INTRODUCCIÓN
En
el Ecuador existe 443.002 personas registradas con discapacidades lo cual está
entre los porcentajes más altos de América, en el Guayas se registran 108.153
personas con discapacidades. Las personas que sufren discapacidades físicas en
el país son de 46.63% dentro de esta discapacidad están las personas con
problemas de lesiones medulares que conllevan a la discapacidad hemipléjicas,
parapléjicas, tetrapléjicas (“Estadísticas | CONADIS,” 2018).
También
existen otras discapacidades que se generan por accidentes, y pierden algunas
extremidades del cuerpo como son los brazos o piernas, todas estas enfermedades
llevan a ser una discapacidad que limita el movimiento de las personas.
En
el Ecuador, actualmente en las clínicas, hospitales y centros de salud, brindan
un servicio no apropiado a los pacientes con movilidad reducida, estos llegan a
las instituciones de salud para ser atendidos, debido a la falta de
dispositivos, insumos médicos o por falta de personal.
Para
este tipo de enfermedades especiales o discapacidades físicas se requiere de
una buena atención y dedicación, ya que son pacientes que no pueden moverse por
sus propios medios y necesitan ayuda de otras personas.
Debido
a ello, se requiere implementar un sistema electrónico automatizado dirigido
por comando de voz para la movilización de una cama para estos tipos de
discapacidades, la idea surge porque en Guayaquil-Ecuador la salud comienza a
manejarse a través de una buena tecnología de punta, para que todo sea
automatizado para la comodidad del paciente.
Además,
de la misma manera gestionar la idea para los hospitales y centros de salud de
todo el país o cualquier establecimiento que requiera, y poder aportar ante la
sociedad un sistema automatizado que cambiará de manera absoluta la estadía
hospitalaria en el país, para el mejoramiento de atención
hacia los pacientes con esas características.
Se
considera a las personas con movilidad reducida, aquellas que poseen de forma
permanente o temporal una limitación en la capacidad de moverse sin ayuda de
otros (Hurtado Floyd, M., Aguilar Zambrano, J., Mora Antón, A., Sandoval
Jiménez, C., Peña Solórzano, C., & León Díaz, 2012).
Con
ello se genera un interés social que se crea a partir de este grupo de
personas, promoviéndose el concepto de accesibilidad, en relación con las
necesidades que mayormente requieren las personas en áreas urbanas, transporte
público, estacionamiento, servicio al cliente, entre otros. Por lo que, es
necesario utilizar las tecnologías de información y comunicación para generar
nuevos productos que ayuden a mejorar la atención y confort de este grupo de
personas (Hurtado Floyd, M., Aguilar Zambrano, J., Mora Antó,
A., Sandoval Jiménez, C., Peña Solórzano, C., & León Díaz, 2012).
Se
han realizado diferentes investigaciones que promueven el uso de tecnología
informática, las mismas que se presentan en proyectos científicos aplicados en
la robótica de servicios, que tienen como objetivo brindar asistencia a
personas con movilidad reducida.
Ciertos
estudios realizados, que se pueden mencionar se han desarrollado en diversos
proyectos como la silla robótica SENA presentado por la Universidad de Málaga
en España (Martínez, Blasco, Herrero, Ramos, & Sanchis,
2010). Otro proyecto es la silla inteligente RobChair
de la Universidad de Galati en Rumania (Nunes, Solea, Filipescu, & Cernega, 2009), al igual que una silla inteligente para
personas con compromiso cognitivo (Montesano, Díaz, Bhaskar, & Minguez, 2010),
sillas robotizadas dotadas de un sistema de navegación (Auat
Cheein, De la Cruz, Carelli,
& Bastos Filho, 2011) y el desarrollo de Babri (Ahmed, Babri, & Malik, 2012).
Existe
un proyecto denominado NAZOMI: prótesis electromecánica de mano controlada por
voz, presentando por Vilchis, que tiene como objetivo el desarrollo y
fabricante de prótesis en 3D (Peláez, Vilchis, & Ríos, 2017).
Otra
propuesta que implementa el uso de dispositivos para camas de hospitales es el
denominado sistema IonPad propuesto por la
Universidad Carlos III de Madrid en colaboración con la empresa IonIDE; este proyecto permite que los pacientes con algún
tipo de discapacidad accedan a servicios acoplados a las camas como: acceso a
un navegador web, acceso a video llamada tanto para los pacientes y para los
médicos (Espinosa Jesús, 2012).
Los
estudios referenciados permiten demostrar que el sistema de comandos de voz es
una tecnología factible para controlar dispositivos que pueden ser controlados
mediante una instrucción vocal por parte del usuario con movilidad reducida o
usuario en general.
El
reconocimiento de voz es la capacidad que tiene un ordenador de convertir las
palabras de la vos humana a un código binario. Es una de las nuevas tecnologías
que nos permiten la entrada de comandos y datos a la computadora, al igual que
otras interfaces de entrada como el teclado, el ratón o la pantalla táctil,
entre otros.
A
las computadoras se les hace difícil procesar múltiples frases y reconocer los comandos
fácilmente. La mayoría de software de
reconocimiento de voz tiene que ser configurado para funcionar correctamente,
este debe adecuarse a su tono de voz, para que pueda reconocer las órdenes y
comandos que se le dicta.
Un
sistema de reconocimiento de voz se puede implementar mediante: módulo EasyVR, sistema Androide y un computador. Un módulo EasyVR: El módulo EasyVR es un
potente sistema de reconocimiento de voz, el mismo que se comunica vía serie,
su costo en el mercado es relativamente accesible, una desventaja es que tiene
una capacidad de memoria limitada a 32 comandos programables (Rodríguez Atiencia, 2014) .
En
un Sistema Androide, para este método se necesita de una programación para
ejecutar el reconocimiento de voz, y es necesario una conexión a internet,
además que adicional al costo del equipo Android se agrega un costo adicional
al sistema, otra desventaja es que la persona cada vez que quiera utilizar el
sistema de reconocimiento de voz tendría que iniciar el sistema Androide,
además de presionar un botón lo cual si es una persona con discapacidad de
movimientos no podrá hacerlo (Rodríguez Atiencia,
2014).
En
el caso del computador sea de escritorio o laptop, el costo del proyecto se
elevaría, el consumo de energía eléctrica aumentaría y sobre todo el software
para el diseño de este tipo de programas es más costoso (Rodríguez Atiencia, 2014).
Existe
dos tipos de reconocimiento del habla: 1) Reconocimiento dependiente, sistema
que reconoce el habla de una sola persona y 2) Reconocimiento independiente: Es
un sistema que reconoce el habla de diferentes personas.
El
tipo de reconocimiento independiente es el idóneo para que actúe en el sistema
de reconocimiento de voz en el principal sistema automatizado por el Arduino EasyVR y pueda generar la
traducción con normalidad.
El
propósito de este proyecto es de incentivar y promocionar el diseño de la cama
articulada para la comodidad de las personas con imposibilidad de movimiento.
En
la propuesta de este proyecto se utiliza como tecnología principal un Sistema
de Reconocimiento por comandos de voz con la tecnología Arduino.
Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de reconocimiento debido a que el
timbre de voz del hombre posee una frecuencia grave diferente con el timbre de
voz de la mujer que es aguda.
MATERIALES Y MÉTODOS
En
el diseño de la cama articulada por reconocimiento de voz, después del estudio
realizado previo a las diferentes maneras en las que se puede realizar el
reconocimiento de voz, se opta por el módulo EasyVR
que viene montado a un Shield que se conecta directo
al módulo Arduino Mega. El diseño propuesto se En el
diseño de la cama articulada por reconocimiento de voz, después del estudio
realizado previo a las diferentes maneras en las que se puede realizar el
reconocimiento de voz, se opta por el módulo EasyVR
que viene montado a un Shield que se conecta directo
al módulo Arduino Mega. El diseño propuesto se
describe mediante un diagrama de conexiones como se muestra en la figura 1.
Figura 1. Control dividido en 4 fases.
Información tomada de la investigación.
Fuente: datos de la investigación
Elaborado por: autoría propia
Este
sistema se lo representa con un diagrama de bloque, donde el sistema incorpora
un interfaz de control utilizando el reconocimiento de voz que se divide en
cuatro fases; la primera fase corresponde a la utilización del micrófono, la
segunda fase de divide en dos partes: la primera parte usa un vocabulario
pequeño que constituye un modelo; la segunda parte corresponde a una sección
que es el reconocimiento de voz que así lo requiere este tipo de modelo.
En
cuanto al diseño del circuito de las conexiones entre el módulo EasyVR y el Arduino, se utiliza
el descrito de la Figura 2.
Figura 2. Circuito de las conexiones entre el
módulo EasyVR y el Arduino
Fuente: “RobotyPic:
Configuración del EasyVR.,” n.d.
Elaborado por: el autor.
La
fuente de alimentación de voltaje que alimenta a todo el sistema sobre todo al
microcontrolador para que procese todas las señales se lo hará por medio de
paneles solares. Fase tres y cuatro están los relés que están destinados a
procesar las señales del microcontrolador del Arduino
para que active los relés, el mismo que activaran los 3 motores de la cama.
Este proceso se aplicará mediante comandos de voz y se diseñará para beneficiar
a personas que tengan inconvenientes para realizar algún tipo de movimiento en
sus extremidades y que también sirva para terapia de movimiento usando la cama
sin la necesidad de ayuda.
El
micrófono incorporado con el módulo EasyVR es un
micrófono de condensador electret omnidireccional que
tiene las siguientes características:
• Sensibilidad -38 db
(0 db= 1 [v] / Pa @ 1 kHz)
• Impedancia de carga 2.2 k
•Tensión
de funcionamiento 3 [v]
• Respuesta de frecuencia rango de 100Hz – 20 kHz
Para
la salida de audio, el módulo EasyVR es capaz de
activar directamente un altavoz de 8 ohmios. Esta interfaz también tiene la
posibilidad de conectar a un amplificador de audio externo para conducir
altavoces de menor impedancia.
Los
módulos de 8 relés serán usados para conmutación de cargas de potencia. Los
contactos de los relevadores están diseñados para conmutar cargas de hasta 10A
y 250VAC (30VDC), aunque se recomienda dejar un margen hacia debajo de estos
límites.
El
software corresponde al desarrollo de:
Programación
en placas Arduino para la implementación del
prototipo de la cama.
• Programación del reconocimiento de voz para las
órdenes de movimiento de la cama.
En
la programación del comando de voz se usa voces predefinidas que vienen
grabadas en el firmware y no se puede modificar, estos son los diferentes
idiomas que vienen integrados: italiano, inglés, japonés, alemán, francés y
español, estas se encuentran almacenada en los grupos denominados Word set 1,
Word set 2, Word set 3 con Trigger, como se muestra en figura 3.
El
software utilizado
•
Easy Comander
•
Librerías
Arduino
•
EasyVR_DevKit_Setup.exe
•
Easy VR Access Control Demo
Figura 3. Comandos predefinidos en diferentes
idiomas.
Fuente: tdrobótica.co, n.d
Elaborado por: el autor.
RESULTADOS
De la cama propuesta
El diseño de la cama en el proyecto de investigación,
se muestra en la Figura 4
Figura 4. Diseño de la cama automática.
Fuente: datos de la investigación
Elaborado por: autoría propia
De las conexiones
Se conecta la EasyVR a
la placa Arduino con la alimentación eléctrica, Aquí
se alimenta de energía toda la placa, para utilizar las diferentes opciones hay
una parte de la tarjeta en donde tiene 4 terminales, 1 jumper cada una de estas
tiene el nombre de UP, PC, HW y SW.
•
UP-
Se usa cuando se necesite cargar tablas de sonido, se desconecta la tarjeta se
cambia el jumper a UP y cuando se encienda queda el led en rojo, esto indica
que ya está conectado. Esto es solo para cargar tablas de sonido.
•
PC-
Se usa para conectar la tarjeta al Easy Comander y al Arduino IDE, Esto
es para cargar el programa a la placa Arduino,
también para establecer los comandos de voz, sin que esté conectada a la
tarjeta.
•
SW
y HW- Este sirve para dejar funcionando la tarjeta, se carga el programa y las
tablas de sonido y cuando se quiere ver resultados se usa esta modalidad en el
que se emplea es SW para todos, el HW se lo abandona.
•
Cargando
la tabla de sonidos
•
Antes
que todo hay que tomar en cuenta que los sonidos que la tarjeta debe de
soportar son de formato .WAV 16 BIT A 22050HZ en Mono. Se descarga el software Easy VR Access Control Demo, de éste se puede sacar los
formatos que son aceptables por la placa Easy VR, hay
otro programa como Audacity que es un editor de
sonido que permite crear sonido en el formato que se desee.
•
Pruebas
de funcionamiento EasyVR
•
Para
analizar el funcionamiento del EasyVR se realizan
pruebas, mediante dos aspectos el primero es la detección, donde se prueba para
ver si los comandos son correctos, si en caso de alguna falla se tiene como
opción repetir el comando de voz.
•
El
segundo aspecto se analiza la transmisión de un comando, indicando con la
elaboración de un sonido que el comando fue enviado correctamente, en caso de
que esta tuviera una falla el sonido se pasaría a revisar nuevamente los
códigos.
•
Se
prueba el asertividad del sistema del reconocimiento de voz para comprobar en
qué tiempo se tarda en reconocer cada comando con la ayuda de la comunicación
serial.
•
La
integración con Arduino, para verificar si la
integración es correcta se dirige directamente al código Arduino
en el modo normal, las respuestas se muestran en el Arduino
monitor serial, donde indicará la perfecta conexión del módulo.
•
Se
realiza algunas validaciones como se muestra en la tabla 1, para comprobar los
comandos enviados por EasyVR hacia el Arduino, esto sirve para ver si están siendo tratados correctamente
y realizar la acción previamente estipulada.
Tabla 1.
Indicadores de los casos de pruebas.
|
Indicadores
|
Estado
|
|
Funcionamiento del EasyVR
|
Ok
|
|
Transmisión de los comandos
|
Ok
|
|
Recepción de los comandos
|
Ok
|
|
Funcionamiento del sistema de reconocimiento de voz
|
Ok
|
|
Conexión y envío de señal del Arduino con la
cama
|
Ok
|
Fuente: datos de la investigación
Elaborado
por: autoría propia
CONCLUSIONES
La información referente al artículo “Los
diseñadores de proyectos basados en módulo Easy VR”
tienen a su disposición un módulo de reconocimiento de voz fácil de manejar,
con una guía de instrucciones de manera clara y completa, con la que pueden
incorporar la tecnología de reconocimiento de voz de forma segura y económica a
todos sus proyectos y aplicaciones.
La tecnología de incorporar reconocimiento de
voz a algún proyecto trae como conclusión el uso fácil, para que el usuario lo
programe y use de manera adecuada este módulo en realidad no se lo ha
implementado de manera inalámbrica.
Los métodos de reconocimiento de voz mediante el
computador, el Android y modulo electrónico EasyVR
dará como solución utilizar el módulo EasyVR porque
es más factible en su costo.
Esta investigación, se centra para todas esas
personas que tienen algún tipo de discapacidad física que le impida realizar
movimientos, por lo que se les ayudaría gracias al desarrollo de la electrónica
y la tecnología para mejorar cualquier actividad automática simplemente
realizando acciones de comando de voz directamente desde el usuario.
Permitirá que sea una tecnología utilizada en
cualquier institución de salud como hospitales, clínicas, centros de salud;
para que se puedan atender a pacientes con mejor eficiencia cuando se tiene
poco personal en el área de la salud.
Con esto se logrará también que en el Ecuador en
el área de la salud se tenga un mayor crecimiento en el desarrollo tecnológico
en la integración de la informática con la medicina.
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