Sistema mecatrónico aplicado a personas sordomudas


Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Mecatrónica

Asesor: Marisa Calle Monroy

Autor: Emiliano Salto Fuster ()

Grado:

Resumen

La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente. Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos, forma parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales. Manos con voz es un diccionario básico que ayudará al lector a comunicarse con las personas sordas, que utilizan la lengua de señas ejecutada con las manos, la expresión corporal y los gestos. El diccionario está dividido por temas con el objeto de facilitar su uso a docentes, padres y madres de familia y personas interesadas en el tema.

El término tiene amplia aceptación y se aplica en todo tipo de autómatas. Se trata de imitar movimientos de seres vivos pero también de demostrar técnicas de control, incluyéndose en algunos casos Funciones Sensoriales Primas. Los Robots industriales surgen de la convergencia ASIMO, uno de los robots más conocidos y avanzados en el mundo, desarrollado por la empresa HONDA. Una mano robótica que es capaz de reproducir los movimientos de una mano real, tipo haptics.

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo se puede diseñar un prototipo para construir un traductor que nos permita comunicar con las personas sordo mudas y disminuir el problema de la comunicación entre ellas con las otras?

Planteamiento del Problema

En todo el mundo existe la curiosidad de lograr cosas sorprendentes a través de la tecnología; ya sean médicas, científicas o por hobbie.

Será posible que en un futuro próximo la tecnología pueda crear a un robot que ayude a las personas a desenvolverse de su entorno mismo, junto con la exploración y aprendizaje de conocimientos nuevos fundamentados fuera de nuestro alcance o difícil de obtener.

Esto fue realizado o pensado realizar debido a que de acuerdo con el INEGI la discapacidad auditiva es una de las más frecuente en México y en el mundo, ya que ocupa un lugar determinado entre el 10° y el 5° puesto, y aunque parezca que no es muy frecuente, el porcentaje lo decide o lo dice todo y realmente nos afecta esta discapacidad a todos por la falta de comunicación entre nosotros.

Antecedentes

de comunicación entre nosotros.

4.-Antecedentes

¿Qué es la discapacidad auditiva?
Es la dificultad o imposibilidad de utilizar el sentido del oído. En términos de la capacidad auditiva, se habla de hipoacusia y de sordera.

Hipoacusia: Pérdida auditiva de leve (ligera) a moderada (media); no obstante, resulta funcional para la vida diaria; siendo necesario el uso de auxiliares auditivos, entre otros elementos para optimizar los restos auditivos.

Las personas que presentan hipoacusia pueden adquirir el lenguaje oral a través de la información que reciben por vía auditiva.

Sordera: Pérdida auditiva de severa a profunda, donde la audición no es funcional para la vida diaria aun con auxiliares auditivos; la adquisición del lenguaje oral no se da de manera natural. Los alumnos y alumnas con este tipo de perdida utilizan principalmente el canal visual para recibir la información, para aprender y para comunicarse, por lo que la Lengua de Señas es la lengua natural de las personas con esta condición.

  • Su desarrollo cognitivo se ve disminuido debido a la escasa información que recibe.
  • Experimentan dificultades para trabajar aspectos abstractos, tienen un pensamiento más concreto vinculado a lo que directamente pueden percibir.
  • La impulsividad, la inseguridad, la inflexibilidad, el egocentrismo y bajo concepto de sí mismos, tan frecuente en los jóvenes sordos, no debe considerarse como rasgos constitutivos de una “personalidad del sordo”. Estos comportamientos son, en realidad, el resultado de:
    • La ausencia de un código de comunicación adecuado y disponible desde los primeros años, que permita la regulación externa e interna de la conducta.
    • La falta de información y experiencias.
    • El desconocimiento del porqué de las normas y valores
    • Las expectativas y actitudes inadecuadas de los demás
    • Las interacciones empobrecidas y simples.
    • Las dificultades e inconvenientes a que les somete una sociedad que no planifica pensando en las personas con falta de audición.
  • Las características de tono, intensidad y ritmo, que presenta el lenguaje nos permiten distinguir situaciones comunicativas de afecto, ternura, enfado, etc. Estas emociones son difícilmente percibidas por la persona con sordera, dado que su canal auditivo se encuentra gravemente alterado, limitándose la comprensión de estas situaciones a las percepciones visuales, que en ocasiones dan lugar a errores. La tecnología está presente en todos los ámbitos de la vida cotidiana. De una forma u otra, casi todas las actividades que realizamos a lo largo del día implican la utilización de algún dispositivo tecnológico.
  • La noción de tecnología está vinculada al conjunto de los conocimientos que permiten fabricar objetos y modificar el medio ambiente, lo que se realiza con la intención de satisfacer alguna necesidad.

Puede entenderse a la tecnología como la aplicación práctica del conocimiento generado por la ciencia. En el lenguaje coloquial, de todas formas, se vincula la tecnología con la tecnología informática, que es aquella que posibilita el procesamiento de información a través de medios artificiales como las computadoras.

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.

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. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos.

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. Este concepto humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.

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.

MANOS CON VOZ: DICCIONARIO DE LENGUA DE SEÑAS MEXICANA

Manos con voz es un diccionario básico que ayudará al lector a comunicarse con las personas sordas, que utilizan la lengua de señas ejecutada con las manos, la expresión corporal y los gestos. El diccionario está dividido por temas con el objeto de facilitar su uso a docentes, padres y madres de familia y personas interesadas en el tema. Cada palabra está representada con una o varias fotografías a color y una descripción escrita que presenta paso a paso la realización de la seña; además, en caso de que se tenga que realizar un movimiento específico en la ejecución, se marca con flechas su dirección. Cuando las flechas tienen doble punta, el movimiento se realiza de ida y vuelta.

Fig.1 abecedario en lenguaje de señas

El vocabulario se conforma por 1 113 palabras distribuidas en 15 temas: abecedario, alimentos, animales, antónimos, casa, calendario, colores, escuela, familia, frutas y verduras, números y palabras relacionadas, partes del cuerpo, pronombres-adjetivos-preposiciones-artículos, República Mexicana y otras palabras. Éstos son los temas básicos para lograr una comunicación cotidiana, con los cuales podrá introducirse en la comunidad de personas sordas para luego aprender con la práctica nuevos temas, expresiones y modos de vida. No hay que olvidar que este diccionario ayuda en la búsqueda de palabras básicas, pero quien desee aprender la lengua de señas mexicana debe acudir a un curso para el aprendizaje programado y sistemático, como sucede en la enseñanza de cualquier idioma. Uso del diccionario Las fotografías que describen cada palabra están colocadas de manera que las señas puedan practicarse frente a un espejo, con el libro sobre el pecho, para observar con claridad la realización, que será también la forma en que verá las señas la o el interlocutor. Es importante observar las fotografías y leer cuidadosamente la descripción para realizar cada palabra en forma correcta. Las señas se realizan con la mano dominante, es decir, si la persona es diestra, con la mano derecha y si es zurda, con la izquierda. Las señas en este diccionario están hechas con la mano derecha y al colocarse el libro sobre el pecho las imágenes corresponden a la posición de esa mano, de modo que las personas zurdas deberán hacer algunos ajustes. 12 Diccionario de lengua de señas mexicana Cuando las señas se realizan con dos manos, la mano dominante hace los movimientos principales y la otra mano le sirve de apoyo; en otras ocasiones, ambas manos ejecutan el mismo movimiento. La lengua de señas mexicana tiene algunas reglas particulares, que debemos conocer. Por ejemplo, no es de mala educación señalar a la gente. Si una persona se dedica a la enseñanza, a la interpretación o a alguna actividad en la que se comunica por largo tiempo con lengua de señas, debe vestirse adecuadamente, es decir, utilizar un color liso que contraste con su piel, para que su interlocutor pueda observar sus manos con claridad. La joyería debe ser discreta. En lo posible, se deben evitar collares, aretes largos, anillos con movimiento, pulseras y mascadas. Las uñas no deben ir pintadas. Además, no se debe mascar chicle, ya que esto distrae al interlocutor pues, en ocasiones, los movimientos de los labios corresponden a las palabras que se están interpretando, y un movimiento ajeno distrae y confunde. En el caso de los hombres, es recomendable usar chaleco si traen corbata, para evitar que las manos choquen con ella. Cuando no se siguen las reglas anteriores, se dice que es mala educación; es como si se hablara con la boca llena, por los distractores y las barreras en la comunicación que esto significa; sin embargo, las reglas no han de atenderse si nuestra comunicación con personas sordas se lleva a cabo en una fiesta o en alguna actividad social.

Objetivo

Construir y diseñar un traductor mecatrónico que ayude a las personas sordo mudas a comunicarse con las otras personas.

 

Justificación

Lo que realiza este proyecto es que el sensor de movimiento detecta u observa el movimiento de las señas realizadas con las manos, con lo cual, con un lenguaje de señas programado o adaptado en la tarjeta o chip del robot podrá traducir el movimiento de las manos a palabras, que estas se presentaran en una pantalla o para después que sean escuchadas.

Y este robot beneficia a las personas con discapacidad auditiva en mejor comunicación con nosotros, y a nosotros en la comunicación con ellos, de forma “verbal” combinado o fusionado con la comunicación “manual” que se le conocería como: “comunicación digital”.

Este sistema no solo nos ayuda a comunicarnos con ellas, también si tenemos dificultad al hablar y cuando empieza a dañar la discapacidad auditiva.

 

Hipótesis

Si logro diseñar y construir un sistema mecatrónico que traduzca las señas realizadas por las personas sordo mudas a palabras, entonces podré mejorar la comunicación con ellas.

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Método (materiales y procedimiento)

-1 Tarjeta Arduino Uno

-5 Sensores de flexión/galgas extenciométricas

-1 Amplificador operacional

-1 display 2×16

-20 Jumpers Hembra-Macho

-20 Jumpers Macho-Macho

-6 Potenciómetros de 10k Ohms

-10 Resistencias de 1k Ohm

-1 Tablilla Protoboard

-1 Cargador de 5v

– Guante de plástico

– Página web: www.Autodesk.com

PROCEDIMIENTO

-Conectamos las galgas extenciométricas a los guantes.

-Con los Jumpers conectamos las galgas a la tarjeta arduino y al amplificador.

-Se conectan los jumpers a la tablilla para los circuitos electrónicos.

-De la tablilla conectamos hacia el display para mostrar la traducción.

-Utilizamos los kohms para realizar pruebas en el traductor a través de la pág. Web: www.Autodesk.com

-Conectamos el cargador para que el traductor este listo para funcionar.

-El traductor se activará cuando las galgas manden señal a la tarjeta arduino y traduzca

Galería Método


Resultados

 

Obtuve un prototipo que logra traducir las señas mediante una base de datos que envían los sensores.

El prototipo manda señales a través de los sensores para que pueda el arduino transformar las señales a datos y dichos datos se envían al display y automáticamente se transforman en ondas, que activan el sonido.

Galería Resultados


Discusión

Las pérdidas de audición en función del momento en que ocurren, la más común es la congénita (desde el nacimiento).

Puede ser de cualquier tipo de grado, en un solo oído o en los dos. En esta discapacidad algunos niños nacen con este tipo de pérdida y otros por la exposición de ruidos fuertes.

La robótica representa una gran oportunidad para desarrollar conocimientos y habilidades entre los estudiantes de bachillerato, ya que genera una gran expectativa y motivación para lograr la construcción y funcionamiento del robot, pero también representa una motivación a los niños de primaria y secundaria.

Conclusiones

El desarrollo de mi proyecto fue complicado ya que al mover los sensores de flexión mandaba señales de 300, 400 y otras cantidades mayores de ohms, las señales bajaban de 1 a 7 ohms, pero al final el prototipo cumplió su función de traducir las señas.



Sistema mecatrónico aplicado a personas sordomudas

Summary

Electronics is the branch of physics and engineering specialization, which studies and employs systems whose operation is based on the conduction and control of the microscopic flow of electrons or other electrically charged particles. It uses a wide variety of knowledge, materials and devices, from semiconductors to thermionic valves. The design and construction of electronic circuits to solve practical problems, is part of the electronics and the fields of electronic engineering, electromechanical and computer science in the design of software for its control. The study of new semiconductor devices and their technology is usually considered a branch of physics, more specifically in the field of materials engineering. Hands with voice is a basic dictionary that will help the reader to communicate with deaf people, who use sign language executed with hands, body expression and gestures. The dictionary is divided into themes in order to facilitate its use to teachers, parents and interested people.

The term has wide acceptance and is applied in all types of automatons. It involves imitating movements of living beings but also demonstrating control techniques, including in some cases Primal Sensory Functions. Industrial Robots come from the convergence ASIMO, one of the most known and advanced robots in the world, developed by the company HONDA. A robotic hand that is able to reproduce the movements of a real hand, haptics type.

Research Question

How can a prototype be designed to be able to construct a translator that allows us to communicate with the hearing impaired and reduce the problem of communication between them with others?

Problem approach

Throughout the world there is the curiosity to achieve amazing things through technology such as medical, scientific or leisure. It is possible that in the near future the robotics can create a robot that helps people to develop their own environment.

This was done or planned to be carried out because according to INEGI and other medical institutes hearing impairment is one of the most frequent in Mexico and the world, since it occupies a certain place between the 10th and 5th place; And although it seems that it is not very frequent for the place, the percentage is what decides or what it says everything, and this disability really affects us all by the lack of communication.

Background

Objective

To build and design a mechatronic translator to help deaf-mute people communicate with other people.

Justification

What this project pretends is that the motion sensor detects or observes the movement of the signals made with the hands which with a sign language programmed or adapted in the card or chip of the robot will be able to translate the movement of the hands into words, these will be presented on a screen or sounds.

And this robot benefits deaf people in better communication with us and vice versa in a “verbal” way combined with the “manual” communication that would be known as; “Digital” communication.

This system not only helps us communicate with them but also if it is difficult to speak and when it begins to damage hearing.

 

Hypothesis

If I can design and build a mechatronic system that translates the signals made by deaf people to words, then I can improve communication with them.

Method (materials and procedure)

 

–1 Arduino Uno Card

-5 Flexion sensors / extenciometric gauges

-1 Operational Amplifier

-1 display 2×16

-20 Jumpers Female-Male

-20 Jumpers Male-Male

-6 Potentiometers of 10k Ohms

-10 Resistances of 1k Ohm

-1 Protoboard board

-1 5v Charger

– Plastic glove

– Website: www.Autodesk.com

PROCESS

– We connect the gauge extenciometric to the gloves.

-With the Jumpers we connect the gauges to the Arduino board and to the amplifier.

– The jumpers are connected to the board for electronic circuits.

– From the tablet we connected to the display to show the translation.

-We use kohms to perform tests on the translator through p. Web: www.Autodesk.com

-Connect the charger so that the translator is ready to work.

-The translator will activate when the gauges send signal to the arduino card and translate

 

Method Gallery

Results

I obtained a prototype that manages to translate the signals through a database that the sensors send.

The prototype sends signals through the sensors so that the arduino can transform the signals to data and that data is sent to the display and it is automatically transformed into waves, which activate the sound.

Results Gallery

Discussion

Hearing loss depends on the moment they occur, the most common being congenital (from birth).

It can be of any type of degree, in one ear or both. In this disability some children are born with this type of loss and others by exposure of loud noises.

Robotics represents a great opportunity to develop knowledge and skills among high school students, because it generates great expectations and motivation to achieve the construction and operation of the robot, but also represents a motivation for primary and secondary school children.

 

Conclusions

The development of my project was complicated because when moving the flexion sensors sent signals of 300, 400 and other larger quantities of ohms, the signals went down from 1 to 7 ohms, but in the end the prototype fulfilled its function of translating the signs.