Luis Carlos Sarmiento M. Sc. Luis Facundo Maldonado G. Ph.D. Profesores Universidad Pedag�gica Nacional de Colombia

AYUDAS AUMENTATIVAS EN DISCAPACITADOS 9,68$/(6�3$5$�/$�5(35(6(17$&,Ï1�

(63$&,$/�87,/,=$1'2�/$6�7(&12/2*Ë$6�'(�/$�,1)250$&,Ï1�<�/$6�&20UNICACIONES

The research is guided to identify and to establish the different strategies used by blind people , to locate objects in the space and to identify its respective colors. A group of blind people uses like means of communication the cane, arms, hands, among others. The other group uses the technological device designed especially for this research. The experimental work carried out uses the analysis of verbal protocols, as methodology to study the processes of space location of objects in closed enclosures and the identification of some colors (yellow, red, green and blue) on the part of blind people. The researcher registers in magnetic form what the fellow expresses aloud as it solves the problem. It was followed the work of Ericson and Sim�n (1993) and the methodological guide developed by Maldonado L.F (2001) for the development of this stage of the research.

Abstract

,1752'8&&,Ï1 Este art�culo muestra la investigaci�n (tesis) llevada a cabo para la Maestr�a en Tecnolog�as de la Informaci�n aplicadas a la educaci�n en la Universidad Pedag�gica Nacional. El objetivo primordial fue responder a la siguiente pregunta de investigaci�n. ¢�([LVWHQ�GLIHUHQFLDV�Hn cuanto a la representaci�n espacial de un ambiente artificial entre un grupo de ciegos cong�nitos que utiliza un transductor que convierte se�ales de croma e infrarrojas en sensaciones h�pticas y otro grupo que utiliza el bast�n cl�sico ? Esta investigaci�n toma como marco te�rico los sistemas de representaci�n espacial, la teor�a del color, la sensibilidad y

procesamiento sensitivo en los seres humanos. Tomando estos par�metros se dise�� un dispositivo tecnol�gico que permite a los ciegos la posibilidad de ubicar (posici�n y orientaci�n) objetos y determinar el color que poseen a distancia. La metodolog�a utilizada fue protocolos verbales, ampliamente aplicada en los proyectos de investigaci�n e innovaci�n llevados a cabo por el grupo TECNICE de la Universidad Pedag�gica Nacional. Las personas invidentes que estuvieron en los dos grupos de la investigaci�n eran estudiantes del CRAC (Centro de rehabilitaci�n para adultos ciegos) .

RESUMEN La investigaci�n se orienta a identificar y establecer las diferentes estrategias utilizadas por personas discapacitadas (invidentes), para ubicar objetos en el espacio e identificar sus respectivos colores. Un grupo de discapacitados visuales utiliza como medio de comunicaci�n el bast�n, brazos, manos, entre otros. El otro grupo utiliza el dispositivo tecnol�gico dise�ado especialmente para esta investigaci�n. El trabajo experimental llevado a cabo utiliza el an�lisis de protocolos verbales, como metodolog�a para estudiar los procesos de ubicaci�n espacial de objetos en recintos cerrados y la identificaci�n de algunos colores (amarillo, rojo, verde y azul) por parte de las personas ciegas. El investigador registra en forma magn�tica lo que el sujeto expresa en voz alta a medida que resuelve el problema. Se sigui� la obra de Ericson y Sim�n (1993) y la gu�a metodol�gica desarrollada por Maldonado L. F. (2001) para el desarrollo de esta etapa de la investigaci�n. PALABRAS CLAVES: Representaci�n espacial, ciegos, movilidad, orientaci�n visi�n artificial, dispositivo tecnol�gico, sensores infrarrojos, microcontroladores.

Los resultados obtenidos de la investigaci�n permite responder afirmativamente la pregunta de investigaci�n planteada. MARCO TEORICO REPRESENTACION ESPACIAL Conceptualizaci�n cognitiva Seg�n Gauvain y Rogoff el conocimiento espacial hace referencia a una serie de intercambios complejos, que implica transacciones de tipo cognitivo y emocional entre el sujeto y el ambiente que lo rodea creando una interacci�n de tipo cognitivo y simb�lico entre el sujeto y el ambiente f�sico en el que est� inmerso. (Gauvain y Rogoff, 1989). La cognici�n espacial para Moore y Golledge(1976) es el conocimiento de im�genes, impresiones y creencias que los individuos y grupos tienen acerca de los aspectos: elementales, estructurales y simb�licos de los ambientes f�sicos, reales o imaginarios, sociales, culturales, econ�micos y pol�ticos entre el sujeto y el ambiente f�sico. Existen dos instancias de conocimiento ambiental: Juicios sobre el espacio: Hace relaci�n a las diferentes respuestas que tienen las personas ante los elementos del ambiente que los rodea. Un ejemplo de este tipo de juicios es la primac�a que los ciegos tienen ante los lugares cerrados en contra posici�n a los lugares abiertos (Passini, 1986 y 1988).

Representaci�n o mapa cognitivo: Interpreta todos los proceso cognitivos que manifiesta cuando una persona identifica un lugar o espacio concreto, organiza y almacena esa informaci�n para posteriormente utilizarla. (Ochaita, 1993). Es importante destacar que esta forma de representar el espacio es din�mico y depende de la forma cambiante del aspecto emocional del cognoscente, f�sico del lugar y del n�mero de relaciones que tenga el individuo con el lugar concreto. Carreiras en 1986 establece dos componente de la representaci�n espacial: Informaci�n atributiva: Establece el significado, valor y funci�n que tiene un lugar para un determinado individuo. Informaci�n localizacional: Determina la informaci�n sobre las distancias y orientaciones existentes entre los objetos que constituyen un determinado espacio. La movilidad es la conducta cognitiva real que el individuo presenta al moverse con eficacia, eficiencia, seguridad y gracia en un determinado espacio; en donde involucra informaci�n perceptiva y motriz. La orientaci�n es el proceso cognitivo de utilizar informaci�n sensorial para establecer y mantener la posici�n en el espacio (Webster 1981). FACTORES PERCEPTIVOS Cuando una persona se desplaza por un espacio o lugar, utiliza la

sumatoria de todas las percepciones posibles, para poder de una forma viable recordar esa informaci�n ambiental. A medida que nos vamos desplazando, creamos una intrincada secuencia de operaciones cognitivas que permite al caminante recordar esa vivencia. Cuando deseamos desplazarnos por un determinado lugar, es muy importante, poder anticipar el lugar por donde deseamos desplazarnos. Este concepto sensorial se denomina anticipaci�n perceptiva. La anticipaci�n perceptiva tiene como caracter�stica primordial la posibilidad de conocer de antemano las propiedades de algunos objetos, antes de hacer contacto f�sico directo. La percepci�n visual permite al individuo, recoger informaci�n de los objetos encuentre en su campo visual a una distancia promedio de 76 metros, esta distancia la recorre caminando en un tiempo aproximado de 1 minuto. Con este sistema sensorial que utiliza las ondas electromagn�ticas (velocidad de la luz) en el rango de los 4000 a ORV� ����� ÈQJVWURP� �c��� SHUPLWH�identificar f�cilmente y a una alta velocidad las caracter�sticas de los objetos, que se encuentren en un espacio determinado. La percepci�n espacial por medio de la audici�n, utiliza las ondas ac�sticas que se encuentran en el rango entre los 20Hz a los 20000Hz. Aunque la forma de percepci�n estereof�nica le permite al individuo saber desde donde se encuentra la fuente sonora, existen diferencias significativas cuando la fuente del sonido se encuentra con respecto al oyente en frente, que en la parte posterior (Guth, Hill y Rieser, 1989).

Este tipo de percepci�n no es muy diciente para el proceso de representaci�n espacial, ya que solamente le informa precariamente al cognoscente de la localizaci�n del objeto (siempre y cuando no exista otros sonidos que enmascaren el patr�n que deseo analizar) y en ninguna forma sobre: la forma color o tama�o que son caracter�sticas relevantes de los objetos. Otros sentidos como el t�ctil, el propioceptivo y el cinest�sico son important�simos para el proceso de representaci�n espacial ya que permite detectar: forma, tama�o, textura, densidad, peso, posici�n relativa, movimiento; pero tienen en contraposici�n que necesita del contacto f�sico para su representaci�n espacial. Es decir, la anticipaci�n perceptiva es muy precaria. Para representar de una forma eficiente y eficaz un determinado espacio o lugar es esencial sentidos que posean un buen nivel de anticipaci�n perceptiva ya que conlleva a que el individuo se desplace y oriente de una forma m�s eficiente. LA MOVILIDAD EN AUSENCIA DE VISION El proceso de movilidad implica una intrincada interrelaci�n de tipo cognitivo y sensorio motriz. El cognoscente desarrolla sus propias heur�sticas, en donde las caracter�sticas de las se�ales que est� recibiendo le informan en todo momento: la orientaci�n que lleva, que elementos est�n a su alrededor y donde se encuentran dichos elementos permitiendo que active sus propias estrategias para la toma

de decisiones de la ruta que desea llevar o el destino a donde desea arribar. Para un ciego el movilizarse implica un esfuerzo cognitivo grande pues no posee informaci�n de: la forma, tama�o, color u otras caracter�sticas de la informaci�n que prevalece en el espacio. Tiene que recurrir a los otros sentidos para poder realizar el proceso de movilizaci�n. Pero como la anticipaci�n perceptiva y la falta de completitud de la informaci�n es relevante, le cuesta una gran dificultad desarrollar dicha tarea de una forma aut�noma. Seg�n Foulke (1983 y 1984) la selecci�n de datos en memoria est� �ntimamente relacionado con un concepto denominado anticipaci�n cognitiva. Esta definici�n est� en relaci�n con la posibilidad de adelantarse cognitivamente, a la

PER CEPCIO N

SELECCIO N DE DATO S EN MEMO RIA

EVALUAC IO N

ANALISIS DE LO S DATO S PERCEPTIVO S

PLANIFICACIO N

TO MA D E DECISIO NES

Figura 1. Procesos cognitivos, Ponder (1976). estimulaci�n perceptiva del ambiente, utilizando recuerdos o vivencias de espacios o lugares que previamente haya visitado. Las personas videntes, a la vez que las ciegas, utilizan la anticipaci�n cognitiva pero el �xito de un desplazamiento radica en la

cantidad de percepciones relevantes que se tengan o hayan tenido del espacio o ambiente. Planificaci�n: Se refiere a abordar las diferentes posibilidades para tomar las acciones pertinentes en la soluci�n de un problema de movilidad. Seg�n Rich & Knight (1996), para un proceso de planificaci�n se requieren los siguientes pasos: - Seleccionar la mejor regla bas�ndose en la informaci�n heur�stica disponible. - Utilizar la nueva regla elegida para determinar la siguiente posibilidad en el proceso de movilizaci�n. - Detectar si con estas condiciones se puede llegar a un resultado exitoso de movilidad. - Detectar informaciones que lleven a callejones sin salida. -Toma de decisiones: Implica casos en los cuales se deban tomar decisiones de tipo probabil�stico para el proceso de movilidad. - Evaluaci�n: Implica los juicios que se toman de acuerdo a las decisiones que se estipulen, con respecto a las acciones de movilidad. En la movilidad de las personas ciegas se encuentra algunos factores, como los siguientes, que inciden en los proceso de movilidad: Lugares que posean una mayor cantidad de informaci�n auditiva, t�ctil, cinest�sica. Seg�n una investigaci�n realizada por Passini, Dupr� y Langois (1986), los lugares p�blicos son visitados por los ciegos en un porcentaje del 10%. La nieve y la lluvia disminuye la posibilidad en los ciegos de percibir

puntos de referencia para la movilidad y representaci�n espacial. El viento disminuye la posibilidad de percibir claves espaciales de tipo ac�stico. La forma arquitect�nica de las ciudades (construida en forma casi exclusiva para los videntes) dificulta en forma apreciable la movilidad de los ciegos. Para los ciegos el proceso de movilizarse es un trabajo donde se percibe una alta planeaci�n y toma de decisiones, con un alto costo de tipo cognitivo. En contraposici�n los videntes, pueden disfrutar del desplazamiento en forma de paseo, sin una alta carga de tipo cognitivo (Foulke, 1984). /$�25,(17$&,Ï1�(63$&,$/ Seg�n Hill (1986), la orientaci�n espacial posee tres caracter�sticas fundamentales:

Puntos de referencia: los puntos de referencia son las marcas o mojones (se�ales que sirven de

gu�a en un camino) que le permitena un caminante saber si se encuentra en la ruta correcta. Seg�n Linderberg y Garling (1981), la precisi�n en la orientaci�n est� directamente relacionada con el n�mero de cambios de direcci�n

que existe en una ruta y seg�n Thomson (1963) con la longitud de la trayectoria que se recorra.

Actualizaci�n perceptiva: Las personas videntes pueden f�cilmente actualizar sus representaciones perceptivas (orientaci�n y posici�n relativa), discriminando sin mayor dificultad aquellos mojones que son primordiales o representativos para su proceso de representaci�n espacial. En las investigaciones desarrolladas por Rieser, Guth y Hill (1986); se encontr� que los ciegos de nacimiento ten�an una gran dificultad en orientarse en el espacio, cuando realizaban algunos desplazamientos. Esto se debe, a que deben recurrir a desarrollos de tipo cognitivo y no a simples actualizaciones perceptivas, como lo hacen los videntes. La actualizaci�n perceptiva tiene presente en todo momento : El esquema corporal se refiere al

conocimiento de la posici�n relativa entre el cuerpo del sujeto con los objetos del entorno. La convergencia proyectiva es la capacidad por parte del sujeto de poder determinar donde se

PUNTOS DE REFERENCIA

CONCEPTUALIZACION CON LA DIRECCION DEL

ESPACIO

ORIENTACION ESPACIAL

ACTUALIZACION PERCEPTIVA

Figura 2. Esquema de orientaci�n espacial

encuentra el objeto, desde diferentes puntos en el espacio. Conceptualizaci�n con la direcci�n del espacio: implica la utilizaci�n por parte del sujeto de uno o varios marcos de referencia para su desplazamiento y orientaci�n en el espacio; a la vez de la utilizaci�n de conceptos b�sicos espaciales como: izquierda, derecha, adelante, atr�s, norte, sur, etc. SENSIBILIDAD Y PROCESAMIENTO SENSITIVO Los ciegos al no poder observar el medio circundante, presentan una gran dificultad para percibir objetos o el medio que los rodea, por lo tanto el esfuerzo cognitivo en ellos se ve ciertamente aumentado, Sholl(1986). Por esto se hace imprescindible potenciar o desarrollar nuevas entradas de informaci�n, para as� lograr una mayor autonom�a en las personas invidentes, que les permita representarse el espacio de una forma m�s completa. Como la piel es uno de los �rganos

m�s extensos, se trata de identificar las entradas de informaci�n, que

sean m�s adecuadas, para aumentar la representaci�n espacial de las personas invidentes. Seg�n Purves (2001) en la piel se encuentra una gran cantidad de receptores que se agrupan en: mecanorreceptores, nociceptores y termorreceptores. Es importante destacar la zona m�s sensible al est�mulo escogido, para ello Carpenter (1986) relaciona una discriminaci�n mecanosensitiva a trav�s de la superficie corporal. De esta forma podemos determinar que zona del cuerpo ser�a la m�s adecuada para capturar informaci�n del medio. Variables como la frecuencia de los est�mulos y la duraci�n de los mismos permitir� parametrizar el dise�o del dispositivo. Seg�n Purves (2001), el sistema somatosensitivo tiene dos componentes principales: un sistema para detectar est�mulos mec�nicos como el del tacto leve, la vibraci�n y la presi�n; y un sistema para detectar los est�mulos dolorosos y la temperatura. En conjunto estos dos sistemas brindan a los animales la capacidad para

identificar las formas y las texturas de los objetos, controlar las fuerzas

Figura 3. Terminaciones nerviosas sensoriales som�ticas especializadas. (Purves, 2001).

externas e internas que act�an sobre el cuerpo en cualquier momento, y detectar situaciones potencialmente nocivas. El procesamiento mecanosensitivo de los est�mulos externos es iniciado por la activaci�n de una poblaci�n diversa de receptores cut�neos u subcut�neos en la superficie corporal, que trasmiten informaci�n hasta el sistema nervioso central para su interpretaci�n y finalmente para la acci�n. 0(72'2/2*Ë$� REGISTRO A TRAV�S DE PROTOCOLOS VERBALES El trabajo experimental llevado a cabo permite utilizar el an�lisis de protocolos verbales como metodolog�a para estudiar el proceso de ubicaci�n espacial de objetos en recintos cerrados y en la identificaci�n de algunos colores (amarillo, rojo, verde y azul). El investigador registra en forma magn�tica lo que el sujeto expresa en voz alta a medida que resuelve el problema. Se sigui� la obra de Ericson y Sim�n (1993) y la gu�a metodol�gica desarrollada por Maldonado L.F (2001) para el desarrollo de esta etapa de la investigaci�n. Para registrar la forma como resuelve el problema el sujeto, se utiliza dos videograbadoras, las cuales est�n dispuestas durante toda la experimentaci�n. La investigaci�n se orienta a identificar los procesos de ubicaci�n espacial de objetos e identificaci�n de colores en los mismos. El problema consiste en identificar y establecer las diferentes estrategias

utilizadas por personas discapacitadas (invidentes) para ubicar objetos en el espacio e identificar sus respectivos colores, utilizando como medios de comunicaci�n el bast�n, brazos, manos, entre otros, y el dispositivo tecnol�gico dise�ado especialmente para esta investigaci�n. Igualmente se tuvieron en cuenta los estudios de Goel & Pirolli (1993) en cuanto al ambiente de la tarea y el espacio del problema en la soluci�n de problemas d�bilmente estructurados. Para el an�lisis de los protocolos se escogi� un conjunto de elementos que permita describir el proceso de b�squeda de las personas invidentes. Sujetos: Los sujetos fueron seleccionados de una muestra general de invidentes del Instituto CRAC quienes son internos. Se les solicit� su colaboraci�n para grabar la experiencia que iban a desarrollar. Este trabajo presenta el an�lisis de cuatro sujetos (dos del grupo de control y dos del grupo experimental). Procedimiento de recolecci�n de datos: Se dispuso de un sal�n dedicado a la experiencia, dos videograbadoras, un computador, dispositivo tecnol�gico, bast�n y objetos de diferentes configuraciones geom�tricas y colores y una estructura para ubicar los objetos en el espacio, especialmente dise�ado para la experiencia. A los sujetos se les pidi� que hablaran en voz alta a medida que iban resolviendo el problema. El experimentador se ubic� cerca al sujeto, con fin de estimularlo a hablar en voz alta y ha hacer aclaraciones respecto al

ambiente en caso de ser necesario. El transcriptor se ubic� al otro extremo con el fin de transcribir las acciones del sujeto. Trascripci�n: Tomado el registro de los procesos, se procedi� a transcribir el contenido de los mismos, en forma textual y de la manera m�s fiel posible. Como resultado de esta trascripci�n se tiene un conjunto de expresiones verbales que tienen alg�n significado de acuerdo al proceso que las gener� Codificaci�n de segmentos : Se dividi� la trascripci�n en sentencias o expresiones consideradas unidades significativas. De acuerdo al contexto, se interpretaron algunas expresiones con el fin de poderlas entender. Para esta investigaci�n no se consider� el tiempo como una variable relevante. Se utiliz� para el proceso de codificaci�n las siguientes expresiones verbales: Figura 4. Esquema gr�fico de los codificadores

Estado inicial: Seg�n Russell y Norvig (1996) son las condiciones iniciales de un problema que un sujeto sabe que debe resolver. Operador: Seg�n Russell y Norvig (1996) son las posibles acciones que un sujeto puede realizar para resolver un problema y cambiar de un estado n a un estado n+1. Operando: Son los elementos del entorno del espacio de un problema que permite al interactuar con el sujeto, generar nuevas tomas de decisiones para la soluci�n de un problema. Prueba de meta: Seg�n Russell y Norvig (1996) es la comparaci�n que un sujeto hace para un estado particular donde el cree que ya lleg� a la meta del problema. Evaluaci�n: Es el estado cognitivo de un sujeto donde valora un operando, un operador o la trayectoria del proceso de b�squeda. Objetivo: Es una meta que se desea alcanzar. Hip�tesis: Es un supuesto inicial, que sin haber sido demostrado a�n, se utiliza para explicar hechos observados. Hip�tesis metacognitiva: Es un proceso de valoraci�n que un sujeto tiene sobre una hip�tesis promulgada. Transici�n de estados: Seg�n Russell y Norvig (1996) la transici�n de estados son todas las posibilidades que tiene un problema cuando se est� generando un proceso de b�squeda con o sin informaci�n.

Ei = Estado inicial

Op = Operando

Ob = Objetivo

O = Operador

Tr = Transic i�n de estado

Pm = Prueba meta

Hi = Hip�tesis

HiMe = Hip�tesis metacognit iva

Ev = Evaluaci�n

En el proceso de codificaci�n se utiliz� para las transiciones de estados la siguiente terminolog�a de acuerdo a la distancia que exista entre el sujeto y el objeto:

- Muy cerca: intervalo de 0 a 20 cm entre el sujeto y el objeto.

- Cerca: Intervalo desde 20 cm a 50 cm entre el sujeto y el objeto.

- Medianamente cerca: Intervalo desde 50 cm a 1 m entre el sujeto y el objeto.

- Lejos: Intervalo desde 1 m a 1.5 m entre el sujeto y el objeto.

- Muy lejos: Distancias mayores a 1.5 m entre el sujeto y el objeto.

En la siguiente fase se agrupo los problemas presentados a los sujetos en los siguientes subconjuntos de acuerdo a la posici�n espacial y caracter�sticas como el color de los objetos:

- Objetos ubicados frente al sujeto.

- Objetos ubicados a la izquierda del sujeto.

- Objetos ubicados a la derecha del sujeto.

- Objetos ubicados en diferente posici�n angular.

- Localizaci�n de objetos de diferente color.

- Ordenamiento espacial de objetos de diferente color.

Esta clasificaci�n se hizo por igual a los dos grupos: tanto al grupo de invidentes que utiliz� el bast�n, como al grupo de invidentes que utiliz� el dispositivo tecnol�gico.

Cada problema se analiz� de la siguiente forma: Se parte de la informaci�n de la codificaci�n de cada problema que resuelve el respectivo sujeto. Esa informaci�n se agrupa en una tabla donde estar� los elementos relevantes para el proceso de an�lisis de la b�squeda. Adicionalmente se tiene la representaci�n gr�fica de la trayectoria seguida por el sujeto para alcanzar el objeto. A esta la denominamos Mapa de orientaci�n. Posteriormente se realiz� un diagrama de flujo que caracteriza el procedimiento que sigui� el sujeto para resolver el problema. En la figura anterior se muestra el esquema gr�fico para cada elemento de la codificaci�n. El conjunto de problemas con las mismas caracter�sticas resuelto por cada sujeto es analizado mirando su evoluci�n y el conjunto de codificadores utilizados en los protocolos verbales. Esta informaci�n es contrastada con los datos del otro sujeto con las mismas caracter�sticas, es decir, que haya utilizado el bast�n o el dispositivo tecnol�gico. DISE�O DEL DISPOSITIVO 7(&12/Ï*,&2 El dise�o y construcci�n del dispositivo tecnol�gico permite a la s personas invidentes:

- Identificar si existe un objeto al frente y a que altura est�.

- Identificar si existe un objeto a la izquierda y a que altura est�.

- Identificar si existe un objeto a la derecha y a que altura est�.

- - Identificar si existe un objeto al frente entre la derecha y la izquierda y a que altura est�.

- Identificar el color de un objeto.

Para esta investigaci�n se decidi� tomar el vientre como la zona m�s adecuada para entrar la informaci�n del medio ambiente para las personas invidentes. La sensibilidad entre dos puntos en esta regi�n es de 35 mm, apropiado para la matriz de detecci�n. Otro par�metro para escoger el vientre es la buena ubicaci�n que presenta para colocar una matriz de actuadores, que entregue la informaci�n al sentido h�ptico. ARQUITECTURA DEL DISPOSITIVO TECNOLOGICO El sistema est� compuesto por: un casco donde se encuentra los transductores de entrada al sistema (c�mara CCD e infrarrojos), una matriz de detecci�n que entrega se�ales al sentido h�ptico, una bater�a, un computador y dos sistemas microcontrolados para el procesamiento de se�ales. La c�mara CCD ingresa la se�al de video al m�dulo de visi�n artificial, donde procesa la se�al de croma, para posteriormente mandarla al driver (amplificador) de croma; encarg�ndose de activar los transductores de salida pertenecientes a la matriz de detecci�n, bloque de croma.

La otra entrada de informaci�n es determinada por tres sensores infrarrojos colocados al frente, lado izquierdo y lado derecho del casco. Esta se�al es procesada por un microcontrolador, encargado de activar los solenoides ubicados en la parte superior de la matriz de detecci�n. ARQUITECTURA DEL BLOQUE DE 3(5&(3&,Ï1�(63$&,$/ El m�dulo de percepci�n espacial permite identificar objetos que se encuentren al frente , a la izquierda y a la derecha a una distancia menor a dos metros de la persona invidente. El m�dulo posee tres sensores infrarrojos con sus correspondientes emisores y receptores. Un microcontrolador emite una se�al astable, que alimenta los emisores con un periodo de tiempo y un n�mero de pulsos. Los transductores de entrada capturan la luz infrarroja que es devuelta por reflexi�n, si existe un objeto en el entorno de la persona invidente. Posteriormente esta informaci�n es procesada, generando una se�al de activaci�n que alimenta un segundo microcontrolador, activando la matriz de detecci�n en el bloque de percepci�n espacial. Estas se�ales permiten a los transductores de salida excitar las neuronas aferentes en el sentido h�ptico, indicando al discapacitado visual, posici�n y orientaci�n espacial de un objeto en su entorno. Para el dise�o se utiliz� un conjunto de tres sensores infrarrojos ubicados en un casco en la parte frontal, izquierda y derecha para as�

mismo poder detectar objetos en estas direcciones. El sensor S2 detecta objetos ubicados al frente, el sensor S1 detecta objetos ubicados a la derecha y el sensor S3 objetos ubicados a la izquierda.

SISTEMA DE CONTROL El sistema de control para el bloque de percepci�n espacial est� basado en un microcontrolador PIC16F84 que presenta una alta versatilidad y flexibilidad como sistema de control . La se�al de reloj est� basada en un cristal de 20Mhz que sirve de base de tiempo al PIC. El microcontrolador emite la frecuencia de 15 KHz por los pines RB0, RB1 y RB2, esta se�al es la frecuencia moduladora que controla los emisores infrarrojos. Por los pines RA0, RA1 y RA2 se reciben las se�ales correspondientes a los receptores

infrarrojos y por los pines RB3, RB4 y RB5 sale las se�ales de control respectivas a los tres sensores S1, S2 y S3 hacia el segundo microcontrolador.

Figura 6. Esquema de control del Microcontrolador PIC 16F84 ARQUITECTURA DEL BLOQUE DE 3(5&(3&,Ï1�'(�&2/25 Para que la persona invidente pueda detectar los colores por medio de visi�n artificial, se dise�� el siguiente sistema de control. Una c�mara en el casco permite

XT

20Mhz

Desde los am plificadores

C320p

5V

R110k

C4

20p

A los em isores

Al PIC 2

SW 1

12

PIC16F84

1234

678910111213

15

16

1718

RA2RA3

RA4/T O CKIMCLR

RB0/INTRB1RB2RB3RB4RB5RB6RB7

O SC1/CLKIN

O SC2/CLKO UT

RA0RA1

Figura 5. Diagrama de bloques del dispositivo tecnol�gico

detectar la imagen que se encuentra al frente del sujeto. Esta se�al entra al computador por medio del puerto USB en donde un software orientado a objetos (Visual C++) captura la se�al en un arreglo ordenado de filas y columnas. El valor de cada uno de esos elementos va a ser el de un p�xel de 24 bits. Esta informaci�n es tomada por la etapa de preprocesamiento (filtraje) donde se elimina la mayor cantidad de ruido posible. Posteriormente la imagen capturada es analizada en un recuadro pixel a pixel en el sistema de color HLS (Hue, Saturation, Intensity) que es el utilizado por los seres humanos videntes. La informaci�n tomada es almacenada en un nuevo arreglo (histograma) en donde el eje Y corresponder� al n�mero de p�xeles muestreados para cada color y el eje X determina la cantidad de colores que muestrea el sistema de visi�n artificial. Figura 7. Pantalla de presentaci�n del software. El color correspondiente al m�ximo valor en el histograma es enviado por el puerto paralelo del computador como entrada a un microcontrolador que se encarga

de pasar la informaci�n a la matriz de detecci�n en el bloque de croma, activando el transductor correspondiente al color muestreado en la imagen. Esta informaci�n le permite a la persona invidente relacionar un �rea h�ptica con el color de un objeto que se encuentra al frente de �l. La imagen capturada por el software de Visual C++ es una matriz de 320 columnas por 240 filas. Cada elemento de esta matriz corresponde con un pixel. El pixel como tal guarda la informaci�n respectiva de la imagen en un n�mero de 24 bits en el formato llamado espacio RGB.

Figura 8. Reconocimiento de colores por visi�n artificial CONCLUSIONES El proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n, es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico, para objetos que se encuentren al frente del sujeto con variaci�n del tama�o, manteniendo constante la distancia horizontal. En concordancia con los trabajos realizados por Rieser, Guth y Hill (1986) en donde los ciegos

con bast�n presentan una gran dificultad para orientarse en el espacio y las investigaciones de Ochaita, Huertas y Espinosa (1991) donde prev� que los ciegos con bast�n pueden alcanzar representaciones espaciales configuracionales. Los sujetos con el dispositivo llegan f�cilmente a encontrar el objeto, describiendo una trayectoria rectil�nea; en contraposici�n a los sujetos con bast�n que describen trayectorias complejas, probando la eficacia y eficiencia del dispositivo en las personas ciegas. El proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico, para objetos que se encuentran al frente del sujeto a diferentes distancias horizontales manteniendo constante el tama�o y la altura del objeto. En conformidad con los trabajos llevados a cabo por Ochaita (1993) e Hill y Ponder (1976) donde identifica los procesos cognitivos cuando una persona hace una representaci�n espacial. El proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico, para objetos que se encuentran al frente del sujeto, a diferentes alturas, manteniendo constante el tama�o y la distancia horizontal del objeto. En correspondencia con los trabajos realizados por Passini y Langois (1986) y Passini y Proulx (1988) donde se diferencia, para este caso, los juicios sobre el espacio o las diferentes respuestas que tienen los sujetos ciegos utilizando el bast�n y utilizando el dispositivo tecnol�gico.

El proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n, es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico, para objetos que se encuentren a la izquierda del sujeto, a diferentes distancias horizontales y manteniendo constante el tama�o y la altura del objeto. Este trabajo de investigaci�n aporta a las investigaciones desarrolladas por Foulke (1983 y 1984) en donde el enfatiza que para los ciegos el proceso de movilizarse, es un trabajo donde se percibe una alta planeaci�n con un alto costo de tipo cognitivo, generando un proceso de anticipaci�n cognitiva; en contraposici�n a los videntes que pueden pasear al desplazarse y utilizar por la visi�n un proceso de anticipaci�n perceptiva. El proceso de b�squeda para un sujeto ciego, con bast�n es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego, que utiliza el dispositivo tecnol�gico, para objetos que se encuentren a la derecha del sujeto a diferentes distancias horizontales y manteniendo constante el tama�o y la altura del objeto. En concordancia con las investigaciones de Ochaita, Huertas y Espinosa (1993) donde se concluye que los ciegos presentan una gran dificultad para emitir juicios, sobre la direcci�n en la que se encuentran los objetos de un lugar. El proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico, para objetos que se encuentran al frente del sujeto entre la izquierda y la

derecha variando la posici�n angular y manteniendo constante el tama�o y la altura el objeto: Este trabajo contribuye a las investigaciones desarrolladas por Linderberg y Garling (1981), en donde indica que la precisi�n en la orientaci�n, est� relacionada con el n�mero de cambios de direcci�n. En este caso los sujetos con bast�n caminan y giran varias veces antes de encontrar el objeto; los sujetos con el dispositivo simplemente caminan en la direcci�n del objeto. De igual forma Rieser y Pick (1981), Rieser, Lockman y Pick (1980), Ungar, Blades y Spencer (1991) hacen referencia a la dificultad que presentan los ciegos para la estimaci�n de las distancias euclidianas. Para este tipo de problemas los ciegos con bast�n tendieron a presentar curvas funcionales o complejas; mientras que los sujetos con el dispositivo tendieron a describir trayectorias euclidianas o rectil�neas, probando la eficacia y eficiencia del dispositivo en las personas ciegas. Para objetos de diferente colores que se encuentran al frente del sujeto, el proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico. Este trabajo complementa las investigaciones desarrolladas por Fletcher (1981), Foulke (1982) y Slator (1982) donde ellos han concluido que las personas ciegas, tienen dificultad en organizar sus representaciones espaciales ya que al captar la informaci�n de una forma fragmentaria y serial, impide que los ciegos al entrar a nuevos contornos est�n en capacidad de alcanzar la organizaci�n configuracional de una representaci�n espacial. Los sujetos

con bast�n recogen la informaci�n a medida que van desplaz�ndose y el objeto solo aparece ante ellos cuando hace contacto con las manos, el cuerpo o el bast�n. Los sujetos que utilizan el dispositivo pueden captar la posici�n y direcci�n del objeto sin haberlo tocado. Los sujetos con el bast�n no pudieron resolver este tipo de problemas, mientras que los sujetos con el dispositivo si lo pudieron resolver en todos los casos. Esto prueba la eficiencia y la eficacia del dispositivo para captar y procesar el color de los objetos. Para objetos de diferentes colores, que se encuentran al frente del sujeto, en donde se pide que los ordene espacialmente de acuerdo al color, el proceso de b�squeda para un sujeto ciego con bast�n es muy diferente al proceso de b�squeda de un sujeto ciego que utiliza el dispositivo tecnol�gico. Este trabajo complementa las investigaciones desarrolladas por Moore y Golledge (1976) en donde el conocimiento de: im�genes, informaci�n, impresiones y creencias que los individuos y grupos tienen acerca de los aspectos fundamentales que rodean al sujeto, crean la cognici�n espacial del sujeto. En este caso la posibilidad de detectar los colores por parte de los sujetos con el dispositivo crea una nueva dimensi�n, mejorando considerablemente la cognici�n espacial del sujeto con relaci�n a los sujetos con bast�n. Se pudo comprobar , seg�n Purves (2001), que la discriminaci�n mecanosensitiva a trav�s de la superficie corporal en la zona del vientre era de 35 mm, ya que los actuadores (solenoides) utilizados

en la matriz de detecci�n estaban ubicados a esa distancia. Los sujetos que utilizaron el dispositivo, pudieron discriminar las diferentes se�ales que llegaban a la matriz de detecci�n. Seg�n los resultados planteados a los sujetos con el dispositivo, analizados en el cap�tulo anterior, el m�dulo de representaci�n espacial que hace parte del dispositivo tecnol�gico, s� permite al sujeto identificar objetos que se encuentren en un intervalo menor a dos metros al frente, a la izquierda y a la derecha del sujeto. De esta forma el dispositivo potencia a las personas ciegas para desarrollar procesos m�s eficientes de b�squeda. El m�dulo de croma que hace parte del dispositivo tecnol�gico basado en principios de visi�n artificial para procesamiento digital de im�genes, seg�n Escalera (2001), Maravall (1993), Paulus (1938) y Cant�n (1997), s� permite identificar los objetos por el color respectivo en personas ciegas. Esto permite crear en los sujetos ciegos una nueva dimensi�n para categorizar los objetos. El dispositivo tecnol�gico permiti� a los sujetos invidentes que lo utilizaron hacer el proceso de b�squeda con las dos manos libres. Esto permite seg�n Webster (1981) un proceso de movilidad en las personas ciegas m�s eficiente al moverse con m�s eficiencia, eficacia, seguridad y gracia en un determinado espacio; en donde involucra informaci�n perceptiva y motriz, en contraposici�n a los sujetos con el bast�n quienes manten�an una de sus dos manos cogiendo el bast�n.

Al analizar las trayectorias seguidas por los sujetos de la experimentaci�n se pudo concluir que: los sujetos con bast�n tend�an a realizar trayectorias complejas, mientras que la tendencia del grupo con el dispositivo tecnol�gico fue a desarrollar trayectorias rectil�neas. Este efecto se debi� a que en el �ltimo caso los sujetos por medio del dispositivo, pod�an detectar la posici�n y direcci�n del objeto, antes de salir. El an�lisis utilizado en la experimentaci�n por medio de protocolos verbales, Maldonado (2001), Gauvain y Rogoff (1989), Waller (1985), Waller y Harris (1988) es un medio eficiente y eficaz para desarrollar investigaciones con sujetos invidentes. De acuerdo al an�lisis desarrollado en esta investigaci�n, puedo concluir que: S� existen diferencias en cuanto a la representaci�n espacial de un ambiente artificial, entre un grupo de ciegos cong�nitos que utilizan un transductor que convierte se�ales de croma e infrarrojas en sensaciones h�pticas y otro grupo que utiliza el bast�n cl�sico. BIBLIOGRAFIA CARPENTER, R. (1986). Principios de Neurofisiologia Medica. Editorial El Manual Moderno. M�xico. CARREIRAS, M.(1986). Mapas cognitivos: revisi�n critica. Estudios de psicolog�a. 26, 61-91.

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