Implementación de un prototipo de control neuronal basado en electroencefalografía aplicado a un vehículo móvil a escala

Implementación de un prototipo de control neuronal basado en electroencefalografía aplicado a un vehículo móvil, a través de un sensor comercial, para el mejoramiento de la calidad de vida de personas discapacitadas.Los sistemas cerebro computadora permiten captar las señales neuronales provenientes del cerebro mediante electroencefalografía para ser enviadas a un dispositivo de control, posibilitando la interacción con elementos de salida. El desarrollo de tecnologías que faciliten conectar el cerebro humano con una computadora es limitado en el Ecuador, surgiendo así la idea de implementar un prototipo de control neuronal basado en electroencefalografía, que permita mejorar la calidad de vida de personas con discapacidad física motora severa, brindándoles un canal de desenvolvimiento con el entorno. Para cumplir con este propósito se hace uso de la metodología espiral permitiendo realizar ajustes conforme avanza el desarrollo del proyecto, hasta obtener un prototipo de control que cumpla con los requerimientos. De esta manera realizando pruebas de funcionalidad se observa que el desenvolvimiento del sistema depende en gran medida de la capacidad de procesamiento de las ondas neuronales en el miniordenador. Una vez desarrollado el prototipo móvil, el usuario es capaz de controlarlo solamente con su actividad cerebral, no obstante, es necesario que adquiera cierta capacidad de controlar sus emociones con el fin garantizar que el movimiento realizado sea el deseado. El vehículo es controlado mediante cinco comandos seleccionados en el software EmotivBCI, que, mediante un proceso de entrenamiento, procesamiento y comunicación de controladores, son reflejados como salidas en las ruedas del prototipo móvil.Ingenierí

Diseño y construcción de un prototipo Bipedestador automático para personas con diversidad funcional en sus extremidades inferiores

En el presente trabajo de titulación, se realiza el diseño y construcción de un prototipo bipedestador automático para personas con dificultad funcional en sus extremidades inferiores, este mecanismo se lo construye con la finalidad de que permita a este grupo de personas dentro de la sociedad logren desarrollar una posición bípeda sin tener la necesidad de solicitar ayuda, con esto, también se busca brindar apoyo hacia los distintos problemas de salud que pueden ser causados por permanecer todo el tiempo sentados. Para lograr la posición bípeda se lo hará con un movimiento suave evitando complicaciones para el usuario, este movimiento se ejecutará mediante un actuador lineal como lo es un cilindro eléctrico, con este tipo de actuador se puede realizar el movimiento de posición bípeda y de la misma manera se puede volver a la posición inicial es decir a la posición donde el usuario permanece sentado. Por otro lado, el usuario podrá desplazarse de un sitio a otro usando tecnología de scooter ya que el diseño de la silla bipedestadora estará implementado a un scooter eléctrico, con esto se evitaría la fatiga y el esfuerzo que realiza el usuario empujando una silla de ruedas con sus brazos. Además de esto se contará con una aplicación móvil la cual permitirá lograr las posiciones de bipedestación y sedestación en un tiempo de 19 segundos para ambos casos.In the present degree work, the design and construction of an automatic stander prototype for people with functional difficulties in their lower extremities is carried out, this mechanism is built with the purpose of allowing this group of people within society to develop a bipedal position without having to ask for help, with this, it is also sought to provide support towards the different health problems that can be caused by sitting all the time. To achieve the bipedal position, it will be done with a smooth movement avoiding complications for the user, this movement will be executed by means of a linear actuator such as an electric cylinder, with this type of actuator the movement of the bipedal position can be carried out in the same way. In this way, it is possible to return to the initial position, that is to say, to the position where the user remains seated. On the other hand, the user will be able to move from one place to another using scooter technology since the design of the standing chair will be implemented in an electric scooter, thus avoiding fatigue and the effort that the user makes pushing a wheelchair. with his arms. In addition to this, there will be a mobile application which will allow the standing and sitting positions to be achieved in a time of 19 seconds for both cases

Diseño y construcción de un prototipo de sistema impulsor acoplable a sillas de ruedas para personas con discapacidad de miembros inferiores para movilidad en áreas urbanas

El objetivo de este trabajo fue realizar el diseño y construcción de un sistema impulsor eléctrico acoplable a sillas de ruedas para personas con discapacidad en miembros inferiores para movilidad en áreas urbanas. Mediante investigación y la metodología QFD se recolectaron los datos sobre la experiencia del usuario con el objetivo de establecer parámetros para los diseños. Las características más importantes fueron movilidad, bajo costo, funcionalidad, seguridad y ergonomía, con estos criterios se plantearon tres principales alternativas, usando una matriz morfológica y el método ordinal corregido de criterios ponderados se seleccionó la mejor alternativa. Posteriormente, se diseñó el prototipo, el mismo se dividió en dos partes, la primera consiste en la selección de elementos para el control del equipo y la segunda parte el diseño mecánico de la estructura del prototipo con ayuda de software CAD. A continuación, se realizaron análisis MEF teniendo como material principal de construcción el acero ASTM A36 y pernos de grado ISO 8.8. Una vez asegurada la resistencia del prototipo se procedió con la construcción, mediante el uso de varias tareas de mecanizado y con soldaduras TIG y SMAW, se armó correctamente la estructura del equipo para finalmente instalar los elementos eléctricos del prototipo. Para el sistema de control se seleccionaron un motor de cubo de 1000w, 4 baterías recargables de ácido plomo de 12V, acelerador y un controlador de 20 amperios, con las pruebas de funcionamiento se establecieron velocidades de hasta 15 km/h, con una duración de batería de 1,48 h y distancia máxima de recorrido continuo de 15 km. Se concluye que el sistema impulsor fue capaz de subir sin problemas pendientes del 12% y superar terrenos difíciles. Se recomienda no sobrepasar velocidades de 12 Km/h para evitar posibles volcamientos, además para futuros proyectos el uso de materiales más ligeros.This project aimed to design and build an electric propulsion system that can be attached to wheelchairs for individuals with lower limb disabilities, enabling mobility in urban areas. Through research and the QFD methodology, data was collected on user experiences to establish design parameters. The most important characteristics considered were mobility, low cost, functionality, safety, and ergonomics. Based on these criteria, three main alternatives were proposed and evaluated using a morphological matrix and the corrected weighted criteria method. The best alternative was selected as a result. Subsequently, the prototype was designed, divided into two parts. The first part involved selecting the control components for the system, while the second part focused on the mechanical design of the prototype structure using CAD software. Finite element analysis (FEA) was performed considering ASTM A36 steel as the primary construction material and ISO 8.8 grade bolts to ensure the prototype's strength. Once the prototype's strength was confirmed, the construction process began, involving various machining tasks and TIG and SMAW welding to assemble the equipment structure. Finally, the electrical components of the prototype were installed. For the control system, a 1000W hub motor, four rechargeable 12V lead-acid batteries, an accelerator, and a 20-ampere controller were selected. Through performance testing, maximum speeds of up to 15 km/h were achieved, with a battery duration of 1.48 hours and a maximum continuous travel distance of 15 km. It was concluded that the propulsion system could smoothly ascend 12% slopes and overcome rugged terrain. It is recommended not to exceed speeds of 12 km/h to avoid potential tipping, and for future projects, the use of lighter materials is suggested

Inventario y descripción de las soluciones de accesibilidad a la web existentes para personas con discapacidad fisica y sensorial

El elemento más representativo de la nueva sociedad de la información lo constituye sin duda la World Wide Web. La Red, como es conocida popularmente, une a millones de ordenadores en todo el mundo, aportando una riqueza de información inimaginable hace pocos años y un interfaz de uso tan gráfico e intuitivo que ha significado una expansión permanente de su uso a millones de usuarios nuevos cada año. La accesibilidad Web se puede definir como la posibilidad de que un producto o servicio Web sea usado por el mayor número posible de personas, independientemente de las limitaciones del individuo o de las del contexto de uso. De acuerdo con el Tratado de Amsterdam de la Unión Europea, en aplicación de la cláusula de no-discriminación, las políticas europeas y la de los Estados miembros deberían inspirarse en el principio de no-discriminación con vistas a hacer realidad la igualdad para las personas con discapacidad. Este informe tiene como objetivo realizar un inventario de las soluciones, existentes en el mercado, tanto de software como de hardware para poder garantizar esa no discriminación de todas las personas

Diseño de sistemas activos para viviendas de carácter social en el trópico caribeño

El trabajo descrito a continuación consiste en diseñar e implementar soluciones domóticas destinadas a adaptar viviendas de carácter social para personas con discapacidad. El reto ha consistido en crear un sistema modular y transportable, que utilizando tecnologías de comunicación inalámbricas Z-wave y una central controladora basada en CastleOS, se adecuaran viviendas sociales de producción en masa, a las necesidades de específicas de personas con discapacidad. La propuesta domótica se diseña para ser implementada en el proyecto habitacional Nuevo Asentamiento La Barquita en República Dominicana. La descripción de la solución incluye especificaciones de funcionamiento de módulos de asistencia domótica para distintos tipos de discapacidad al igual que una estimación de los costos de instalación.ENGLISH: The work described below is to design and implement automation solutions for adapting social housing for people with disabilities. The challenge has been to create a modular and transportable system, using Z-wave technology and a controlling wireless communication station based on CastleOS, to adapt mass production social housing to the specific needs of people with disabilities. Home automation proposal is designed to be implemented in the new settlement housing project La Barquita in the Dominican Republic. The description of the solution includes modules operating specifications for home automation assistance in various types of disability and an estimate of installation costs

“Robot móvil con percepción auditiva y sistema de control a distancia”

TesisEn este documento se presenta el diseño e implementación de un robot móvil con percepción auditiva y sistema de control a distancia, a partir de un mini robot con locomoción por ruedas, manipulado mediante comandos de voz. El objetivo principal del proyecto es la inclusión de dos métodos de comunicación del usuario con el robot: a) local, con la integración de un módulo de reconocimiento de voz instalado en la estructura del prototipo, y b) remoto, a través de una aplicación denominada “Mi robot móvil”, desarrollada en la plataforma de programación MIT App Inventor 2, diseñada para el entorno Android. El propósito de esta aplicación es establecer comunicación vía Bluetooth entre un teléfono celular y el robot, además del envió de instrucciones emitidas por medio de comandos de voz, aprovechando el reconocimiento de voz de Google. Para el desarrollo del proyecto se hizo uso de la metodología de desarrollo de software en espiral, que cuenta con cuatro fases: planeación, modelado, construcción y despliegue. Este método fue seleccionado al efectuar un análisis para conocer la secuencia de pasos o etapas a cumplir con la realización de un sistema. Se identificó que dicha metodología corresponde con un modelo evolutivo para el desarrollo de software, que permite la integración de elementos de hardware. Al finalizar cada iteración, se obtienen actividades de retroalimentación para la mejora del diseño y de la programación. Una característica destacable del robot es la inclusión de un sensor ultrasónico que permite la detección de objetos próximos mientras ejecuta el recorrido de una trayectoria, lo que le confiere la habilidad de evadir los obstáculos presentes, evitando choques o incidentes que causen daños a su misma estructura. Para la etapa de pruebas se empleó un espacio confinado con paredes de cartón y obstáculos para validar su funcionamiento. Como resultado, se obtiene el desplazamiento satisfactorio del móvil dentro de un área regular, ejecutando los movimientos ordenados por el usuario mediante comandos de voz, haciendo uso de cualquiera de los dos métodos de comunicación establecidos. Independiente a la forma de manejo, el robot es capaz de realizar la evasión de obstáculos durante su recorrido

Integración de tecnologías de apoyo para educación especial.

El objetivo principal de esta tesis es realizar una plataforma de servicios de ambient assisted living (AAL) como tecnología de apoyo para el sector de educación especial que enfoque principalmente en la capacidad cognitiva del alumno y sirva para adiestrar y dar apoyo tanto a esa capacidad cognitiva como a la emocional y social. El apoyo tecnológico resuelve algunos problemas específicos en: un control de entorno cognitivamente accesible, entrenamiento en orientación temporal (OT) orientado a aumentar la autonomía personal del alumno y un control más potente y sincronizable de los elementos de la sala de estimulación multisensorial.También se hace constatar que los servicios solicitados también pueden ser útiles para personas mayores con pérdida de capacidad mental.A nivel teórico se persigue la estrategia de aprovechar aprendizajes cognitivos previos y trasladarlos a nuevas habilidades y entrenamientos cognitivos y de habilidades sociales, desarrollando como objetivo de este trabajo de tesis la tecnología que posibilite esta estrategia. En particular se busca aprovechar el entrenamiento en el uso de lenguaje pictográfico como comunicación alternativa y aumentativa (CAA) para la comprensión de la interacción con el control de entorno y contextos singulares, la agenda y secuencias de acciones propuestas. También se aprovecha el avance cognitivo previo en orientación temporal, como ejemplo ilustrativo, para apoyar el entrenamiento en contención emocional.A nivel práctico u operativo se busca integrar varios servicios demandados por los profesionales e investigadores del campo educativo y que cumpla con las especificaciones planteadas por los diferentes agentes de la comunidad educativa, universitaria y de educación especial. Se trata de poner a disposición de los docentes de educación especial una herramienta para servicios heterogéneos en un sistema de tecnología de información y comunicación (TIC) simple, modular, ampliable y abierto. El resultado cognitivo de utilización de CAA se aplica a los servicios elegidos de control de entorno, en el que se establecen analogías de anidamiento, secuenciación y semántica; de orientación temporal en que se establece analogía con los elementos de la agenda añadiendo elementos que representan intervalos temporales; de contención de conductas disruptivas donde la secuencia de acciones y el mostrar el paso del tiempo apoyan la contención emocional del alumno; y a un servicio de anticipación de contextos donde entrenar habilidades de gestión emocional y social, tiempos, interacciones, etc.El diseño y desarrollo busca servir de instrumento educativo y posibilitar la investigación en tecnologías de apoyo cognitivo en ese ámbito. Por ello la metodología de diseño y desarrollo ha sido colaborativa para ajustarse a estas dos necesidades, dentro de las capacidades tecnológicas y económicas del equipo que la desarrolla. Tanto para identificar sus necesidades principales, como para comprobar que los avances se ajustaban a los requerimientos de la comunidad, como para realizar formaciones que permitieran la comprensión del desarrollo y por tanto el trabajo eficaz en equipo, se llevaron a cabo varias reuniones.Como resultado, se identificó la clara necesidad de una plataforma integral móvil que fuera fácil de manejar, compatible con las herramientas de trabajo empleadas diariamente con los niños, que se manejaran desde diferentes dispositivos móviles (tabletas, móviles, ordenadores), que fuera económico y dentro de un solo dispositivo hardware. La plataforma también debería cumplir una serie de aspectos relacionados con la usabilidad y el diseño.Se realizó una búsqueda exhaustiva de literatura para verificar el alcance de anteriores estudios de investigación, patentes o productos comerciales existentes que pudieran satisfacer las necesidades planteadas. Los resultados mostraron que no había un sistema similar o apropiado.Cada uno de los servicios que integra la plataforma ha sido desarrollado, instalado y probado: el control de entorno y el dispositivo de OT en la biblioteca del colegio durante dos años, la contención conductual puntualmente según necesidad en el colegio en la misma aula, y la sala multisensorial se probó aparte durante un año. Los tres primeros han tenido una realimentación excelente por parte del profesorado, que además de los positivos resultados de evaluación que se describirán han mostrado su sensación subjetiva de eficacia y entusiasmo. El último apenas ha sido probado con alumnos, por lo que se cuenta con la realimentación positiva del profesorado implicado como primera evidencia de resultado positivo.Se han realizado evaluaciones metódicas de los servicios de control de entorno y de orientación temporal, aunque el objetivo de la tesis deja fuera de su alcance una evaluación completa por entender que ha de realizarse desde el campo especialista de la pedagogía y ciencias sociales, dentro del grupo investigador interdisciplinar. El objetivo básico de esta tesis es el desarrollo de la tecnología que permita posteriormente diseñar intervenciones pedagógicas y aplicar evaluaciones metódicas que corroboren su valía y amplíen su campo de acción.Tanto en las evaluaciones sistemáticas realizadas, como en las percepciones subjetivas del profesorado, los resultados obtenidos fueron positivos y mostraron un alto nivel de aceptación del prototipo tanto por los alumnos como por sus cuidadores o maestros.<br /

Mi interfaz de acceso al ordenador

Este documento es el tercero de la serie Tecnología y Discapacidad, publicados de forma digital en la página Web del CEAPAT-IMSERSO. Su objetivo es posibilitar el uso del ordenador a todas las personas con diversidad funcional, facilitando la elección de los productos, hardware y software, que mejor se ajusten a sus capacidades, necesidades y preferencias. Actualmente son muchas las alternativas que ofrece el mercado ordinario, el de los productos de apoyo y/o el software de distribución gratuita para abordar una determinada necesidad. No se trata de elegir lo más caro, ni lo más avanzado tecnológicamente, sino la interfaz que más autonomía proporcione al usuario con un menor esfuerzo

Sistema de fisiología computacional para la medición de la fatiga muscular aplicado en rehabilitación virtual

Las tecnologías emergentes en sensores fisiológicos han impulsado el avance de nuevas terapias de rehabilitación motora, entre ellas la rehabilitación virtual. Este tipo de terapia incluye la interacción con sistemas computacionales que llevan al usuario a ser consciente de sus procesos físicos y fisiológicos internos mediante dinámicas en ambientes recreados virtualmente. Estos sistemas de fisiología computacional articulados con ambientes virtuales para la rehabilitación, permiten generar terapias que son adaptables a cada usuario y a su vez moduladas fisiológicamente con el fin de proveer asistencia durante la interacción. Es el caso de las interfaces musculares, las cuales a través de sistemas wearables han permitido integrar ambientes virtuales y videojuegos serios en procesos de rehabilitación como el biofeedback. Estas interfaces utilizan señales de electromiografía de superficie (sEMG) las cuales han sido estudiadas y caracterizadas por numerosos investigadores, mostrando su potencial uso para la detección y cuantificación de la fatiga muscular. Este trabajo recoge el desarrollo de dos sistemas de fisiología computacional, el desarrollo de un videojuego serio y 3 diferentes estudios realizados con el fin de demostrar el uso potencial de un sistema wearable y de bajo costo de sEMG en rehabilitación virtual. El primer sistema de fisiología computacional comprende el desarrollo de un toolbox para el post-procesamiento de la señal sEMG usando el software Matlab

Desarrollo de un prototipo inalámbrico de una interfaz cerebro-computadora en un dispositivo móvil

El uso de las interfaces cerebro-computadora (BCI) en pacientes y personas sanas ha evolucionado considerablemente en los últimos años. En un principio, los esfuerzos estaban enfocados en validar el concepto, probando diferen tes paradigmas en personas sanas en el laboratorio y no en pacientes en los hospitales. Ahora los esfuerzos están enfocados en mejorar los resultados de estos métodos alternativos de comunicación fuera del laboratorio.El Laboratorio de Investigación en Neuroimagenología (LINI) de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), ha hecho muchos esfuerzos en la mejora y desarrollo de estas interfaces cerebro computadora. Mucha de esta experiencia, y trabajos previos, pueden ser aplicados en el desarrollo de una interfaz móvil. Dado el vertiginoso desarrollo tecnológico de los últimos años, estando enfocados los recursos de la industria en la fabricación de dispositivos móviles con capacidades de cómputo equiparables a las de una computadora personal y el desarrollo de amplificadores portátiles de Electroencefalograma (EEG) comerciales, es factible combinar los avances en varias disciplinas para lograr un objetivo común. El objetivo de esta tesis de maestría fue combinar los avances en estas disciplinas para hacer una interfaz cerebro-computadora usando un teléfono con Android y un amplificador de EEG portátil. Los esfuerzos realizados por diversos laboratorios dedicados al desarrollo de interfaces cerebro computadora no han podido lograr eliminar el uso de una computadora para la adquisición (y en algunos casos el procesamiento) de las señales de EEG, limitando de esta manera la movilidad y las posibles aplicaciones que se puedan lograr fuera de un laboratorio de investigación. Se eligió el paradigma de control exógeno denominado Potenciales Provocados Visuales de Estado Estacionario (SSEVP) para el desarrollo de una interfaz cerebro computadora, porque permite distinguir entre dos estímulos y tomar la decisión de llamar a uno de entre dos contactos almacenados en el teléfono. Con el desarrollo de esta “AndroidTM BCI” se logra obtener la movilidad e independencia deseada en el comienzo del proyecto para poder utilizarla en cualquier lugar sin las restricciones de movilidad inherentes a las interfaces cerebro computadora tradicionales. Además, brinda las herramientas necesarias para el desarrollo de más interfaces cerebro computadora,debido a que se puede hacer uso de las señales de EEG disponibles en el dispositivo móvil sólo portando el código.In recent years, the use of Brain Computer Interfaces (BCIs) in patients and healthy people has evolved considerably. Initially, developing efforts where focused in validating the concept, testing different paradigms on healthy people in the lab and not in real patients in the hospital. Nowadays efforts in the design of BCIs are focused in improving the results of these alternative communication methods outside the lab. The Neuroimagenology Research Laboratory (LINI for its acronym in Spanish) of the Metropolitan Autonomous University (UAM for its acronym in Spanish) has mademany efforts in the improvement and the development of BCIs. This experience and previous work can be applied in the development of a mobile Brain Computer Interface. GivGiven the rapid technological development of recent years, with industry resources focused on the manufacture of mobile devices with computing capacities comparable to those of a personal computer and the development of portable commercial electroencephalogram (EEG) amplifiers, it is feasible to combine advances in various disciplines to achieve a common goal. The aim of this master’s thesis was to combine advances in these disciplines to make a brain-computer interface using an Android phone and a portable EEG amplifier. The efforts made by various laboratories dedicated to the development of brain-computer interfaces have not been able to eliminate the use of a computer for the acquisition (and in some cases processing) of EEG signals, thereby limiting mobility and Possible applications that can be achieved outside a research laboratory. TheexogenouscontrolparadigmcalledSteadyStateVisualPotentials(SSEVP) was chosen for the development of this brain-computer interface because it allows to distinguish between two stimuli and to make the decision to call one of two contacts stored in the phone. With the development of this “AndroidTM BCI” it is possible to obtain the desired mobility and independence aimed at the beginning of the project in order to be able to use it anywhere without the restrictions of mobility inherent of traditional computer brain interfaces. In addition, it provides the necessary tools xi for the development of more brain computer interfaces, because it is possible to make use of the EEG signals available on the mobile device just porting the code