Recibido:
15/11/2020
Revisado: 15/12/2020
Publicado:
31/01/2021
Aplicación de un sistema de control por voz para reducir el esfuerzo del
desplazamiento en silla de ruedas de personas con discapacidad
Application
of a voice control system to reduce the effort of movement in the wheelchair of
people with disabilities
1Universidad
Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
jevillanuevad@alumno.unsm.edu.pe
Resumen.
La discapacidad es la limitación de alguna facultad física o mental que
imposibilita el desarrollo normal de actividades y desplazamiento de una
persona, sin embargo, esto implica la intervención de personas terceras o las
mismas que poseen sus extremidades superiores para su desplazamiento generando
de ese modo un esfuerzo físico. Por consiguiente, planteamos reducir el
esfuerzo empleado en el desplazamiento de personas discapacitadas haciendo uso
de un sistema controlado por la voz, mediante micro controlador
Arduino Mega 2560 R3, Controlador ESC, Motores Brusles,
Regulador de Voltaje (Step-Down), Módulo Bluetooth HC06, Batería de Ion de
litio, Cargador de batería de Ion de litio, Silla de rueda, Caja de Plástico,
Módulo de reconocimiento de voz V.3. Fue aplicado una encuesta para la
obtención de facilidad de uso del sistema en el que se obtuvo 4.17 de promedio
por pregunta equivalente a esta muy de acuerdo es decir que un porcentaje de
83.4% de facilidad de uso, así mismo, se utilizó un tensiómetro digital para
asacar la presión sistólica y los latidos de corazón por minuto en mi pre test y post test obtenido una diferencia de latidos de
un 34.3%, que permite la facilidad de desplazamiento en una superficie. En
conclusión, el sistema planteado por un control de voz reduce el cansancio y el
esfuerzo del desplazamiento de un discapacitado en una silla de ruedas.
Palabras clave: Arduino, micro controlador, esfuerzo físico,
facultad física, facilidad.
Abstract. Disability is the
limitation of some physical or mental faculty that prevents the normal
development of activities and displacement of a person, however, this implies
the intervention of third parties or those who have their upper limbs for their
displacement thereby generating a physical effort. Therefore, we propose to
reduce the effort used in the displacement of disabled people by using a
voice-controlled system, by means of an Arduino Mega 2560 R3 micro controller,
ESC Controller, Brushes Motors, Voltage Regulator (Step-Down), Bluetooth Module
HC06 , Lithium-ion battery, Lithium-ion battery
charger, Wheel chair, Plastic box, Voice recognition module V.3. A survey was
applied to obtain ease of use of the system in which an average of 4.17 per
question was obtained equivalent to this one that is very much in agreement,
that is to say that a percentage of 83.4% of ease of use, likewise, a digital
tensiometer was used To remove the systolic pressure
and heartbeats per minute in my pre
test and post test I obtained a difference of
beats of 34.3%, which allows ease of movement on a surface. In conclusion, the
system proposed by a voice control reduces fatigue and the effort of moving a
disabled person in a wheelchair.
Keywords: Arduino, micro
controller, physical effort, physical faculty, ease.
1
Introducción
La
Organización Mundial de la Salud OMS (2017) menciona que existen más de mil millones
de personas con discapacidad, o sea, un 15% de la población mundial. En
Latinoamérica según Comisión Económica para América Latina y el Caribe CEPAL
(2010) menciona que hay cerca de 66 millones de personas que equivale el 12% de
la población padece de alguna discapacidad, sin embargo, en el Perú, con la
primera encuesta nacional en el año 2012, INEI (2012) logro registrar un total
de 1 575 402 que sería el 5,2% de la población total.
En la
localidad de San Pablo se encuentra la Municipalidad Distrital de San Pablo
encargado de la administración del distrito, contempla dentro de su estructura
orgánica la OMAPET (Oficina Municipal de Atención a la Persona con Discapacidad),
su objetivo es establecer un vínculo entre la municipalidad y los vecinos que
sufren de algún grado de discapacidad e integrarlos para tomar acciones de
prevención, rehabilitación y protección, mejorando su calidad de vida,
favoreciendo al desarrollo de la Provincia con el fortalecimiento social de la
gestión municipal. Esta oficina OMAPET (2018) tiene registrado un total de 31
personas discapacitadas de los cuales el 29.03% es decir 9 personas recibieron
apoyo comunitario con la donación de sillas de ruedas a los discapacitados de
bajos recursos económicos.
Dentro de
las limitaciones encontradas en el proyecto se sujeta al diseño de un prototipo
mecánico de un sistema de control por voz para reducir el esfuerzo del
desplazamiento de una silla de ruedas para personas discapacitadas de
extremidades superiores e inferiores debido a escasos recursos económicos
El objetivo
general fue reducir el esfuerzo del desplazamiento en silla de ruedas de
personas con discapacidad utilizando un sistema de control
por voz, en la Localidad de San Pablo.
Y como objetivos específicos: a) Evaluar el
esfuerzo del desplazamiento en la silla de ruedas en la Localidad de San Pablo.
b) Diseñar el prototipo del sistema de control por voz. c)Determinar la
relación del esfuerzo del desplazamiento en silla de ruedas de personas
discapacitadas en la Localidad de San Pablo y el sistema de control por voz.
Según
Varela A, José (2014), en su tesis “Sistema de control automático para el
posicionamiento de una silla de ruedas eléctrica” Señala el análisis crítico de
la problemática enfocada en la limitada autonomía de una silla de ruedas
eléctrica que afecta directamente en la movilidad de las personas con
capacidades diferente influyendo en la autoestima como en la salud física y
mental. Su estudio se centra en analizar los sistemas de control automáticos y
su influencia en el posicionamiento de una silla de ruedas permitiendo la
investigación de los sistemas de control automático para conocer su diseño a
través de la investigación bibliográfica, así mismo identificar las
características del posicionamiento de una silla de ruedas eléctrica para
establecer las limitaciones técnicas del equipo a través de la observación para
poder plantear una propuesta que permita diseñar e implementar un sistema de
control automático para el posicionamiento de una silla de ruedas eléctrica.
Obteniendo como principales conclusiones; la facilidad de utilizar un diseño en
cascada permite tener un control independiente tanto en la parte cinemática como
en la parte dinámica, debido a que si el diseño del controlador dinámico se
cambia por otro, el controlador cinemático no se vería afectado por dicho
cambio, de la misma forma si se cambia el diseño del controlador cinemático el
controlador dinámico no se afectaría; el modelo cinemático describe el
movimiento de la silla de ruedas, en el que se considera al sistema
silla-hombre como una masa puntual. Por lo que el modelo cinemático puede ser
utilizado para cualquier silla de ruedas tipo uniciclo,
que tienen como principal característica dos motores controlados
independientemente; la implementación del circuito de control en la silla de
ruedas permite monitorear y controlar las entradas de dicha silla desde un
ordenador, teniendo como entradas de control la velocidad lineal y velocidad
angular de forma similar a los robots móviles comerciales.
2.1
Materiales
Dentro
de los materiales empleados para el armado mecánico tenemos los siguientes:
· Arduino Mega 2560 R3: Es un micro controlador
encargado de procesar las instrucciones emitidas en base a un algoritmo.
· Controlador ESC: Es un controlar de velocidad.
·
Motores
Brusles:
Permite el desplazamiento.
· Regulador de Voltaje (Step-Down): Reduce el voltaje entrante.
·
Módulo
Bluetooth HC06:
Permite la conexión de forma inalámbrica, envía y recibe datos es decir un transeptor.
· Batería de Ion de litio: Es un compuesto químico que
permite almacenar energía por mas tiempo.
· Silla de rueda: dispositivo técnico
utilizado por personas con una discapacidad motriz.
·
Estructura
Metálica: Es un conjunto de partes unidas
entre sí que forman un cuerpo, una forma o un todo, destinadas a soportar los
efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
· Módulo de reconocimiento de voz V.3: filtra las ondas emitidas por la
voz.
2.2
Métodos
Fig. 1:
Sistema electrónico de
control por voz
La figura 1 es el sistema electrónico de
control por voz que permite a la persona con discapacidad genera órdenes a
través del sonido producido por la vibración de las cuerdas vocales, es decir,
señales analógicas que serán recepcionadas por el módulo de reconocimiento de voz V.3 o
el celular dependiendo de la selección usada por el usuario; ambas modalidades recepcionan los datos emitidos por el usuario para ser
enviándolos al Arduino (controlador) y posterior mente ejecutar el movimiento
de los motores para el traslado lineal y el giro angular a la derecha o a la izquierda
del mismo teniendo los siguientes comandos en el módulo de reconocimiento de
voz V.3: avanzar, retroceder, derecha, izquierda y alto; y en el celular:
avanzar, adelante, al frente, retroceder, atrás derecha, izquierda, para y
alto.
3
Resultados y discusiones
Cabe mencionar que el presente trabajo de
investigación se utilizó como instrumento una encuesta teniendo como
alternativas la escala de likert, dicha encuesta se
utilizó en el pre y pos test, es decir se llegó a conocer la realidad de la
problemática de una antes y después de la implementación del sistema de
reconocimiento de voz en una silla de ruedas con personas discapacitadas de la
localidad de San Pablo.
Reducción del esfuerzo del desplazamiento en silla de ruedas de personas
con discapacidad utilizando un sistema de control por voz, en la Localidad de
San Pablo.
|
Tabla 1
|
La presente Tabla 1:
Comparación de resultados de las pruebas de pre test y
post test, muestra equiparación de resultados entra la prueba de pre test y la
prueba de post test, por lo que podemos apreciar que el post test es menor al
pre test. Es decir que existe una reducción del esfuerzo, empleado el prototipo
mecánico con el sistema de control por voz.
Lo que nos lleva hacer
referencia a la teoría planteada del esfuerzo por los doctores Cobos, Miguel Á
y Cobos del Álamo, Blanca, (2009), en la que explican que el esfuerzo o también
llamado ergometría es un procedimiento diagnostico que evalúa la respuesta del
corazón a un ejercicio físico. Esto implica el objetivo logrado en respuesta a
los resultados promedios obtenidos entre el grupo de control y experimental en
una diferencia de once 11 latidos. Así mismo estoy de acuerdo con Macedo M,
Carlos, (2018), en parte de una de sus conclusiones hace referencia hacia la
facilidad del desplazamiento sobre una superficie en base a un sistema lo que
esto implica en la presente investigación la reducción del esfuerzo.
Relación del esfuerzo del desplazamiento en silla de ruedas de personas
discapacitadas en la Localidad de San Pablo y el sistema de control por voz.
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Tabla 2
|
Los presentes datos obtenidos en la Tabla 2: Relación del
software y el post test, cuyos datos son usados como coordenadas en el plano
cartesiano para poder obtener el grado de relación existente entre ambos. Podemos
apreciarlo en la Fig.2: Comparación
del esfuerzo y la aplicación del sistema de voz.
Según Varela A, José (2014), dice que la implementación
del circuito de control en la silla de ruedas permite monitorear y controlar
las entradas de dicha silla desde un ordenador, teniendo a entradas de control
la velocidad lineal y velocidad angular de forma similar a los robots móviles
comerciales. Teniendo una similitud concorde a nuestra investigación dentro del
sistema de control eléctrico, así mismo concuerdo con la Bach. Campos V, Kiara.
(2016), en una de sus conclusiones en la que afirma la versatilidad en el uso
de un celular de forma inalámbrica adopta de un control remoto casi universal.
Comparación del esfuerzo del desplazamiento en silla de ruedas de
personas con discapacidad con la aplicación de un sistema de control por
voz. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 0 y = 4.7925x - 158.87 R²
= 0.271 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Figura 2. Comparación del esfuerzo y
la aplicación del sistema de voz
4
Conclusiones
Se evaluó el esfuerzo del desplazamiento en la silla de
ruedas en la Localidad de San Pablo, teniendo como resultado en el pre test un promedio de 32.11 y en el post test en el que se
aplicó el sistema de control por voz se tuvo un promedio de 21.11.
Se diseñó el prototipo del sistema de control por voz,
aplicando una encuesta de nivel de Complejidad de uso del Software por el
usuario, obteniendo un promedio de la nota en el rango de 1 – 45 de 37.55 y un
promedio por pregunta de 4.17 equivalente a esta muy de acuerdo en un
porcentaje de 83,4 %.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la Universidad Nacional de la San
Martín por el financiamiento recibido en el “concurso de proyectos de
investigación para tesis a nivel de pregrado, financiado por la UNSM-T Periodo
2018”, a través del Instituto de Investigación y Desarrollo, aprobado con
resolución N° 611-2018-UNSM/CU-R/NLU.
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