A low-cost and unobtrusive system for fall detection

Nowadays, the amount of elder people living alone is increasing, with all the risks that it involves, maybe the most dangerous threat that they face is fall off with nobody around to help them. A fall at an advanced age usually leads to consequences like bones and hip fracture, which in addition to the low mobility that these people present, make to stand up impossible for them. This situation can get worse if after the fall a person loses consciousness, making it impossible to contact to a third party for help by means of a mobile phone or something similar. Different solutions have been developed in order to accomplish this problem, but some of them are not realistic enough, for example some video solutions invade our privacy, and those which are based on mobile phones expect the user to go everywhere with it. In this paper, it is proposed a low cost solution based on an 9-axis IMU (Inertial Measure Unit), which counts with an accelerometer, gyroscope and magnetometer that will give us the needed information to build a fall detector supported by machine learning. This system will include a gateway, which will be responsible of the data collection and the most complex computations.Hoy en día, la cantidad de personas mayores que viven solas va en aumento, con todos los riesgos que ello implica, quizás la amenaza más peligrosa a la que se enfrentan es caer sin nadie cerca que les ayude. Una caída a edad avanzada suele acarrear secuelas como fracturas de huesos y cadera, que además de la poca movilidad que presentan estas personas, les imposibilitan ponerse de pie. Esta situación puede empeorar si tras la caída la persona pierde el conocimiento, imposibilitando el contacto con un tercero para pedir ayuda a través de un teléfono móvil o similar. Se han desarrollado diferentes soluciones para solucionar este problema, pero algunas no son lo suficientemente realistas, por ejemplo, algunas soluciones de video invaden nuestra privacidad, y las que están basadas en teléfonos móviles esperan que el usuario vaya a todas partes con él. En este papel, Se propone una solución de bajo costo basada en una IMU (Unidad de Medida Inercial) de 9 ejes, la cual cuenta con un acelerómetro, giroscopio y magnetómetro que nos dará la información necesaria para construir un detector de caídas apoyado en aprendizaje automático. Este sistema incluirá una puerta de enlace, que será responsable de la recopilación de datos y los cálculos más complejos

A comparative analysis of pose estimation models as enablers for a smart-mirror physical rehabilitation system

Smart mirrors are gaining attention as a smart device that could integrate a set of functionalities intended to assist older adults in their day-to-day life. These devices are seamlessly integrated in the environment, providing a user-friendly interface and naturally fitting into the daily-care routines. People face a mirror several times a day, thus ensuring that any application running on a smart mirror will have several guaranteed interactions per day. It is therefore essential to detect when the user is in front of the mirror and also to interpret what he or she is doing. Very powerful and accurate libraries are currently available, but the limited computational resources and the need to work in real time limit the valid options for smart mirror devices. This paper therefore analyses and evaluates several body pose estimation models in order to determine which one can be deployed in a smart mirror-like device dedicated to supporting older adults in their physical rehabilitation routines.Los espejos inteligentes están ganando atención como un dispositivo inteligente que podría integrar un conjunto de funcionalidades destinadas a ayudar a los adultos mayores en su día a día. Estos dispositivos se integran a la perfección en el entorno, brindan una interfaz fácil de usar y se adaptan naturalmente a las rutinas de cuidado diario. Las personas se enfrentan a un espejo varias veces al día, lo que garantiza que cualquier aplicación que se ejecute en un espejo inteligente tendrá varias interacciones garantizadas por día. Por lo tanto, es fundamental detectar cuándo el usuario está frente al espejo y también interpretar lo que está haciendo. Actualmente se encuentran disponibles bibliotecas muy potentes y precisas, pero los recursos computacionales limitados y la necesidad de trabajar en tiempo real limitan las opciones válidas para los dispositivos espejo inteligentes

Crowded event management in smart cities using a digital twin approach

One challenge of any smart city is the management of crowded events (concerts, protests, marathons, etc.). For civil servants in charge of management, in-advance attendance prevision, real-time situational awareness and its evolution forecasting are crucial to resource assignment. These massive events put under stress public resources, organization and safety of smart cities. In this paper, we describe an ongoing effort to model urban layout, sensors deployed, and citizen information (from social networks and smartphone application) to deal with these situations. We use the concept of a digital twin applied to a city by modelling different flows of information which are integrated with a 3D virtual representation with forecasting possibilities. The main contribution of this paper is the architecture proposed and GUI using the augmented virtuality concept. The main purpose of our proposal is to facilitate the knowledge of the situation and the management of this type of event.Uno de los retos de cualquier ciudad inteligente es la gestión de eventos multitudinarios (conciertos, protestas, maratones, etc.). Para los funcionarios encargados de la gestión, la previsión de asistencia con antelación, el conocimiento de la situación en tiempo real y la previsión de su evolución son cruciales para la asignación de recursos. Estos eventos masivos ponen en tensión los recursos públicos, la organización y la seguridad de las ciudades inteligentes. En este artículo, describimos un esfuerzo en curso para modelar el trazado urbano, los sensores desplegados y la información de los ciudadanos (procedente de las redes sociales y de las aplicaciones de los teléfonos inteligentes) para hacer frente a estas situaciones. Utilizamos el concepto de gemelo digital aplicado a una ciudad mediante la modelización de diferentes flujos de información que se integran con una representación virtual en 3D con posibilidades de previsión. La principal aportación de este trabajo es la arquitectura propuesta y la interfaz gráfica de usuario que utiliza el concepto de virtualidad aumentada. El objetivo principal de nuestra propuesta es facilitar el conocimiento de la situación y la gestión de este tipo de eventos

CONTACTO: A Social Networking Site for Supported-Employment Interventions for People With Intellectual and Developmental Disabilities

The main objective of this work is to determine whether social networks can be used to improve self-management skills in people with Intellectual or Developmental Disability (IDD) given the high rate of acceptance of such tools among them. The proposed methodology applies an employment-based intervention to evaluate whether social network services help improve self-management skills. A fit-for-purpose social networking service is built, and different evaluation mechanisms are applied to determine the degree to which users with IDD could use the tool without assistance. The working hypothesis is that in order to ensure the usability of the implemented tool, users (with and without IDD) should be involved throughout the whole software development cycle, following a co-design methodological approach. Results demonstrate that this methodological approach leads to high satisfaction and motivation rates. In terms of effectiveness and efficiency, results demonstrate that the tool is useful and usable for people with IDD. It can therefore be concluded that social network services built having users with IDD at its center will help improve their self-management skills. The main implication of this research is that when using social network services as a tool to support interventions, special attention should be paid to previously evaluating the usability and motivation rate as a measure of how autonomously the person with IDD can use the tool. Nevertheless, further research is needed to determine the impact that such tools can have on other types of intervention.El objetivo principal de este trabajo es determinar si las redes sociales pueden ser utilizadas para mejorar las habilidades de autogestión en personas con Discapacidad Intelectual o del Desarrollo (DDI) dado el alto índice de aceptación de este tipo de herramientas entre ellas. La metodología propuesta aplica una intervención basada en el empleo para evaluar si los servicios de redes sociales ayudan a mejorar las habilidades de autogestión. Se crea un servicio de red social adecuado para el propósito y se aplican diferentes mecanismos de evaluación para determinar el grado en que los usuarios con DDI podrían usar la herramienta sin ayuda. La hipótesis de trabajo es que para asegurar la usabilidad de la herramienta implementada, los usuarios (con y sin DDI) deben estar involucrados durante todo el ciclo de desarrollo del software, siguiendo un enfoque metodológico de codiseño. Los resultados demuestran que este enfoque metodológico conduce a altos índices de satisfacción y motivación. En términos de efectividad y eficiencia, los resultados demuestran que la herramienta es útil y usable para personas con DID. Por lo tanto, se puede concluir que los servicios de redes sociales construidos con usuarios con DDI en su centro ayudarán a mejorar sus habilidades de autogestión. La principal implicación de esta investigación es que a la hora de utilizar los servicios de redes sociales como herramienta de apoyo a las intervenciones, se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención. En términos de efectividad y eficiencia, los resultados demuestran que la herramienta es útil y usable para personas con DID. Por lo tanto, se puede concluir que los servicios de redes sociales construidos con usuarios con DDI en su centro ayudarán a mejorar sus habilidades de autogestión. La principal implicación de esta investigación es que a la hora de utilizar los servicios de redes sociales como herramienta de apoyo a las intervenciones, se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención. En términos de efectividad y eficiencia, los resultados demuestran que la herramienta es útil y usable para personas con DID. Por lo tanto, se puede concluir que los servicios de redes sociales construidos con usuarios con DDI en su centro ayudarán a mejorar sus habilidades de autogestión. La principal implicación de esta investigación es que a la hora de utilizar los servicios de redes sociales como herramienta de apoyo a las intervenciones, se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención. Por lo tanto, se puede concluir que los servicios de redes sociales construidos con usuarios con DDI en su centro ayudarán a mejorar sus habilidades de autogestión. La principal implicación de esta investigación es que a la hora de utilizar los servicios de redes sociales como herramienta de apoyo a las intervenciones, se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención. Por lo tanto, se puede concluir que los servicios de redes sociales construidos con usuarios con DDI en su centro ayudarán a mejorar sus habilidades de autogestión. La principal implicación de esta investigación es que a la hora de utilizar los servicios de redes sociales como herramienta de apoyo a las intervenciones, se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención. se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención. se debe prestar especial atención a evaluar previamente el índice de usabilidad y motivación como medida de la autonomía con la que la persona con DDI puede utilizar la herramienta. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el impacto que tales herramientas pueden tener en otros tipos de intervención

An Affective-computing Approach to Provide Enhanced Learning Analytics

Detecting emotions in a learning environment can make the student-learning process more efficient, avoiding stressful situations that might eventually lead to failure, frustation and demotivation. The work presented here describes a perceptive desktop devised to capture the sensations of any person facing learning activities. To this end, we propose a perceptive environment enhanced with capabilities to perform an analysis of electroen cephalography, facial expression, eye tracking and particularly a very distinctive indicator of stress as it is the galvanic response of the skin. This work focuses on the galvanic response of the skin, comparing the performance of two devices in the context of the perceptive desktop. One of the devices was very attractive to our environment as it was a mouse that fit very well to our computer-based desktop, equipped with low-cost sensors to detect the galvanic response. The other device is more tedious to place and more expensive but we use it as a reference to know if the mouse is accurate. Four people were exposed to an experiment with the two devices connected, and observing the results it can be concluded that there is no correlation between the captures of both devices. Therefore, we could not select the mouse for our environment even though at first it looks like a very promising device.Detectar las emociones en un entorno de aprendizaje puede hacer que el proceso de aprendizaje de los alumnos sea más eficiente, evitando situaciones estresantes que puedan llevar al fracaso, la frustración y la desmotivación. El trabajo que aquí se presenta describe un escritorio perceptivo ideado para captar las sensaciones de cualquier persona que se enfrente a actividades de aprendizaje. Para ello, se propone un entorno perceptivo potenciado con capacidades para realizar un análisis de electroencefalografía, expresión facial, seguimiento ocular y particularmente un indicador muy distintivo de estrés como es la respuesta galvánica de la piel. Este trabajo se centra en la respuesta galvánica de la piel, comparando el rendimiento de dos dispositivos en el contexto del escritorio perceptivo. Uno de los dispositivos resultaba muy atractivo para nuestro entorno, ya que se trataba de un ratón que se adaptaba muy bien a nuestro escritorio informático, equipado con sensores de bajo coste para detectar la respuesta galvánica. El otro dispositivo es más tedioso de colocar y más caro, pero lo utilizamos como referencia para saber si el ratón es preciso. Se expuso a cuatro personas a un experimento con los dos dispositivos conectados, y observando los resultados se puede concluir que no hay correlación entre las capturas de ambos dispositivos. Por lo tanto, no pudimos seleccionar el ratón para nuestro entorno a pesar de que en principio parece un dispositivo muy prometedor

The SHAPES Smart Mirror Approach for Independent Living, Healthy and Active Ageing

The benefits that technology can provide in terms of health and support for independent living are in many cases not enough to break the barriers that prevent older adults from accepting and embracing technology. This work proposes a hardware and software platform based on a smart mirror, which is equipped with a set of digital solutions whose main focus is to overcome older adults’ reluctance to use technology at home and wearable devices on the move. The system has been developed in the context of two use cases: the support of independent living for older individuals with neurodegenerative diseases and the promotion of physical rehabilitation activities at home. Aspects such as reliability, usability, consumption of computational resources, performance and accuracy of the proposed platform and digital solutions have been evaluated in the initial stages of the pilots within the SHAPES project, an EU-funded innovation action. It can be concluded that the SHAPES smart mirror has the potential to contribute as a technological breakthrough to overcome the barriers that prevent older adults from engaging in the use of assistive technologies.Los beneficios que la tecnología puede brindar en términos de salud y apoyo para la vida independiente en muchos casos no son suficientes para romper las barreras que impiden que los adultos mayores acepten y adopten la tecnología. Este trabajo propone una plataforma de hardware y software basada en un espejo inteligente, la cual está equipada con un conjunto de soluciones digitales cuyo enfoque principal es superar la reticencia de los adultos mayores a usar tecnología en el hogar y dispositivos portátiles en movimiento. El sistema se ha desarrollado en el contexto de dos casos de uso: el apoyo a la vida independiente de personas mayores con enfermedades neurodegenerativas y la promoción de actividades de rehabilitación física en el hogar. Aspectos como la fiabilidad, la usabilidad, el consumo de recursos informáticos, el rendimiento y la precisión de la plataforma y las soluciones digitales propuestas se han evaluado en las etapas iniciales de los pilotos del proyecto SHAPES, una acción de innovación financiada con fondos europeos. Se puede concluir que el espejo inteligente SHAPES tiene el potencial de contribuir como un avance tecnológico para superar las barreras que impiden que los adultos mayores se involucren en el uso de tecnologías de asistencia

Phyx.io: Expert-Based Decision Making for the Selection of At-Home Rehabilitation Solutions for Active and Healthy Aging

While the importance of physical activity in older adults is beyond doubt, there are significant barriers limiting the access of older adults to physical exercise. Existing technologies to support physical activity in older adults show that, despite their positive impacts on health and well-being, there is in general a lack of engagement due to the existing reluctance to the use of technology. Usefulness and usability are two major factors for user acceptance along with others, such as cost, privacy, equipment and maintenance requirements, support, etc. Nevertheless, the extent to which each factor impacts user acceptance remains unclear. Furthermore, other stakeholders, besides the end users, should be considered in the decision-making process to develop such technologies, including caregivers, therapists and technology providers. In this paper, and in the context of physical rehabilitation and exercise at home, four different alternatives with incremental characteristics have been defined and considered: a software-based platform for physical rehabilitation and exercise (Alternative 1), the same software platform with a conventional RGB camera and no exercise supervision (Alternative 2), the same software platform with a convention RGB camera and exercise supervision (Alternative 3) and finally, the same software platform with a depth camera and exercise supervision (Alternative 4). A multiple attribute decision-making methodology, based on the ordinal priority approach (OPA) method, is then applied using a group of experts, including end users, therapists and developers to rank the best alternative. The attributes considered in this method have been usefulness, cost, ease of use, ease of technical development, ease of maintenance and privacy, concluding that Alternative 3 has been ranked as the most appropriate.Si bien la importancia de la actividad física en los adultos mayores está fuera de toda duda, existen importantes barreras que limitan el acceso de los adultos mayores al ejercicio físico. Las tecnologías existentes para apoyar la actividad física en adultos mayores muestran que, a pesar de sus impactos positivos en la salud y el bienestar, en general existe una falta de compromiso debido a la renuencia existente al uso de la tecnología. La utilidad y la facilidad de uso son dos factores principales para la aceptación del usuario junto con otros, como el costo, la privacidad, los requisitos de equipo y mantenimiento, soporte, etc. Sin embargo, la medida en que cada factor afecta la aceptación del usuario sigue sin estar clara. Además, otras partes interesadas, además de los usuarios finales, deben ser consideradas en el proceso de toma de decisiones para desarrollar dichas tecnologías, incluidos los cuidadores, terapeutas y proveedores de tecnología. En este trabajo, y en el contexto de la rehabilitación física y el ejercicio en el hogar, se han definido y considerado cuatro alternativas diferentes con características incrementales: una plataforma de software para rehabilitación física y ejercicio (Alternativa 1), la misma plataforma de software con un Cámara RGB y sin supervisión de ejercicios (Alternativa 2), la misma plataforma de software con cámara RGB convencional y supervisión de ejercicios (Alternativa 3) y finalmente, la misma plataforma de software con cámara de profundidad y supervisión de ejercicios (Alternativa 4). Luego se aplica una metodología de toma de decisiones de múltiples atributos, basada en el método de enfoque de prioridad ordinal (OPA), utilizando un grupo de expertos, incluidos usuarios finales, terapeutas y desarrolladores para clasificar la mejor alternativa. Los atributos considerados en este método han sido utilidad, costo

Arthrikin Arthritis Rehabilitation for Kinect.

Las tecnologías de la información y comunicación (TIC) ofrecen mecanismos muy apropiados para mejorar la calidad de vida de determinados grupos de población, como es el caso de los pacientes de Artritis Reumatoide (AR). La realización de una actividad física controlada puede ayudar sensiblemente a mejorar su forma física y a aliviar el dolor. Sin embargo, la realización no supervisada tiene el riesgo de que pacientes con movilidad limitada puedan adoptar malas posturas que desencadenen la aparición de efectos negativos. La supervisión por personal cualificado no está siempre a disposición de todos los enfermos. Por lo tanto, disponer de un sistema automático para el guiado y supervisión de ejercicios de rehabilitación podría reducir los riesgos derivados de posiciones posturales incorrectas, así como ampliar el potencial del tratamiento automatizado de datos, como por ejemplo la posibilidad de obtener gráficas de evolución, conocer el estado de un paciente en fechas concretas, identificación de hábitos en la realización de los ejercicios, etc. Este Trabajo Fin de Grado (TFG) propone el desarrollo de un sistema para el guiado y supervisión de la realización de ejercicios de rehabilitación para enfermos de AR basado en el uso de Kinect. Para llevar a cabo este sistema se utilizarán los datos capturados por la cámara de profundidad de Kinect para calcular las coordenadas de las articulaciones del esqueleto de la persona realizando el ejercicio para posteriormente ser comparado con las posturas esperadas en cada uno de los ejercicios que compondrán la tabla que cada paciente habrá de realizar. Las posibles desviaciones deberán ser corregidas de tal forma que el paciente reciba la retroalimentación necesaria por parte del sistema para efectuar las correcciones necesarias en la posición corporal, evitando así los posibles efectos negativos de una mala postura

Bedtime Monitoring for Fall Detection and Prevention in Older Adults

Life expectancy has increased, so the number of people in need of intensive care and attention is also growing. Falls are a major problem for older adult health, mainly because of the consequences they entail. Falls are indeed the second leading cause of unintentional death in the world. The impact on privacy, the cost, low performance, or the need to wear uncomfortable devices are the main causes for the lack of widespread solutions for fall detection and prevention. This work present a solution focused on bedtime that addresses all these causes. Bed exit is one of the most critical moments, especially when the person suffers from a cognitive impairment or has mobility problems. For this reason, this work proposes a system that monitors the position in bed in order to identify risk situations as soon as possible. This system is also combined with an automatic fall detection system. Both systems work together, in real time, offering a comprehensive solution to automatic fall detection and prevention, which is low cost and guarantees user privacy. The proposed system was experimentally validated with young adults. Results show that falls can be detected, in real time, with an accuracy of 93.51%, sensitivity of 92.04% and specificity of 95.45%. Furthermore, risk situations, such as transiting from lying on the bed to sitting on the bed side, are recognized with a 96.60% accuracy, and those where the user exits the bed are recognized with a 100% accuracy.This research was funded by H2020 European Union program under grant agreement No. 857159 (SHAPES project) and by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 grant TALENT-BELIEF (PID2020-116417RB-C44) and by GoodBrother COST action 19121