 1 1 4 1 1 1 1 1 5 1 1 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1. MATERIAL Tubo de metal Balero Tornillos Soporte para el sensor Mango para bastón Sensor ultrasónico HC-SR04 PIC16F84 CRISTAL 16MHZ Resistencias 100KΩ Resistencias 470KΩ Resistencia 1MΩ Capacitor 0.33uf Capacitor 0.1uf Capacitor 100nf Capacitor 0.001uf Capacitor 4.7uf Batería 12v 1.2A Regulador LM7805 ISD1400 Cableado Placa fenólica Soldadura Disipador de calor Base para Microcontrolador Programador para Microcontrolador Audífonos TOTAL. PRECIO UNITARIO $300 $15 $8 $10 $100 $90 $71.16 $20 $1 $1 $1 $4.50 $3.40 $1.25 $2.20 $3.40 $200 $3.50 $95.69 $3 $15 $30 $12 $7 $369 $39. PRECIO TOTAL $300 $15 $32 $10 $100 $90 $71.16 $20 $5 $1 $1 $4.50 $6.80 $3.75 $2.20 $3.40 $200 $3.50 $95.69 $3 $15 $30 $12 $14 $369 $39 $1,447. 44.