Resumen

Este   sistema robótico consiste en  el diseño y la construcción de Robot móvil, con el cual pretendemos implementarlo al área médica. El prototipo está diseñado para guiar a una persona con discapacidad visual. Hemos  delimitado este proyecto únicamente para personas que recientemente han perdido la visión y personas que la están perdiendo, con el objetivo de ayudarlos a la integración con su entorno que los rodea.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

En todo el mundo existe la curiosidad de lograr cosas sorprendentes a través de la tecnología para satisfacer distintas necesidades ya sea médicas, científicas o por hobie, será posible que en un futuro próximo la tecnología logre que un robot pueda ayudar a las personas a desenvolverse en el mundo que las rodea.

Antecedentes

Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos, claro solo para algunas tareas funciona el sustituir al humano por robots. Este término procede de la palabra checa “robota”, que significa trabajo obligatorio. (Fig.1)

Fig.1 Robot en la Industria

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. (Fig.2) Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos.

Fig.2 Robotica en Egipto

El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los 50’s. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías.

No obstante, las limitaciones de las máquinas robóticas actuales, el concepto popular de un robot es que tiene una apariencia humana y que actúa como tal (Fig.3). Este concepto humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.

Fig.3 Robot humanoide

En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como ‘el programa’ para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Estas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como inversiones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época. Hubo otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial, creadas por mentes de igual genio, muchas de las cuales estaban dirigidas al sector de la producción textil. Entre ellas se puede citar la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el telar mecánico de Cartwright (1785), el telar de Jacquard (1801), y otros.

El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria.  La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías.

El concepto popular de un robot es que tiene una apariencia humana (Fig.4) y que actúa como tal.

La imagen de robot es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios.

Estos principios fueron denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y son:

1. Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños.
2. Un robot debe de obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.

BRAYLE
Desde 1825, cuando 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, tal y como se muestra en la siguiente figura:
La presencia o ausencia de puntos permite la codificación de los símbolos. Mediante estos seis puntos se obtienen 64 combinaciones diferentes. 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, bastardilla, 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 signografías 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.
La introducción de las Tecnologías de Acceso a la Información ha generado una necesidad de establecer nuevas signografías sobre informática y electrónicapublicadas por la CBE en enero de 2009. El braille puede ser 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.

BASTON BLANCO
En una pequeña localidad de la provincia de Santa Fe,Argentina, llamada San Vicente, vivía José Mario Falliotico, quien en la década del 30, y durante su permanencia enBuenos Aires, inventó el bastón blanco para ciegos. Cuenta la historia que en una muy fría tarde de 22 de junio de 1931José Mario Falliotico volvía de su trabajo en una hojalatería caminando esa calle de Buenos Aires rumbo a su casaen el barrio de Flores. Cuando se detuvo junto al cordón de una vereda y miró antes de cruzar, alguien le tocó el brazo suavemente. Falliotico se volvió y se encontró con un hombre joven, de anteojos negros, que extendía sus manos hacia delante como en un extraño sonambulismo. Al principio no llegó a entender, pero sólo dos palabras dirigidas a él por aquel hombre lo hicieron caer en la cuenta: Me cruza? Falliotico ayudo al no vidente, Miguel Fidel, a trasponer la avenida, y le pidió sus datos. Déjeme su dirección, mañana recibirá algo que en lo sucesivo, le evitara estos plantones en la calle, le dijo.
Había nacido la idea de un bastón blanco, y convertirlo en un objeto que individualice instantáneamente al ciego. Al día siguiente, Fidel recibió el primer bastón blanco, y por la tarde Falliotico llevó la idea de popularizar el invento al entonces director de la biblioteca Argentina para ciegos, Agustin Rebuffo. Posteriormente, numerosos visitantes llevarían la idea a otros países, y esta se popularizaría a nivel mundial.. Entre sus promotores, figura el tenor y medico hepatólogo Mexicano, Alfonso Ortiz Tirado, quien volvía con la idea a su país, donde impuso a las autoridades sobre la novedad Argentina, y pidió que se estableciera su obligatoriedad. Fue una sencilla pero trascendental idea que se anota dentro del compendio de las grandes creaciones

ROBOT LAZARILLO
Actualmente en México egresados de la escuela superior de Computo del Instituto Politécnico Nacional, Construyeron un Robot que funciona mediante sensores ultrasónicos y sirve para guiar la marcha de invidentes, como lo haría un perro lazarillo, fue creado por egresados de la Escuela Superior de Cómputo del Instituto Politécnico Nacional (IPN), informó hoy la institución.
El robot funciona mediante tres algoritmos: uno se encarga de la evasión de obstáculos, otro simula el comportamiento del perro lazarillo y uno más se utiliza para reconocer letreros.
«Cuando el móvil se aproxima a un obstáculo, disminuye la velocidad y cambia de dirección, es decir, simula el comportamiento de un perro lazarillo. Nosotros modulamos ese comportamiento y lo trasladamos al robot», explicaron los creadores, Francisco Javier García, Jessica Espinosa y Manuel Caballero.
Los futuros ingenieros en sistemas computacionales mencionaron que el robot, llamado Amepi, podría sustituir a los perros guía, los cuales tienen un costo muy elevado y cuya asignación para discapacitados visuales es restringida.

s en sistemas computacionales mencionaron que el robot, llamado Amepi, podría sustituir a los perros guía, los cuales tienen un costo muy elevado y cuya asignación para discapacitados visuales es restringida. 

Objetivo

Construir y diseñar un robot móvil que facilite el tránsito de las personas con discapacidad visual.

Justificación

Nos intereso este tema porque nos gustaría aplicar nuestros conocimientos en la robótica a la medicina, y nos dimos cuenta que el índice de la discapacidad visual es la más frecuente en México, porque según el INEGI la segunda discapacidad en el país es la visual, la primera es la motriz.

En el 2010 había 112,336,538 habitantes en la República Mexicana de los cuales 4,527,784 son discapacitados y 1,292,201 son de tipo visual

Hipótesis

Si logramos crear un prototipo con ruedas y sensores, entonces lograremos ayudar a las personas con discapacidad visual.

Método (materiales y procedimiento)

La robótica se divide en 3 partes.

1)    Mecánica

1. a) Diseño

Antes de construir un robot, incluso antes de ordenar las partes necesitamos diseñarlo, por eso realizamos una representación gráfica de nuestro robot por medio de un dibujo (Fig.15), pensando en la mejor alternativa de diseño.

Fig.15 Diseñando

1. b) Lego Digital Designer (LDD)

Primeramente, necesitaremos una computadora que tenga el software Lego Digital Designer o también conocido como LDD, para construir y terminar de diseñar virtualmente en 3D nuestro robot (Fig.16), este programa nos ayudara a que nuestro armado sea más fácil.

Fig.16 Programando

1. c) Armado Físico

Usando instrucciones paso a paso de Lego Digital Designer construimos el robot utilizando un set de Lego mindstorm EV3 y de un bastón blanco (Fig.17).

Fig.17 Armando

2)    Electrónica

1. a) Sensores

En esta área de la Robótica, nosotros optamos por utilizar un sensor Ultrasónico ya que abarca una mayor área de trabajo (Fig.18).

Fig.18 Sensor Ultrasónico

1. b) Actuadores

Utilizamos servomotores para desplazar las llantas del Robot, optamos por usar estos dispositivos ya que son precisos (Fig.19).

Fig.19 Servomotores

1. c) Control

Utilizamos un Bloque Inteligente para controlar el ROBOT (Fig.20).

Fig.20 Bloque Inteligente

3) Programación

Esta área de la Robótica que se encarga de dar instrucciones al Robot Móvil, para que realice una tarea.

Nosotros programamos el Robot, mediante un Lenguaje de Programación Grafico o de Bloques, que viene incluido en set Educativo Lego mindstorm EV3.

Basándonos en un algoritmo de programación secuencial (Fig.21).

Fig.21 Programación

Antes de empezar a programar realizamos un diagrama de flujo (Fig.22) que nos ayuda a no olvidar los pasos a seguir del robot utilizando un código de bloques (Fig.23).

Fig.22 Diagrama de flujo

Fig.23 Código de bloques

Ya con el robot terminado empezamos a probarlo para corregir si salía mal algo (Fig.24).

Fig.24 Correcciones

Fig.24 Correcciones

7.-Al final con el robot hecho lo probamos en Mariana; la niña que ya les habíamos presentado anteriormente; porque a ella le gustó la idea de probar el robot que le explicamos y que le podría ayudar.

Galería Método

Resultados

Comparación de Lugares con obstáculos de 90° con respecto a Objetos de colocados a 45°

.

Sensores

Comparación del prototipo con un bastón convencional y un perro Guía para uso de rehabilitación.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Emiliano Salto Fuster:

Construir un robot puede ser realmente una experiencia divertida y fascinante, sobre todo cuando construyes pensando en que puedes ayudar a personas con alguna discapacidad, nuestro proyecto fue muy positivo, porque si logramos que nuestro robot funcionara con el objetivo de ayudar a personas con discapacidad visual.

Daniel Murillo Pinal:

Mi conclusión fue que el robot si fue capaz de ayudar a las personas con discapacidad visual, y que pudimos comprobar que con el bastón el robot puede hacer la función de lazarillo, ya que tiene las mismas características que el perro guía.

Bibliografía

Fundamentos de la Robótica IPN

Organización Generando Diálogos

Organización Paseo a ciegas

Bastón Blanco Para Prevenir Obstáculos, (Tesis IPN)

Catálogo Lego 2013

Summary

This robotic system is the design and construction of mobile robot , with which we intend to implement the medical area. The prototype is designed to guide a visually impaired person . We have defined this project only for people who have recently lost vision and people who are missing , with the aim of helping them integrate with their surrounding environment .

Research Question

Problem approach

Around world there is curiosity to achieve amazing things through technology to meet different needs either medical, scientific or hobie , it is possible that in the near future technology achieves a robot can help people to cope in the world around them .

Background

Objective

To build and designed a movil robot that it can be easier the transit of people

with visual disability.

Justification

We ‘m following this issue because we would like to apply our knowledge in robotics to

medicine, and we

realized that the rate of visual

impairment is the most prevalent

in Mexico , because according to

the INEGI the second disabilities

in the country is the visual ,

the first is the driving .

In 2010 there were 112,336,538 people in Mexico of which 4,527,784 are disabled

and 1,292,201

are visual type

Hypothesis

If we create a prototype with wheels and sensors , then we achieve help people with visual

disabilities.

Method (materials and procedure)

Robotics is divided into 3 parts.

1) Mechanics

1. a) Design

Before building a robot, even before ordering the parts we need to design it, so we made a graphic representation of our robot through a drawing (Fig.15), thinking about the best design alternative.

Designing Fig.15

1. b) Lego Digital Designer (LDD)

First, we will need a computer with the Lego Digital Designer software or also known as LDD, to build and finish designing our 3D virtual robot (Fig.16), this program will help us to make our assemble  easier.

Fig.16 Programming

1. c) Physical Assemble

Using Lego Digital Designer instructions we built the robot using a set of Lego Mindstorms EV3 and a white cane (Fig.17).

Build Fig.17

2) Electronics

1. a) Sensors

In this area of Robotics, we used an ultrasonic sensor and covering a larger work area (Fig.18).

Fig.18 Ultrasonic Sensor

1. b) Actuators

We use servo motors to move the wheels of the robot, we chose to use these devices as they are accurate (Fig.19).

Fig.19 servomotors

1. c) Control

We used an intelligent block to control the ROBOT (Fig.20).

Fig.20 Smartblock

3) Programming

This area of robotics that is responsible for give instructions to the Mobile Robot, to perform a task.

We program the robot, using a graphical programming language or blocks, which is included in Education in  Lego Mindstorms EV3.

Based on an algorithm of sequential programming (Fig.21).

Fig.21 programming

Before you start programming perform a flow chart (Fig.22) that helps us not to forget the steps the robot using a code block (Fig.23).

Fig.22 Flowchart

Fig.23 code blocks

When we finished the robot we started to try correct if something were wrong (Fig.24).

Fig.24 Corrections

Fig.24 Corrections

7. Finally with the already made robot we tried it with Mariana; the girl who already had showed the project; because she liked the idea of testing the robot to explain it and that might help.

Method Gallery

Results

Places comparison with obstacles of 90 ° to objects placed at 45 °

Obstacles 90 ° 45 °
None High High
high high center
Right Central High Low
Center - Left High Low
Centro_Derecha_Izquierda high high
.



sensors

Mobile Sensor Sensor Sensor Static
High High census response
Speed Low High
High Range Low
Interference Low Low
Size Low Low


Comparison of the prototype with a conventional cane and a guide dog for rehabilitation use .

Staff attributes Robot Guide Dog
Cost 38 % 2% 50 %
Learning 45 % 10% 45 %
Dimension 30 % 20 % 50 %

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Emiliano Salto Fuster:

To build a robot can really be a fun and exciting experience, especially when you build thinking that can help people with disabilities, our project was very positive, because  we got our robot work in order to help people with visual disabilities .

Daniel Murillo Pinal:

My conclusion was that the robot was able to help people with visual disabilities, and we found that the robot function guide, as the same characteristics as the guide dog.

Bibliography