instituto polit escuela superior de ingenier
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Tesis
Diseño y construcción de un bastón con sistema ultrasónico producido por un
microcontrolador PIC16F84 para niños invidentes y débiles visuales
Que para obtener el título de:
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica
Presenta
ROCÍO ÁVILA GUTIÉRREZ
Asesores
Metodológico: M. en C. Jesús Enrique Urbano Noriega
Técnico: Ing. Hugo Jorge Macías Palacios
INDICE GENERAL
PÁGINAS
Objetivo………………………………………………………………………............I
Justificación………………………………………………………………………….II
Resumen....………………………………………………………………….............III
Abstract……………………………………………………………………………….IV
Índice Capitulado ……………………………………………………………………V
Índice de figuras, gráficas y tablas…………………………………………………VI
Introducción…………………………………………………………………………..VII
Capítulo I Contexto Histórico de los equipos de ayuda para invidentes
en México.............................................................................................................1
Capítulo II Análisis de elementos constitutivos del bastón electrónico………….21
Capítulo III Diseño y pruebas del prototipo del bastón…………………………..32
Capítulo IV Viabilidad económica del proyecto…………………………………..40
Siglas empleadas………………………………………………………………………45
Glosario………………………………………………………………………………….46
Referencias Bibliográficas…………………………………………………………….47
Anexos…………………………………………………………………………………...48
Dedicatoria
A mis queridos padres: Marcos y Rosy
que han sido la mejor de las bendiciones
que Dios me ha podido regalar.
A mi hermosa Abuelita: Tere, por todo lo maravillosa
que fue, al entregarme parte de su vida y cariño para
mi formación entera, y ser lo que ahora soy.
A mí querido hermano: Marcos, por su tolerancia y apoyo.
Al amor de mi vida: Hugo, por toda su paciencia,
por su apoyo Incondicional , porque sin ti ,
hubiera sido muy complejo culminar
en un éxito, TE AMO.
Agradecimiento
Agradezco profundamente a:
Ing. Hugo Jorge Macías Palacios
Dr. Roberto Linares y Miranda
Lic. Ma. Celina Díaz Barriga y Martínez
Ing. Ma. Susana Martínez Morales
Dr. Ricardo Salvador Meneses González
Dr. Roberto Baca Arroyo
M. en C. Jesús Enrique Urbano Noriega
Dr. Raúl Ruiz Meza
Los profesores antes mencionados, fueron esenciales en mi carrera pues supieron
motivarme para seguir adelante, me enseñaron cada uno con su propia filosofía a nunca
derrotarme, gracias por enseñarme a confiar en mí misma, y por todo el conocimiento que
pudieron transmitirme con el corazón entero, para que el rigor de la ciencia y la tecnología
llegará a mi vida y a mi formación, todo con el fin de llegar a ser una gran ingeniera.
Objetivo General
Diseñar un bastón electrónico para niños invidentes y débiles visuales con edades
mayores a cinco años, brindando una ayuda en su discapacidad para promover:
movilidad, un grado de autoconfianza e integración en la sociedad.
Objetivos Secundarios
Elaboración de un manual de uso del bastón para niños invidentes.
Desarrollo a futuro de una microempresa.
Estudio socioeconómico de las necesidades de los niños invidentes y débiles
visuales en México.
I
Justificación
De acuerdo con cifras del INEGI1, la población de ciegos y débiles visuales en México es
de 1, 292,201 personas. Por lo que es un problema grave ya que según el “Censo de
Población y Vivienda 2012”, se ubica como la segunda causa de discapacidad en el país.
Por lo que se presenta este trabajo; Un “Bastón” diseñado con características
electrónicas; Útil, económico, y resistente. Siendo innovador, ya que no existen bastones
en el país, que brinden estas particularidades al sector infantil invidente y con debilidad
visual.
1 Instituto Nacional de Estadística Geográfica e Informática. II
Resumen
En este escrito se pretende contribuir con el manejo social y económico de niños
invidentes y de baja visión en México, así como mejorar los intentos de bastones
electrónicos que se han creado en el mundo, se puede decir que muchos proveedores
han olvidado al sector infantil invidente por lo que el objetivo principal es implementar un
dispositivo electrónico “bastón” que permita contribuir a un buen manejo de la
discapacidad visual en el país y promover la autoconfianza del niño y su mejor integración
a la sociedad.
En el Capítulo I se menciona el entorno histórico y cultural que han tenido los invidentes a
través del tiempo, como eran los instrumentos que utilizaban para adaptarse a la
sociedad, técnicas e indicaciones de uso para el bastón blanco , así como los accesorios
que existen en la actualidad para ayudar a la población que sufre alguna discapacidad
visual.
En el Capítulo II se presenta un análisis de los elementos constitutivos del bastón
electrónico, se menciona el porqué de la elección de los dispositivos, sus características
principales, ventajas y desventajas.
En el Capítulo III se refiere al diseño del dispositivo junto con el resultado de las pruebas
de funcionalidad, así como la elaboración bloque por bloque de cómo se fue creando.
En el Capítulo IV se describe la viabilidad económica que existe para la elaboración del
bastón electrónico con sistema ultrasónico en México, con la representación de graficas y
estadísticas que revelan su costo en comparación con otros dispositivos similares en
funcionalidad y que tan factible puede llegar a ser su comercialización.
III
Abstract
The present paper must by objectives make a fast description of the role that the blindness
in Mexico, as well as the attempts of electronics canes improvements that have developed
the producers in the world. It is possible to be said that there are many vendors that have
forgotten the blindness child sector , considering that the principal objective is to show a
electronic device “cane” that allow to contribute to the cause of visual impediment in the
country, and to promote the child self-confidence and society integration.
In the Chapter I is shower the history and cultural environment that the blindness people
have had through the years, how was the instruments that they use to be adapter to the
society, trainer´s and indications of use for the white cane, just like the accessories that is
in the moment for help to people that suffer some visual impairment.
In the Chapter II is present one analysis of the constituent elements of the electronic cane,
is shower the why of the election of the devices, their principal characteristics, vantages
and disadvantages.
In the Chapter III it means the design of the device together with the results of the
functionality proves just like the elaboration block to block of how is making.
In the Chapter IV is describe the economic viability that is in the moment for the
elaboration the electronic cane with ultrasonic system in Mexico, through the
representation graphics and statistics that show the cost in compared to others devices
that have similitude in functionality and how factible to became it commercialization.
IV
Índice Capitulado PÁGINAS
Capítulo I Contexto Histórico de los equipos de ayuda para invidentes
en México..........................................................................................................1
1.1 Entorno histórico y cultural del bastón………………………………………..1
1.2 Tipos de ceguera en México…………………………………………………...6
1.3 Desarrollo de la discapacidad de invidentes en el Mundo y en México…..9
1.4 Acontecimientos importantes con los niño con debilidad visual…………...12
1.5 Despertar el interés de los niños invidentes por el uso del bastón………..17
1.6 Accesorios de ayuda para invidentes…………………………………….......19
Capítulo II Análisis de elementos constitutivos del bastón electrónico………...20
2.1 Tipos de sensores ultrasónicos………………………………………………...21
2.2 Ventajas y desventajas de los sensores ultrasónicos………………………..22
2.3 Elección de sensor ultrasónico…………………………………………………23
2.4 Descripción general del sistema………………………………………………..26
2.5 Diagrama a bloques del sistema ultrasónico…………………………………..27
2.6 Microcontrolador PIC16F84 y su programación………………………………28
2.7 Configuración del ISD ……………………………………………………………31
Capítulo III Diseño y pruebas del prototipo del bastón…………………………..32
3.1Descripción del funcionamiento del sistema……………………………………32
3.2 Diseño del Sistema ultrasónico………………………………………………….33
3.3 Pruebas de funcionalidad del sistema ultrasónico en simulador…………….34
3.4 Pruebas de campo de funcionalidad del sistema ultrasónico………………..36
Capítulo IV Viabilidad económica del proyecto………………………………….40
4.1 Técnicas de aprendizaje en el uso del bastón…………………………………40
4.2 Indicación del uso del bastón blanco……………………………………………43
4.3 Estudio económico del sistema ultrasónico…………………………………….44
Índice de figuras, gráficas, y tablas
Capítulo I PÁGINAS
En el capítulo 1 se encuentran las figuras siguientes:
Fig.1 Luis Vives 1492-1540……………..…………………………………………..2
Fig.2 Girolamo Cardan 1501-1576…………………………………………………2
Fig.3 Valentín Haüy 1745-1822…………………………………………………….2
Fig.4 Sistema de Sonografía………………………………………………………..3
Fig.5 Maquina para escritura Braille……………………………………………….5
Fig.6 Bastón Blanco o Hoover……………………………………………………...5
Fig.7 Anatomía del ojo………………………………………………………………7
Fig.8 Relación de distancia y objeto para determinar agudeza visual…………9
Fig.9 Niños invidentes del Instituto para Ciegos y débiles Visuales
“Ezequiel Hernández Romo” jugando Fútbol……………………………………14
Capítulo II
En el capítulo 2 se encuentran las siguientes figuras:
Fig.10 Diagrama funcionamiento básico del sensor ultrasónico……………….14
Fig.11 Sensor ultrasónico HC-SR04………………………………………………23
Fig.13 Circuito para la caracterización del sensor……………………………….24
Fig.14 Vista frontal y trasera del transductor HC-SR04…………………………25
Fig.15 Diagrama a Bloques del Bastón…………………………………………...27
Fig.16 Programador para ISD1420P……………………………………………....31
Capítulo III
En el capítulo 3 se encuentran las siguientes figuras:
Fig.17 Diagrama del funcionamiento del sistema del bastón………………….32
Fig.18 Diagrama Eléctrico del Bastón con sistema ultrasónico……………….33
Fig.19 Simulación funcionamiento del Sensor HC-SR04…………………….34
Fig.20 Conexión de Microcontrolador con Sensor HC-SR04………………….35
Fig.21 Bastón con Sistema Ultrasónico………………………………………......35
Fig.22 Patrón de radiación del Sensor HC-SR04……………………………….36
Fig.23 Forma de Hacer el montaje del equipo…………………………………...37
Tabla1 Respuesta del transductor de 2cm a 500cm……………………………38
Fig.24 Respuesta del Sensor………………………………………………………39
Capítulo IV
En el capítulo 4 se encuentran las siguientes figuras:
Fig.25 Técnica Diagonal con Bastón………………………………………………40
Fig.23 Técnica Rítmica con Bastón………………………………………………...41
Fig.24 Indicaciones de cómo usar el bastón para niño invidente……………….43
Introducción
El siguiente trabajo tiene como objetivo presentar una opción diferente para el sector
infantil invidente contribuyendo con el diseño de un dispositivo electrónico “bastón” que
permita auxiliar a los niños invidentes y débiles visuales en México.
Tradicionalmente la selección de un instrumento para los invidentes era con el famoso
bastón blanco, e incluso con perros domesticados para tal fin, sin embargo con el tiempo
ha avanzado la tecnología por lo que se busca brindar una ayuda más funcional y
actualizada.
Dichos aspectos se exteriorizan en cuatro capítulos y cada uno de ellos manifiestan
contenidos como la ceguera en México, su historia y desarrollo que ha tenido para el
sector infantil, la innovación y propuesta de un diseño electrónico en un bastón, pruebas
de funcionalidad, características del funcionamiento y manejo del dispositivo. Además se
analiza un estudio económico de su viabilidad en el país, del mismo modo se sintetiza los
conocimientos con respecto al problema de adaptación e integración social de niños
invidentes o débiles visuales en México.
Toda esta información ha sido la más acertada para llevar a cabo con eficacia el
cumplimiento de los objetivos planteados en la propuesta del dispositivo.
VII
CAPÍTULO I
Contexto Histórico de los equipos de ayuda para invidentes
en México
En este capítulo se presenta como ha sido la evolución en los equipos que utilizan
personas con diferentes discapacidades visuales y como se ha brindado la ayuda a los
niños invidentes en México.
1.1 Entorno histórico y cultural
Se tienen registros sobre la presencia de ciegos en civilizaciones tan antiguas como
Grecia, Egipto y Mesopotamia, en donde la mayor parte del tiempo se les asociaba al
limosneo siendo muy pocos los que alcanzaban cierto realce social.
Sin embargo después de la Segunda Guerra Mundial, en un hospital de Estados Unidos
en donde se llevaba a cabo un programa de rehabilitación para ciegos veteranos, el
sargento Richard Hoover (quien se desempeñaba como Director de Rehabilitación Física,
Orientación y Recreación) observa que los ciegos se movían con pesados y cortos
bastones (tramos de palo…) que les servían como soporte pero que les brindaban poco
apoyo a la hora de anticipar obstáculos. Ante tal situación diseñó un bastón largo, liviano,
que les permitió desplazarse en una forma más autónoma y segura. Con anterioridad a
este evento las personas sin vista se movilizaban con perros, varas o una persona que
funcionaba como lazarillo.
1
Es por ello que el “Club de Leones de Toronto, Canadá”, instituye el día 15 de octubre
como el día del Bastón Blanco, emblema de la posibilidad de independencia de la persona
ciega.
Es de gran importancia mencionar que a lo largo de las épocas se han encontrado varios
españoles como: Luis Vives, Blas Antonio de Cevallos, Fray Luis de Olod ,
italianos como: Girolamo Cardan, Francesco Rampazzetto, Francesco Lana y franceses
como: Valentín Haüy, y Chales Barbier interesados en la enseñanza de los ciegos .
Fig.1 Luis Vives Fig.2 Girolamo Cardan Fig.3 Valentín Haüy
1492-1540 1501-1576 1745-1822
Pero en 1821, cabe destacar que el capitán de artillería Charles Barbier, dio un paso más
adelante para su época, pues fue el inventor de un modelo de escritura basada en seis
puntos colocados en una línea recta, un modelo de escritura nocturna pensado para el
ejército y que deberían leerse al tacto evitando así que el enemigo viera una luz que
convertía al combatiente en un blanco seguro, sistema al cual Barbier puso por nombre el
de “sonografía”.
2
Fig.4 Sistema de Sonografía
Pensando de buena fe, en la ambivalencia de dicho sistema, Barbier lo presento en la
escuela de París, y uno de los personajes que mas puso interés en él resultó ser el joven
alumno ciego Luis Braille, al descubrir un tiempo más tarde que basada en aquella misma
idea se podía desarrollar otra similar pero mucho más práctica.
Braille tardo ocho años más en mejorarlo y desarrollarlo, por lo que en 1829, lo presenta
ante su propio colegio como un avance hacia el aprendizaje de la lectoescritura del
invidente.
Por lo que desde 1825, 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.
La presencia o ausencia de puntos permite la codificación de los símbolos. Mediante
estos seis puntos se obtienen 64 combinaciones diferentes.
3
1 2 3 4 5 6
1 A I O u é è
2 An In On un eu ou
3 B D G j v z
4 P T Q ch f s
5 L M N r gn ll
6 Oi Oin ian ien ion ieu
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, 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 signografías2 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. Por lo que la introducción de
las Tecnologías de Acceso a la Información ha generado una necesidad de establecer
nuevas signografías sobre informática y electrónica publicadas por la CBE en enero de
2009. 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.
4
2 Consultar Glosario
Fig. 5 Maquina para escritura Braille
El uso del bastón se remonta al inicio de las culturas; el hombre lo usaba como una
extensión de su propio cuerpo para facilitar su tránsito en lugares inhóspitos y la
realización de sus tareas cotidianas. En algunos otros casos era usado como símbolo de
autoridad, respeto, jerarquía, edad, discapacidad, etc.
A través del tiempo, dicha herramienta ha evolucionado hasta convertirse en un
instrumento de apoyo e identificación para las personas con dificultades visuales
significativas; asegurando la libertad y autonomía en su participación sociocultural y
laboral dinámica que responda a las necesidades personales, familiares y de la
comunidad en la que viven.
Actualmente no todos los países han establecido de forma
oficial los lineamientos para el uso del Bastón Blanco
repercutiendo en los costos y posibilidades de su
obtención, ya que pocas empresas nacionales se
interesarían en fabricarlos.
Fig.6 Bastón Blanco o Hoover 5
Existe una gran variedad de modelos de bastones, los más comunes y utilizados son el
bastón largo o de Hoover, generalmente se fabrica con tubos de aluminio hueco
recubierto con material plástico.
En el extremo inferior tiene una puntera metálica recambiable y en el superior un mango
que idealmente debe ser de goma para facilitar la toma. Puede ser rígido o plegable. Este
último modelo trae en su interior un elástico grueso que posibilita su plegado
generalmente en cuatro tramos, es más durable y transmite mejor las sensaciones táctiles
mientras que el plegable se destaca por su portabilidad siendo ideal para quien no
necesita usarlo de forma permanente , el bastón blanco es una vara alargada que
identifica a las personas ciegas y les sirve de guía para desplazarse de manera autónoma
por la vía pública.
1.2 Tipos de Ceguera en México
La limitación visual se clasifica en dos grandes grupos:
Ceguera 3: Es la ausencia de percepción de luz es decir, que el niño o la niña no pueden
ver nada.
Baja visión 4: Es la disminución de agudeza visual (cantidad de visión que tiene una
persona) y/o campo visual (el espacio que los ojos pueden ver sin moverlos), que no
puede corregirse por medio de gafas, lentes de contacto, medicamentos o cirugía. Estas
personas pueden emplear ayudas especiales como lupas, o telescopios, entre otros, lo
que les permitan aprovechar mejor su visión. La visión es un sentido que nos proporciona
el 80% de la información del mundo exterior, de una manera sintetizada es decir , de una
manera rápida y total.
6
3,4 Consultar glosario.
Esta información llega a la corteza a través de un complejo mecanismo formado por el
aparato visual que comprende el ojo, las vías nerviosas de conducción, y los centros
nerviosos corticales y subcorticales. Una persona con trastorno visual presenta una
alteración en las estructuras mencionadas o en la función de los órganos visuales,
cualquiera sea la causa o el grado de deficiencia visual.
Fig.7 Anatomía del ojo
Un niño con trastorno visual aprenderá a vivir en un mundo donde los sonidos, los olores,
la textura o las formas que percibe son de forma diferente para el resto de personas.
Existen diversos casos de ceguera, como la ceguera congénita, o los bebes que pierden
la vista al poco tiempo de nacer, los que presentan alteraciones visuales estructurales o
patológicas, enfermedades progresivas que producen ceguera en la infancia o ceguera
repentina ya sea por accidentes o traumatismos.
La sociedad juega un papel importante en la vida de un niño con ceguera, ya que somos
nosotros quienes debemos hacer que el pequeño se sienta integrado, considerado y
respetado.
7
Existen distintos criterios de clasificación de la ceguera, por ejemplo, la clasificación de
Pierre Henry:
Deficientes visuales absolutos o de nacimiento
Deficientes visuales de nacimiento operados
Deficientes visuales con percepciones luminosas débiles
Deficientes visuales que han pasado de videntes a ciegos
Deficientes visuales que han pasado de videntes a semiciegos
Deficientes visuales que han pasado de semividentes a ciegos
Por otra parte también está la clasificación hecha por Delfour:
Poca afectación: agudeza visual entre 5/10 y 3/10.
Mayor afectación: agudeza visual entre 3/10 y 1/20.
Grave afectación y amenaza de ceguera: agudeza visual entre 1/20 y 1/50.
Ceguera Absoluta: agudeza visual por debajo de 1/50.
Para comprender esta clasificación es necesario explicar qué es la agudeza visual y los
criterios para calcularla.
8
La agudeza visual es el grado de resolución del ojo. Es la capacidad para discriminar
entre dos estímulos o elementos visuales distintos dando como resultado el grado de
agudeza visual. Se calcula de la siguiente manera:
...(1)
Siendo A la distancia a la que se distingue un objeto y B la distancia a la que hay un grado
en el ángulo formado por los ojos al mirar hacia ese objeto.
Fig.8 Relación de distancia y objeto para determinar agudeza visual
1.3 Desarrollo de la discapacidad de invidentes en el Mundo y en México
En términos mundiales, el 80% de los casos de discapacidad visual son prevenibles o
curables. En los últimos 20 años, se han alcanzado mejoras en esferas como las que
siguen:
Implantación, por los gobiernos, de programas para la prevención y el control de la
discapacidad visual.
Incorporación paulatina de los servicios de oftalmología en los sistemas de atención
primaria y secundaria, con énfasis en la prestación de servicios accesibles, asequibles
y de alta calidad.
9
Organización de campañas de sensibilización, por ejemplo en el marco de la
educación escolar.
Fortalecimiento de los lazos de asociación internacionales, con la participación del
sector privado y la sociedad civil.
Según se desprende de los datos correspondientes a los últimos 20 años, se han logrado
en muchos países notables progresos en lo que respecta a la prevención y el tratamiento
de las discapacidades visuales.
Se observa asimismo una drástica reducción de la ceguera relacionada con la
oncocercosis, fruto de la importante disminución de la carga de morbilidad asociada a
esta enfermedad. Estos logros se han obtenido gracias a una serie de alianzas
internacionales muy fructíferas.
Cabe citar a modo de ejemplos concretos el caso de Ghana y Marruecos, que han
notificado la eliminación del tracoma (en 2010 y 2007, respectivamente).
En Brasil se ha ido facilitando desde hace más de diez años servicios de atención
oftalmológica a través del sistema nacional de seguridad social. Desde 2009, China ha
invertido más de 100 millones de dólares en intervenciones de cataratas.
En el último decenio, Omán ha integrado plenamente la prestación de servicios de
oftalmología dentro del sistema de atención primaria, y la India, viene asignando desde
1995 fondos a la prestación de servicios de atención oftalmológica para las personas más
pobres, a nivel de distrito.
La OMS 5 coordina las iniciativas internacionales en favor de la reducción de las
discapacidades visuales.
Su función consiste en:
10
5 Organización Mundial de la Salud
Elaborar políticas y estrategias para la prevención de la ceguera.
Proporcionar asistencia técnica a los Estados Miembros y los asociados.
Hacerse cargo de la labor de evaluación y seguimiento de los programas.
Coordinar las alianzas internacionales.
La OMS aprobó en 2009 el Plan de acción para la prevención de la ceguera y la
discapacidad visual, 2009-2013, a modo de hoja de ruta para los Estados Miembros, la
Secretaría de la OMS y los asociados internacionales.
La labor de la OMS en este ámbito se centra en reforzar los esfuerzos desplegados a
nivel nacional y de países para la eliminación de la ceguera evitable, ayudar a los
dispensadores nacionales de atención sanitaria a tratar las enfermedades oculares,
ampliar el acceso a los servicios oftalmológicos y expandir las intervenciones de
rehabilitación para personas con discapacidad visual residual. Se otorga especial
importancia a la creación y el fortalecimiento de los sistemas de salud.
La OMS dirige una alianza internacional integrada por gobiernos, representantes del
sector privado y organizaciones de la sociedad civil que persigue la eliminación mundial
del tracoma causante de ceguera para 2020.
En 2004 la OMS inició una colaboración con la Asociación Internacional de los Clubes de
Leones para crear una red mundial formada por 35 centros, de 30 países, dedicados a la
lucha contra la ceguera infantil. En estos centros, se ha atendido ya a más de 100
millones de niños, que han podido conservar o recuperar la vista gracias a intervenciones
quirúrgicas o de salud pública.
En respuesta a la creciente carga de enfermedades oculares crónicas, la OMS ha
empezado a elaborar una serie de medidas y directrices referidas a la retinopatía
diabética, el glaucoma, la degeneración macular asociada a la edad y los errores de
refracción.
11
Por último, con el fin de respaldar la consolidación de sistemas integrales de atención
oftalmológica, la Organización facilita a los Estados Miembros apoyo técnico en materia
de salud pública y vigilancia epidemiológica.
1.4 Acontecimientos importantes con los niños invidentes y con debilidad visual
El Consejo Nacional de Fomento Educativo 6 ha asumido el reto de brindar atención
educativa a los niños con discapacidad, conforme al principio de equidad que significa
dar respuesta diferenciada a las necesidades de cada niño, para que logren el mejor
desempeño de acuerdo con sus habilidades y capacidades; este principio también se
aplica en la vida familiar, la comunidad, el trabajo, la diversión y el deporte. Se trata de
aplicar inclusión, es decir, ofrecer las mismas oportunidades de participación que
tienen los otros niños de la comunidad; también los mismos derechos y obligaciones.
Así mismos se les ofrece a los niños invidentes o de baja visión apoyos, que son
recursos y estrategias organizadas para influir en el desarrollo, la educación, intereses
y bienestar personal, que mejoran el funcionamiento de cada persona en los contextos
familiar, educativo y social. Abarcan actividades que corresponden a la diversidad de
los niños con discapacidad visual y pueden prevenir de diferentes disciplinas y áreas
de rehabilitación (educación, familia, empleo, medicina, psicología y vida en la
comunidad).
El concepto de apoyo se relaciona con la distancia entre los problemas que una
persona resuelve de manera independiente y los que debe resolver con ayuda. Así
mismo, se encontraron dos fuentes de apoyos:
12
6 CONAFE Consejo Nacional de Fomento Educativo en México
1. Los apoyos naturales. Que son recursos y estrategias por personas dentro de su
propio ambiente y que posibilitan resultados personales y de rendimiento deseado.
2. Apoyos de Servicio, Son proporcionados por trabajadores de instituciones de
salud, educativa, de rehabilitación o de desarrollo social, y organismos no
gubernamentales de la sociedad civil.
Fútbol para niños invidentes y débiles visuales
El Fútbol para ciegos y débiles visuales que comenzó como un juego de patio de recreo
para los niños en edad escolar en las escuelas especiales para los discapacitados
visuales. Ahora se ha convertido en uno de los deportes más populares para las personas
con discapacidad visual en todo el mundo.
El juego se recogió en varios países, cada uno juega de acuerdo con las costumbres
locales (bolas y diferentes tonos, las normas varían de un país a otro). Muchos países,
como España y Brasil, establecieron campeonatos nacionales, y pronto los países
comenzaron a organizarse los primeros partidos internacionales amistosos.
Blind fútbol – o fútbol sala, como también se le conoce – se unieron al redil IBSA7 en
1996, cuando se tomó la decisión de crear una subcomisión de fútbol sala. La primera
tarea del comité fue la creación de normas internacionalmente reconocidas y aprobadas.
Con un conjunto de normas, el primer Campeonato de Europa de IBSA se celebraron en
1997 en Barcelona, España, y el primer Campeonato Americano se llevó a cabo en
Asunción en Paraguay.
Desde entonces funcionario regional IBSA y campeonatos mundiales se celebran
regularmente y torneos amistosos internacionales como la Copa IBSA son una
característica regular en el calendario de futbol para ciegos.
IBSA tiene dos tipos de fútbol – B1 para los futbolistas que son completamente ciegos, y
B2/B3 para los jugadores que están con deficiencia visual.
13
B1 fútbol se ha convertido en uno de los principales deportes del programa de los
Juegos Paralímpicos después de su debut en los Juegos de Atenas 2004.
Esto fue reconocido en los últimos Juegos Paralímpicos de Londres 2012, cuando el
número de equipos participantes aumentó de seis a ocho. Brasil ganó el torneo
paralímpico y la medalla de oro por tercera vez consecutiva, derrotando a Francia por 2-0
en la final.
El futbol para ciegos cuenta con el apoyo de la UEFA8 por sus actividades de desarrollo
en Europa.
Fig.9 Niños invidentes del Instituto para Ciegos y débiles
Visuales “Ezequiel Hernández Romo” jugando Fútbol.
Software educativo para niños ciegos y débiles visuales
“El caracol Serafín” es un juego didáctico multimedia especialmente elaborado para niñas
y niños con ceguera o deficiencia visual por la Organización Nacional de Ciegos
Españoles (ONCE).
14
7 IBSA (por sus siglas en Inglés) Federación Internacional del deporte para ciegos, 8 (por sus siglas en inglés) Unión
Europea de las Asociaciones de Fútbol, 8ONCE Organización Nacional de Españoles Ciegos.
El programa consta de un cuento interactivo, en cuatro capítulos, y de 17 juegos con los
que podrán disfrutar, por su carácter lúdico y motivador, los alumnos de educación infantil
y primer ciclo de educación primaria.
México que tiene para los niños invidentes y con debilidad visual
Uno de los pocos museos que atienden a personas con discapacidad visual de manera
cotidiana es el Museo de la Luz (UNAM) en la Ciudad México, donde desde hace varios
años se ofrecen talleres de ciencia sobre los fenómenos de la luz y otros temas de física,
los cuales han sido especialmente diseñados con actividades lúdicas y materiales
adecuados para personas con discapacidad visual.
Inspirados por esta labor y para dar respuesta a necesidades particulares en la
comunidad, en CINVESTAV también reflexionó sobre el compromiso que les corresponde
tener para contribuir a la educación en ciencias de poblaciones vulnerables. Es así que en
colaboración con el propio Museo de la Luz y apoyo del Consejo de Ciencia y Tecnología
del Estado de Guanajuato, iniciaron el desarrollo de un programa innovador para crear
propuestas de métodos y materiales táctiles tridimensionales para la enseñanza de la
biología a niños con discapacidad visual o sin ella. En esta tarea ha participado un equipo
multidisciplinario de investigadores y divulgadores de la ciencia, artistas plásticos,
diseñadores gráficos, pedagogos y especialistas en la discapacidad visual pertenecientes
a diferentes instituciones de educación en México. De esta manera, se han obtenido
materiales que cumplen con requisitos de calidad, exactitud científica y utilidad didáctica
para facilitar el aprendizaje por medio de la percepción háptica. Los productos logrados
como resultado de esta peculiar interacción entre ciencia, educación y arte versan sobre
temas selectos de biología y física, tales como la forma y estructura de las células, virus,
bacterias, hongos, órganos y tejidos de plantas y animales, sexualidad humana y
fenómenos de la luz, entre otros.
15
Con estos materiales y estrategias metodológicas adecuadas basadas en actividades
multisensoriales, se han impartido talleres de biología para alumnos con o sin
discapacidad visual en varios estados de la República y en los Estados Unidos, así como
cursos de desarrollo profesional para profesores de educación especial y docentes en
general. Su experiencia ha sido altamente gratificante para todos quienes participan en el
proyecto, particularmente al encontrar aún presentes en los niños y jóvenes la curiosidad
por los temas científicos, la motivación por indagar y la capacidad de maravillarse por lo
que descubren.
Además de los programas mencionados, a lo largo de los últimos años han surgido otros
esfuerzos aislados en algunas ciudades de la República (Zacatecas, Morelia, Tijuana) que
aunque valiosos por el carácter innovador, requieren formalizarse y ser ofrecidos de
manera continua en instituciones educativas que los respalden.
16
1.5 Despertar el interés de los niños invidentes por el uso del bastón
En la educación del niño con discapacidad visual, al igual que en la educación en general,
la familia juega un papel crucial. Desde la experiencia de Instituciones de apoyo y
formación para invidentes, los padres de niños con discapacidad visual con frecuencia
ponen un empeño especial en apoyar las necesidades educativas de sus hijos y lo hacen
de múltiples maneras, desde la búsqueda y adaptación de recursos (juguetes, materiales
didácticos, clases adicionales, etc.), hasta la elaboración de materiales (maquetas,
gráficos táctiles, traducción de libros a Braille) por ellos mismos.
Escuelas de educación especial con prácticas exitosas que guían la participación de los
padres de familia de manera importante ya que con la guía de los docentes, los padres
elaboran materiales didácticos, colaboran en la traducción de libros al Braille y participan
en las actividades educativas y de desarrollo social y psicológico del niño, creando un
ambiente de sostén que tiene un efecto sumamente favorable en la de los niños.
Existe un Proceso de Adquisición de la Orientación y Movilidad en los niños con
discapacidades visuales, por lo que la actividad corporal es un elemento indispensable y
básico que se pone en juego cuando el niño o niña exploran y tienen contacto físico con
su entorno.
• La orientación, se construye cuando, a partir de saber quiénes somos, podemos
identificar dónde nos encontramos ubicados en un momento determinado y hacia
dónde queremos ir.
• La movilidad, por su parte, se vincula con el adecuado desplazamiento y traslado
de un lugar a otro.
17
Con las niñas y los niños ciegos o con baja visión es necesario promover
permanentemente su interés por explorar su ambiente ya que para ellos, el mundo puede
resultar confuso e impredecible. Por esta razón, las ayudas y la diversificación de
estrategias que despliegue el o la docente se constituyen en el medio por el cual van a
adquirir aprendizajes significativos y a desarrollar competencias para la orientación y la
movilidad que les ampliarán sus oportunidades de participación con autonomía.
Adquirir saberes y habilidades para la movilidad y la orientación, implican el desarrollo del
esquema corporal, de la lateralidad y ubicación espacial y de la representación mental por
asociación que adquiera el niño.
En el uso del bastón, existen dos técnicas de orientación (con y sin el uso de auxiliares):
1. La determinación de puntos de referencia e información que van a representar pilares
básicos en los que la alumna o alumno se apoyarán para su orientación. Estos puntos de
referencia pueden ser objetos, sonidos, olores o indicadores táctiles que es posible
identificar por su permanencia en el tiempo y el espacio.
2. Las técnicas de protección, permiten al niño invidente desplazarse de manera
independiente en espacios interiores de la casa o la escuela, es decir, en lugares
conocidos, protegiendo su cuerpo a partir de la identificación de obstáculos altos o bajos
con el dorso de la mano hacia afuera y poder evitarlos antes de que le puedan causar
algún daño. En el afán de facilitar a las personas ciegas o con debilidad visual el
desarrollo de actividades de la vida cotidiana, es necesario implementar estrategias
específicas que les permitan conocer el mundo mediante el despliegue de todas sus
posibilidades sensoriales, perceptuales y verbales, lo cual incluye el reconocimiento de las
características físicas de diversos ambientes naturales y sociales.
18
1.6 Accesorios de ayuda para invidentes
Los avances tecnológicos destinados a los deficientes visuales se agrupan dentro del
término Tiflotecnología, que hace referencia al conjunto de técnicas, conocimientos y
recursos que van destinados a proporcionar a ciegos o deficientes visuales de los medios
necesarios para la utilización de la tecnología, favoreciendo su autonomía personal e
integración social, laboral y educativa.
En el sector de ciegos es fundamentalmente la ONCE, a través de la unidad tiflotecnica
(UTT), quien se encarga de la evaluación, importación, distribución, y reparación de este
tipo de material.
Los sistemas tiflotecnicos pueden clasificarse en sistemas autónomos y sistemas de
acceso y estos, a su vez se pueden clasificar en visuales, táctiles, y audibles, en función
del canal de acceso a la información.
Se presentará una pequeña revisión de las ayudas o apoyos a continuación:
1. Ayudas y técnicas
- Bastones (bastón símbolo, guía y bastón largo) y accesorios para la orientación y
movilidad.
- Punta y punzón, es una regleta con orificios y un punzón que realizan perforaciones en
la hoja y se emplea en la escritura manual en Braille.
- Máquina Perkins: es una máquina mecánica de escribir en braille, que dispone de
teclado donde cada letra corresponde a cada uno de los seis puntos del Braille.
19
- Equipos de grabación: es una grabadora de cuatro pistas ampliando la duración de las
cintas para grabación y reproducción.
- Brújula sonorosa: es una brújula con un altavoz en español o portugués, que se utiliza
para la orientación.
- Agenda digital: es un equipo portátil grabador/reproductor digital de mensajes. Se utiliza
para la toma rápida de mensajes y notas breves.
2. Ayudas ópticas
- Lupas con luz incorporada al lente.
-Lupas sin luz.
- Prismáticos binoculares y telescopios que permiten agrandar los objetos distantes.
- Telescopios monoculares o binoculares incorporados, para ver desde lejos hasta la
distancia de lectura.
- Expansores del campo de visión.
- Lentes para gran amplificación.
- Gafas prismáticas para leer acostado o ver la televisión.
- Filtros de luz que absorben frecuencias de luz determinadas y filtran las no deseadas.
20
CAPÍTULO II
Análisis de elementos constitutivos del bastón electrónico
2.1 Tipos de sensores ultrasónicos
Los sensores de ultrasonidos o ultrasónicos son detectores de proximidad que trabajan
libres de roces mecánicos y detectan objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite
pulsos ultrasónicos. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo
convierte en señales eléctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoración.
Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes
formas, colores, superficies y de diferentes materiales.
Los materiales pueden ser sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser
deflectores de sonido. Los sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es
decir, se valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del eco.
Fig.10 Diagrama funcionamiento básico del sensor ultrasónico.
21
En el mercado existe una significativa variedad de sensores ultrasónicos, y se establecen
sus distinciones de acuerdo a su función. Por ejemplo:
a) Por Detección Directa
b) Mediante Barrera
c) Por Reflexión
Los sensores de proximidad ultrasónicos generalmente están disponibles en forma de
sensores de reflexión directa, donde el emisor y el receptor se hallan en un mismo cuerpo.
Por otro lado, se dispone de barreras ultrasónicas, que tienen el emisor y el receptor en
cuerpos separados.
2.2 Ventajas y Desventajas de los Sensores ultrasónicos
Se pueden citar las siguientes ventajas:
Rango de detección relativamente amplio (hasta varios metros).
Detección del objeto independientemente del material y del color detección
segura de objetos transparentes (por ejemplo, botellas de vidrio).
Relativamente insensibles a la suciedad y el polvo.
Posibilidad de desvanecimiento gradual del fondo.
Posibilidad de aplicaciones al aire libre y detección sin contacto con puntos de
conmutación de precisión variable.
La zona de detección puede dividirse a voluntad.
Se dispone de versiones programables.
22
Los sensores de proximidad ultrasónicos tienen las siguientes desventajas:
Si se utilizan sensores de proximidad ultrasónicos para superficies inclinadas, el
sonido se desvía. Por ello, es importante que la superficie del objeto a reflejar
esté dispuesta perpendicularmente al eje de propagación del sonido, o bien,
que se utilicen barreras ultrasónicas.
Los sensores de proximidad ultrasónicos reaccionan con relativa lentitud. La
frecuencia de conmutación máxima está entre 1 y 125 Hz.
Los sensores de proximidad ultrasónicos son generalmente más caros que los
sensores de proximidad ópticos (casi el doble de precio).
Pueden sufrir interferencias de otros dispositivos que manejen frecuencias
similares.
2.3 Elección de sensor ultrasónico
En el presente trabajo se ha seleccionado el transductor HC-SR04 porque es muy
económico y fácil de programar, las especificaciones técnicas se describen a
continuación:
Fig.11 Sensor ultrasónico HC-SR04
23
Está formado por un emisor y un receptor. La manera en que funciona es que para medir
la distancia con el HC-SR04 hay que generar un pulso en la terminal Trigger (disparo) de
un ancho o tiempo de 10µs como mínimo. Al mismo tiempo hay que monitorizar la señal
que llega a la terminal del Echo (eco). De esta manera se puede obtener la distancia a la
que se encuentra algún objeto del sensor. Por medio de la formula:
Dobjeto= (Vsonido en el medio) ( Ten recibir el eco del primer frente de onda )
Fórmula para obtener la distancia con el transductor
Este transductor varía su corriente a la salida dependiendo de la distancia a la que se
encuentre el objeto, puede medir distancias desde 2cm hasta 500cm teniendo valores a
su salida desde 4-20mA.
Fig.13 Circuito para la caracterización del sensor
Para caracterizar al transductor se investigo que su salida la aloja en corriente (mA), y lo
que se propone para asegurar su voltaje de 5v (de las hojas de especificaciones que
proporciona el fabricante) es colocar un resistor a la salida del transductor y a tierra del
mismo, para así medir el voltaje.
24
El cual cambia de acuerdo a la variación de la distancia, el resistor a conectar es de un
valor de 330 , se elige este valor para que el voltaje a la salida este dentro de un rango
de .5 V y 5V.
V=RI… (1)
Sustituyendo valores se dice que:
V= (330 ) (15mA)… (2)
V= 4.95 v ≈ 5v… (3)
Para poder realizar las mediciones de las variaciones del voltaje de acuerdo a la
distancia, se coloca un objeto a una distancia de 2cm de la parte frontal del emisor y
receptor, se mide el voltaje que se tiene a la salida para esa distancia, se aleja el objeto
por intervalos de distancia y se mide la distancia y el voltaje correspondiente.
Fig.14 Vista frontal y trasera del transductor HC-SR04
25
2.4 Descripción general del sistema
El bastón está diseñado para brindar una ayuda a los niños invidentes y de baja visión
que les sirve para desarrollar todas las áreas de su cuerpo y de su mente dándoles oportunidades planeadas de experimentar y explorar diferentes cosas y de jugar con
varios objetos a la vez. El bastón se considera una extensión de su cuerpo que permite el
contacto con el entorno cotidiano.
El bastón es capaz de identificar a 500cm de distancia del niño al obstáculo que se
encuentra en su andar, por medio de un sistema de audio que emite un mensaje breve,
comunicando si existen barreras para continuar o no caminando, esto le permite al niño
poner en alerta a su cuerpo y actuar con mayor seguridad al percibir un mejor panorama
de lo que existe en su entorno, ya que esta experiencia le deja la oportunidad de
relacionarse mejor con la gente y con las cosas que lo rodean, más rápido y sin
desesperarse .
Es de fácil uso, ligero y resistente no tiene complejidad alguna puesto que su diseño está
pensado para niños, es innovador en comparación con los demás bastones que existen
en el mundo, ya que no existen bastones diseñados para el sector infantil invidente y de
baja visión. La ceguera es uno de los deterioros más incompetentes del ser humano y un
serio problema de salud pública. En la actualidad existe en México una deficiencia de
información concerniente a las causas principales de la ceguera, lo que dificulta el diseño
de programas de evaluación y de prevención de la misma. Sin embargo se considera que
una causa es la pobreza, debido a los pocos recursos tecnológicos asignados a
hospitales especializados en la ceguera, lo que impide a los médicos y personal de salud
a operar e indicar tratamientos específicos que lograrían mejorar su deficiencia, por lo que
el bastón favorece a una parte del desarrollo y crecimiento de los niños invidentes o de
baja visión.
26
Es importante la aportación que se hace con este sistema, ya que se considera que el
futuro de nuestro país es la población infantil, de esta forma se les brinda la oportunidad
de tener una mejor calidad de vida. Cuando exista una real conciencia hacia la gente
invidente, y se convierta a nuestras comunidades en lugares donde los niños ciegos
puedan desarrollarse plenamente, se mejora la vida de todos.
2.5 Diagrama a bloques del sistema ultrasónico
Fig.15 Diagrama a Bloques del Bastón
En la primera etapa, el sistema ultrasónico con el que opera el bastón es diseñado con un
sensor ultrasónico, el cual funciona bajo el principio del sonar que determina la recepción
y transmisión del sonido. En la segunda etapa se emplea un Microcontrolador que va a
realiza la comunicación con el transductor ultrasónico y el ISD.
27
En la tercera etapa del sistema, el circuito integrado ISD convierte la señal analógica a
digital, también cuenta con la característica de ser un Microcontrolador, en el cual se va
almacenar una dirección programable, previamente enviada por el sensor, en este caso
el tipo de señal a utilizar es la de audio, el desplegado final será por medio de unos
audífonos de esta manera el niño podrá escuchar el comando de voz, que le indica el
próximo obstáculo a su camino.
Se pretende que el usuario tenga mayor comodidad, por lo que se sugiere una tentativa
cuarta etapa la cual opera con tecnología Bluetooth la transmisión del comando de voz,
para omitir estorbosas conexiones alambrícas. Sin embargo esta implementación no está
incluida en el diseño antes mencionado.
2.6 Microcontrolador ATMELMEGA328P-PU y su programación
El Microcontrolador a utilizar por el momento es un ATMELMEGA328P-PU, el cual se
programo bajo el lenguaje C, a continuación se muestra una parte del código para el
HCSR04:
#include <Ultrasonido.h>
#include <Ultrasonido.h>
int Pin_echo = 13;
int Pin_trig = 12;
int Pinrosa=6;
int Pinazul=5;
int morado=4;
void setup()
Serial.begin (9600);
pinMode(Pinazul,OUTPUT); //Definimos los pines
pinMode(Pinrosa, OUTPUT);
28
pinMode(morado,OUTPUT);
pinMode(Pin_trig, OUTPUT);
pinMode(Pin_echo, INPUT);
void loop()
int duracion, cm;
digitalWrite(Pin_trig, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(Pin_trig, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Pin_trig, LOW);
duracion = pulseIn(Pin_echo, HIGH);
cm = duracion / 29 / 2;
Serial.print("Distancia:");
Serial.print(cm);
Serial.println(" cm");
if (cm==50) //si se cumple la condición cm=50
digitalWrite(Pinazul, HIGH); //Se ejecutan estas sentencia y el LED AZUL ON Y LED MORADO ON
digitalWrite(Pinrosa, LOW);
digitalWrite(morado, HIGH);
delay (500);
digitalWrite (morado, LOW);
delay (500); // checar el ejemplo de blink del encendido y apagado de un led :)
// Y SINO se cumple s e examinan secuencialmente las condiciones siguientes hasta el
último ESLSE
else if (cm==100) //si se cumple la condición cm=100
digitalWrite(Pinazul, LOW);
digitalWrite(Pinrosa, HIGH);
digitalWrite(morado, HIGH);
delay (500);
digitalWrite (morado, LOW);
delay (500);
29
else if (cm==200)
digitalWrite(Pinazul,LOW);
digitalWrite(Pinrosa, LOW);
digitalWrite(morado, HIGH);
delay (500);
digitalWrite (morado, LOW);
delay (500);
digitalWrite (morado, HIGH);
else
digitalWrite(Pinazul,LOW); //Si todas las condiciones son falsas se ejecuta la sentencia correspondiente al ultimo
else osea esta
digitalWrite(Pinrosa,LOW);
digitalWrite(morado,HIGH);
delay(500);
30
2.7 Configuración del ISD
El ISD es un circuito integrado que pertenece a la familia de los CMOS, tiene la principal
característica de grabar voz y almacenarla en periodos cortos de tiempo, para llevar a
cabo su configuración se fundamento en una de sus aplicaciones que viene en la hoja de
datos del ISD 1420, pues para que funcione se tiene realizar la implementación y elaborar
la tarjeta siguiente para el grabado de voz.
Fig.16 Programador para ISD1420P
En la anterior figura se puede observar el programador que se tuvo que copiar de la hoja
de datos del fabricante para poder grabar la voz en el ISD1420.
31
CAPÍTULO III
Diseño y Pruebas del prototipo del bastón
3.1Descripción del funcionamiento del sistema
El presente diseño se describe como un sistema que se basa en el funcionamiento de un
sensor ultrasónico en este caso HC-SR04, un Microcontrolador ATMELMEGA 328P-PU,
enlazado digitalmente a un circuito integrado ISD1420P, para que su salida sea un par de
audífonos.
El funcionamiento del sistema consiste en controlar al sensor ultrasónico HC-SR04 para
que mida tres distancias principalmente, pues el circuito integrado ISD1420P es el que
proporciona el audio en este caso voz, para que el niño invidente por medio de unos
audífonos escuche a qué distancia se encuentra un obstáculo.
Fig.17 Diagrama del funcionamiento del sistema del bastón
32
Sensor Ultrasónico HC-SR04
Microcontrolador ATMELMEGA328P
-PU
Circuito Integrado ISD1420P
Audifonos alambricos
3.2 Diseño del Sistema ultrasónico
El sistema ultrasónico se diseño conforme a las normas estandarizadas de pistas para las
placas y dispositivos electrónicos, por que el diagrama eléctrico es el siguiente:
Fig.18 Diagrama Eléctrico del bastón con sistema ultrasónico
33
3.3 Pruebas de funcionalidad del sistema ultrasónico en simulador
Se realizaron diferentes pruebas de funcionalidad, puesto que la primera prueba se
realizo con un niño invidente, y la segunda prueba con un niño con debilidad visual.
En la primera prueba se pudo observar que el niño se adecuo muy bien, pues no tuvo
ningún problema para caminar con él, también se noto que el niño demuestra mayor
interés por la novedad de que habla y le anticipa cualquier obstáculo a su camino.
En la segunda prueba se pudo observar que el niño tuvo una mayor facilidad para
desplazarse pues asegura que es más sencillo no equivocarse y tropezarse con los
objetos e identificar más rápido las cosas con las que convive a diario, demostró mayor
interés para el uso del bastón, pues a esa edad es difícil involucrar al niño en el uso de
dicho apoyo.
Las pruebas de funcionalidad también fueron realizadas virtualmente con el simulador que
tiene el programador Arduino:
Fig.19 Simulación de funcionamiento sensor ultrasónico HC-SR04
34
Fig.20 Conexión de Microcontrolador con sensor
Fig.21 Bastón con sistema ultrasónico
35
3.4 Pruebas de campo de funcionalidad del sistema ultrasónico
Para obtener su óptimo funcionamiento del sensor se tuvo que caracterizar por lo que el
patrón del haz del sensor es cónico mientras que el ancho del haz es una función del área
de la superficie de los transductores y es fijo, el patrón de radiación se muestra en la
siguiente figura:
Fig.22 Patrón de Radiación del HC-SR04
Para iniciar la medición de la distancia, se suministro un breve pulso de al menos 10 µs
para disparar la entrada de comienzo del cálculo de distancia. El SR04 transmitirá una
ráfaga de 8 ciclos de ultrasonidos a 40 Khz elevando el nivel lógico de la señal del eco,
entonces el sensor escucha un eco, y en cuanto lo detecta, vuelve a bajar el nivel lógico
de la línea de eco. La línea de eco es por lo tanto un pulso, cuyo ancho es proporcional a
la distancia en pulgadas/ centímetros o en cualquier otra unidad de medida. Si no se
detectara nada, entonces el SR04 baja el nivel lógico de su línea de eco después de
30ms.
36
El SR04 proporciona un pulso de eco proporcional a la distancia, Si el ancho del pulso se
mide en µs, el resultado de debe dividir entre 58 para saber el equivalente en centímetros,
y entre 148 para saber el equivalente en pulgadas
µs /58 =cm 0 µs / 148 = pulgadas.
El HC-SR04 puede activarse cada 50 ms, o 20 veces por segundo. Debería esperar 50ms
antes de la siguiente activación, incluso si el sensor detecta un objeto cerca y el pulso del
eco es más corto, de esta forma se asegura que el “bip” ultrasónico ha desaparecido
completamente y no provocará un falso eco en la siguiente medición de distancia.
Para evitar alteraciones en las mediciones se debe colocar un soporte al transductor que
nos ayude a mantenerlo a cierta altura del piso o mesa de laboratorio, evitar tener objetos
ajenos al procedimiento cerca de donde se realizan las mediciones, esto es por el ángulo
de apertura del transductor. La manera de hacerlo se indica en la figura
Fig.23 Forma de hacer el montaje del equipo
37
En las mediciones se pueden tomar 39 muestras de las cuales los intervalos de distancia
se varían cubriendo desde los 2cm hasta los 500cm. Las 29 primeras se toman cada 1cm,
de la distancia posterior se toman 6 muestras cada 10 cm y 3 muestras en intervalos de
100cm. Y la ultima en 200cm. Los resultados esperados se muestran en la tabla:
DISTANCIA (CM)
VOLTAJE (V)
DISTANCIA (CM)
VOLTAJE (V)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
.606 .61
.614
.618
.622 .63
.633
.637
.642
.648
.652
.658
.663
.668
.673
.678
.682
.686
.693
22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 50 60 70 80 90
100 200 300 500
.701
.704
.708
.713
.717
.722
.727
.731
.735
.782
.816 .85
.922 .97
1.009 1.06
1.504 1.997
3
Tabla1 Respuesta de transductor desde 2cm a 500cm
38
La gráfica obtenida con los datos medidos se muestra a continuación:
Fig. 24 Respuesta del sensor
39
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 100 200 300 400 500 600
CAPÍTULO IV
Viabilidad económica del proyecto
4.1 Técnicas de aprendizaje en el uso del bastón
El entrenamiento en el uso del bastón largo debe ser progresivo, continuo y lo
suficientemente prolongado como para cerciorarse de que la persona lo utiliza en forma
adecuada y segura. Existen técnicas pre-bastón que deben enseñarse previamente (como
la de rastreo o la del brazo cruzando el cuerpo) ver fig.2 .Las técnicas con bastón son
básicamente dos: Técnica Diagonal y Técnica Rítmica.
a) Técnica diagonal
Es la que se utiliza para deambular en interiores desconocidos. Consiste en colocar el
bastón en forma diagonal, delante del cuerpo a modo de parachoques y no de
explorador. Se toma colocando la parte interna de la muñeca hacia abajo, con el dedo
índice extendido y colocando el bastón a unos 30º del cuerpo de manera que la punta
quede (sin tocar el suelo) delante del pie del lado contrario al que sostiene el bastón.
Es la técnica que se usa por ejemplo para circular en un centro comercial, en un
edificio público, en un hospital, etc.
Fig.25 Técnica Diagonal con bastón
40
b) Técnica rítmica.
Es la que le permitirá a la persona desplazarse en forma segura e independiente en
exteriores conocidos y desconocidos. Consiste en mover en forma rítmica el bastón
delante del cuerpo mientras se camina, con el fin de detectar obstáculos en el suelo.
Fig.26 Técnica Rítmica con bastón
Para ello es importante que:
La toma se efectúe de forma correcta, es decir con la muñeca apoyada en el centro
del cuerpo, el dedo índice en extensión (a fin de posibilitar una buena percepción táctil
e imprimirle direccionalidad al movimiento), ubicando el bastón extendido hacia
delante de modo que la punta quede delante del pie que comenzará la marcha.
41
La posición del brazo sea la adecuada, es decir que esté con el hombro relajado en
posición primaria (sin que se extienda hacia delante ni hacia atrás, ni esté elevado ni
caído), el brazo al costado y el antebrazo apoyado delante del cuerpo formando un
ángulo de 90º con respecto al brazo de forma de posibilitar la correcta toma.
El movimiento de la muñeca se realice en forma recta de derecha a izquierda evitando
movimientos circulares que imprimirían al bastón una dirección incorrecta.
El barrido del arco del bastón sea el adecuado, es decir levemente más ancho que el
ancho del cuerpo de modo que al moverse el bastón anticipe en forma efectiva el sitio
en que la persona va a pisar. El bastón debe tocar el suelo en los extremos derecho e
izquierdo del arco levantándose levemente del piso (en el caso de la técnica de dos
puntos) o deslizándose (en el caso de la técnica de contacto constante).
El ritmo se realice de modo que el bastón toque el suelo del lado derecho mientras que
el pie izquierdo se adelanta y viceversa.
Sólo si se tienen en cuenta todos estos aspectos a la hora de enseñar la técnica, la
marcha será cómoda y segura. Es importante corregir errores de entrada ya que si se
automatiza el movimiento de forma incorrecta provocará vicios posturales que
repercutirán negativamente en la salud física de la persona y en su deambular. Ahora
bien, en las personas adultas, suele ocurrir que cuando se inicia la enseñanza de la
técnica rítmica se evidencien problemas que quizás hayan paso desapercibidos
anteriormente como por ejemplo, imposibilidad de caminar en línea recta, falta de
equilibrio, giros incorrectos, etc.
42
4.2 Indicación del uso del bastón blanco
En el caso de ceguera congénita hay distintas teorías acerca de cuál es el momento más
apropiado para introducir la enseñanza de la técnica de Hoover. Algunos autores indican
la edad preescolar como la más adecuada mientras que otros desaconsejan su uso hasta
una edad comprendida entre los diez y los doce años. Sin embargo es posible que se
presente al niño previamente este auxiliar de ayuda a la movilidad, en forma de juego y
sin exigencia de ningún tipo.
En cuanto a la persona con ceguera adquirida, el momento de indicar el bastón variará
con cada individuo dependiendo del grado de aceptación de su discapacidad. Quizás sea
el tomar al bastón el momento de mayor significación real y simbólica de la nueva
situación de no ver.
Ahora bien, hay casos en los que no se aconseja el uso del bastón, como en personas
con varios problemas que le impidan el uso correcto por ejemplo: debilidad mental severa,
marcha inestable, demencia senil. También hay personas que lo necesitan sin ser ciegas,
como por ejemplo quienes sufren de hemianopsias inferiores o quienes no lo necesitan en
forma permanente, como por ejemplo quienes tienen funcionamiento visual inestable o
baja visión, insuficiencia psicomotriz en las extremidades inferiores.
Fig.27 Indicaciones de cómo debe usar el bastón para niño invidente
43
4.3 Estudio económico del sistema ultrasónico
A continuación se muestran los costos que se invirtieron en el material para realizar el
bastón.
44
No.DE PIEZAS MATERIAL PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL
1 Tubo de metal $300 $300 1 Balero $15 $15 4 Tornillos $8 $32 1 Soporte para el sensor $10 $10 1 Mango para bastón $100 $100 1 Sensor ultrasónico HC-SR04 $90 $90 1 PIC16F84 $71.16 $71.16 1 CRISTAL 16MHZ $20 $20 5 Resistencias 100KΩ $1 $5 1 Resistencias 470KΩ $1 $1 1 Resistencia 1MΩ $1 $1 1 Capacitor 0.33uf $4.50 $4.50 2 Capacitor 0.1uf $3.40 $6.80 3 Capacitor 100nf $1.25 $3.75 1 Capacitor 0.001uf $2.20 $2.20 1 Capacitor 4.7uf $3.40 $3.40 1 Batería 12v 1.2A $200 $200 1 Regulador LM7805 $3.50 $3.50 1 ISD1400 $95.69 $95.69 1 Cableado $3 $3 1 Placa fenólica $15 $15 1 Soldadura $30 $30 1 Disipador de calor $12 $12 2 Base para Microcontrolador $7 $14 1 Programador para Microcontrolador $369 $369 1 Audífonos $39 $39
TOTAL
$1,447
SIGLAS EMPLEADAS
1. INEGI.- Instituto Nacional de Estadística Geográfica e Informática.
2. ASCII.- (por sus siglas en Ingles) American Standard Code
for Information Interchange. Código Estándar Estadounidense para el Intercambio
de Información.
3. OMS.- Organización Mundial de la Salud.
4. CONAFE.- Consejo Nacional de Fomento Educativo en México.
5. IBSA.- (por sus siglas en Inglés) Federación Internacional del deporte para ciegos.
6. UEFA.- (por sus siglas en inglés) Unión Europea de las Asociaciones de Fútbol.
7. ONCE.- Organización Nacional de Españoles Ciegos.
8. UNAM.- Universidad Nacional Autónoma de México.
9. CINVESTAV.- Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto
Politécnico Nacional.
10. UTT.- Unidad tiflotecnica.
45
GLOSARIO
1. Signografias. Representación mediante signos de las diferentes letras, números y
caracteres para la transcripción de textos de lengua española al Braille.
2. Ceguera. Es la ausencia de percepción de luz, es decir que el niño o la niña no
pueden ver nada.
3. Baja Visión. Es la disminución de agudeza visual (que no puede corregirse por
medio de gafas, lentes de contacto, medicamentos o cirugía.
4. Agudeza Visual. Es la cantidad de visión que tiene una persona y/o campo visual
el espacio que los ojos pueden ver sin moverlos.
5. Oncocercosis. Es una enfermedad parasitaria crónica causada por
un gusano llamado Onchocerca volvulus y transmitida por
varias especies de moscas negras. La infestación parasitaria ocasiona lesiones
potencialmente severas en la piel y los ojos, llegando a ser la segunda razón más
importante de ceguera en el mundo.
6. Tracoma. Es una infección bacteriana del ojo. Es causado por infección con la
bacteria CHLAMYDIA TRACHOMATIS.
7. Tiflotécnica. La palabra Tiflotécnica proviene del griego "tiflo" que significa ciego.
Designa el conjunto de ayudas técnicas destinadas a que las personas con
deficiencias visuales consigan una mejor calidad de vida, centrada en autonomía
y facilidad para el desenvolvimiento en su vida diaria.
46
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libros con un autor
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Madrid, España: Espasa-Calpe.
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Tesis publicadas
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licenciatura publicada, Universidad de Córdoba.
- Barrera Núñez Daniel. (2012). Diseño e implementación de un cuadracóptero con
sistema de control automático de estabilidad y comunicación inalámbrica de datos
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Publicada, Universidad de Costa Rica.
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47
Sitios Web
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link: http://www.slideshare.net/lafourcade/orientacion-y-movilidad-personas-ciegas-
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- Biblioteca Argentina para Ciegos (2012).Distribución de Materiales para uso
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baston-blanco.
- Instituto Universitario de Oftalmobiología Aplicada . (2013). Recuperado 12 d
emarzo del 2013. Día Mundial del Bastón Blanco de Seguridad. Universidad de
Valladolid. Consulta el link: http:// www. Unioftalmologi.com
Organizaciones
España
ONCE Organización Nacional de Ciegos Españoles.
Perú
IRIS Asociación de voluntarios para el desarrollo de Invidentes.
Estados Unidos de América
Fundación Hesperian Berkeley, California .
México
Asociación para el cuidado de niños invidentes.
Avenida Coyoacán no.751. Col. Del Valle tel.55750617.
Hermana: Antonia.
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ANEXOS
En las siguientes páginas se anexan las hojas de datos los componentes utilizados
en el proyecto.