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PJ – M – 66 Prototipo robótico utilizando el set Lego Ev3 para la generación de textos en código braille como una herramienta de lectura para personas invidentes.


PJ – M – 66 Prototipo robótico utilizando el set Lego Ev3 para la generación de textos en código braille como una herramienta de lectura para personas invidentes.


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

Miembros del equipo:
Santiago Gómez Salgado
Fátima García García

Asesor: Karla Ivett Romero Barranco

Escuela: Centro Escolar Zamá

Resumen

 

De acuerdo con cifras del INEGI, la población de ciegos y débiles visuales en nuestro país supera el millón de personas, para ser exactos un millón 292 mil 201 personas, pero las capacidades varían dependiendo de las circunstancias, necesidades, estilos y ritmos de aprendizaje de los estudiantes, Decidimos diseñar Prototipo robótico utilizando el set Lego Ev3 para la generación de textos en código braille como una herramienta de lectura para personas invidentes, nuestro dispositivo será capaz de generar los símbolos, necesarios para la lectura  que se llevará a cabo por medio del sentido del tacto, este dispositivo robótico desplazará unos ejes verticalmente con ayuda de un servomotor, los cuales crearán relieves  sobre una tela, y así  podrán ser leídos con los dedos, tendrán dos programaciones independientes y coordinadas creadas en el sistema Mindstorms (sistema especializado en Ev3 que ocupa bloques de JavaScript) , ya que al ser 6 motores, se necesitan dos bloques inteligentes y por lo tanto dos programaciones;  además de que el dispositivo también ayudará en la inclusión de personas con discapacidad visual, teniendo herramientas tecnológicas novedosas, permitiéndoles estar actualizados  y a la vanguardia, dando así mejores oportunidades a las personas con esta condición. La educación para personas con alguna discapacidad no es equitativa, inclusiva y mucho menos de excelencia, por el simple hecho de no haber materiales o herramientas gratuitas y accesibles para estas personas, con este proyecto queremos resolver este problema, mejorar la educación y aumentar las oportunidades de todas las personas con discapacidad visual en México.

Pregunta de Investigación

¿Cómo diseñar y construir un prototipo robótico utilizando el set de Lego Ev3 que genere textos en código braille como una herramienta de lectura para personas invidentes?

Planteamiento del Problema

De acuerdo con cifras del INEGI, la población de ciegos y débiles visuales en nuestro país supera el millón de personas, para ser exactos un millón 292 mil 201 personas, según el Censo de Población y Vivienda 2010, ubicándose como la segunda causa de discapacidad en México, sin embargo, es una de las poblaciones que menor atención gubernamental tiene.
Desafortunadamente lo que menciona la Nueva Ley General de educación 2019 no pasa en nuestro país ya que la educación para personas con alguna discapacidad no es equitativa, inclusiva y mucho menos de excelencia, por el simple hecho de no haber materiales o herramientas gratuitas y accesibles para estas personas, los libros con código Braille son una herramienta de lectura útil pero complicada de elaborar y de conseguir en ámbitos escolares y laborales.

Antecedentes

De acuerdo con las estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2010.
• 285 millones de personas a nivel mundial, sufrían discapacidad visual
• 39 millones de ellas eran ciegas.
Los datos correspondientes a 2010 indican que el 80% de los casos de discapacidad visual, incluida la ceguera, son evitables. Alrededor del mundo por cada persona ciega existe en promedio 3.4 individuos con baja visión, con una amplia variación a nivel regional por país traduciendo esto, entre 2.4 a 5.5 individuos.
Geográficamente el deterioro visual no se distribuye en forma homogénea a través del mundo, más del 90% de los individuos con alteraciones visuales en el mundo, viven en países en desarrollo.
Se reporta que alrededor de 500 000 niños quedan ciegos cada año, aproximadamente uno por minuto. La mayoría de los niños nacen ciegos o evolucionan a la ceguera dentro del primer año de vida, lo cual representa una cifra aproximada de 6000 casos por cada 10 millones de habitantes, en paises en desarrollo; lo que conlleva a 75 millones de años-ceguera (número de ciegos x esperanza de vida). Sin embargo, cerca de 40 % de todas las causas de ceguera en la niñez son prevenibles o tratables.
Los errores de refracción no están considerados como una de las principales causas de deterioro visual y su estimación se calcula en la pérdida de AVAD (discapacidad en años de vida ajustados), como resultado de esta causa. La corrección del error de refracción es una intervención rentable y es una de las prioridades en el marco del componente de control de la enfermedad de la Iniciativa Global para la Eliminación de la Ceguera Evitable. Los errores o alteraciones de refracción no pueden prevenirse, pero pueden diagnosticarse en un examen oftalmológico y tratarse con anteojos, gafas correctoras, lentes de contacto o cirugía refractiva, sin embargo, uno de los problemas es su falta de inclusión en los registros, por lo que debe considerarse que si estos no son incluidos como causa de deterioro visual, esto implica una magnitud mayor en la prevalencia global de disminución visual o ceguera.
La OMS calcula que en el mundo hay 153 millones de personas con discapacidad visual debido a errores de refracción no corregidos. Esta cifra no incluye a las personas con presbicia no corregida, que según indican algunas pruebas preliminares representan probablemente una proporción muy significativa. A nivel internacional, las causas de ceguera y/o déficit visual de moderado a severo son múltiples y varían de una zona geo-económica a otra entre estas: Retinopatía del prematuro Glaucoma Congénito Catarata congénita Defectos de refracción Estrabismo Retinoblastoma Algunas alteraciones de la retina como toxoplasmosis
. En México, de acuerdo con el censo poblacional del 2010, el INEGI tiene registrados 1 561 081 individuos, con discapacidad visual (comprende a las personas que aun con anteojos tienen dificultad para ver) la cual incluyó a todos los grupos etarios. Posiblemente 625 000 casos pudieron prevenirse o tratarse oportunamente si el diagnóstico de la enfermedad subyacente hubiese sido de manera temprana. En nuestro país, las causas de ceguera y/o déficit visual de moderado a severo reportadas en la encuesta Latinoamericana de Ceguera y déficit visual incluyen: retinopatía del prematuro (34.7%), Glaucoma congénito (14.6%) y distrofia retiniana (5.6 %).
De acuerdo con la Clasificación Internacional de Enfermedades (CIE-10, actualización y revisión de 2006), la función visual se subdivide en cuatro niveles:
• Visión normal
• Discapacidad visual moderada
• Discapacidad visual grave
• Ceguera

La discapacidad visual moderada y la discapacidad visual grave se reagrupan comúnmente bajo el término «baja visión»; la baja visión y la ceguera representan conjuntamente el total de casos de discapacidad visual.
Una persona con baja visión es una persona que tiene deterioro del funcionamiento visual, incluso después del tratamiento y / o corrección estándar de alguna alteración de la refracción, y tiene una agudeza visual menor de 06.18 a percepción de luz, o un campo visual de menos de 10 grado desde el punto de fijación, pero que utiliza, o es potencialmente capaz de utilizar, la visión de la planificación y / o ejecución de una tarea.
La definición actual de la Ceguera no hace distinción entre los que tienen Ceguera “irreversible” (NO percepción de la luz) y los que tienen percepción a la luz, pero siguen siendo menos de 3/60 en el mejor ojo. Los errores de refracción son trastornos oculares muy comunes, en los que el ojo no puede enfocar claramente las imágenes. El resultado es la visión borrosa, que en ocasiones resulta tan grave que causa discapacidad visual.
Los tres errores de refracción más comunes son:
• Miopía: dificultad para ver claramente los objetos distantes;
• Hipermetropía: dificultad para ver claramente los objetos cercanos;
• Astigmatismo: visión distorsionada debido a la curvatura anormal de la córnea, que es la superficie transparente que cubre el globo ocular
• La Presbicia es la dificultad para leer o enfocar bien a un brazo de distancia. Se distingue de los otros trastornos en que se asocia al envejecimiento y afecta a casi todo el mundo.
El sistema braille o lenguaje para ciegos es el que utilizan las personas con discapacidad visual, para poder escribir y leer textos, libros y documentos. Se trata de un sistema de lectura y escritura táctil.
Su inventor fue Luis Braille (1809-1852) francés nacido el 4 de enero de 1809. Braille era ciego desde los tres años, y al crecer y formarse empezó a ejercer como profesor de un instituto para ciegos en París. Pronto sacó su propio sistema de lecto-escritura a través de grupos de puntos.
ONCE (Organización Nacional de Ciegos Españoles) explica en su web en qué consiste este sistema de lectura y escritura: Sistema Braille, ONCE. Incluso dan una opción para aprender el sistema braille: Curso básico de sistema braille. Cada año ONCE realiza adaptaciones al lenguaje Braille de los libros de texto que los alumnos con discapacidad visual necesitan, y de los libros de ocio o de estudio que les apetezca leer. Y lo mismo para cualquier otro afiliado a la ONCE que lo necesite. Para apoyar y defender este sistema de comunicación para personas ciegas o con discapacidad visual severa, ONCE también creó la Comisión Braille Española (CBE). Esta Comisión es un órgano de la ONCE que ostenta la máxima autoridad en España para la fijación de normas de uso y desarrollo del lenguaje braille de lectoescritura, así como la simbología en relieve y color aplicable a láminas o cualquier otro producto utilizable por las personas ciegas o con discapacidad visual.
En América Latina, a través de FOAL (Fundación ONCE para América Latina), también se pueden encontrar informaciones, entidades y asociaciones cuya finalidad es ofrecer documentación sobre el sistema braille. Por ejemplo, la Fundación Braille de Uruguay.
En 2016 ONCE apoyando el sistema de lectoescritura Braille ha pedido que se convierta en un idioma. Con esta reivindicación, la Organización se sumaba a los actos de celebración del Día Mundial del Braille, que tiene lugar cada 4 de enero.

Guía de Lenguaje Braille (realizada por Discapnet)
Desde Discapnet hemos realizado una guía donde se explica todo sobre este lenguaje: cómo se creó, en qué consiste y cómo utilizarlo.
El sistema de lenguaje braille es el principal medio de comunicación de una persona con discapacidad visual profunda.
El sistema se basa en formar símbolos para cada letra o número combinando 6 puntos. Los puntos que estén en relieve representan una letra o signo de la escritura en caracteres visuales. El tamaño y distribución de los 6 puntos forman el llamado Signo Generador. Las terminaciones nerviosas de la yema del dedo captan este tamaño. Este signo sólo permite 64 combinaciones de puntos.
que se originó cuando el director de la escuela para ciegos donde estudiaba Louis Braille le pidió probar un sistema de lectura táctil realizado por el militar Charles Barbier para comunicar órdenes, iniciando con un sistema de 8 puntos que fue adaptado a un sistema de 6 puntos posteriormente.
El Código Braille ahora se ocupa en todo el mundo, el formato actual consta de 6 puntos que forman 64 combinaciones distintas.
Está escrito en un papel grueso tipo cartoncillo para poder crear relieves.

Objetivo

Diseñar y construir un prototipo robótico que pueda generar textos en código braille que sea como una herramienta de lectura para personas invidentes con el set lego Ev3.

 

Justificación

 

Consideramos que muchas personas con discapacidad visual tienen dificultad para realizar
muchas cosas, especialmente contar con herramientas que les
permitan recibir una educación digna, Según la Nueva Ley
General de Educación del 2019, en su Artículo 7. Corresponde
al Estado la rectoría de la educación; la impartida por éste,
además de obligatoria, será:

II. Inclusiva, eliminando toda forma de discriminación y
exclusión, así como las demás condiciones estructurales que se
convierten en barreras al aprendizaje y la participación,
Artículo 9. Las autoridades educativas, en el ámbito de sus
respectivas competencias y con la finalidad de establecer
condiciones que permitan el ejercicio pleno del derecho a la
educación de cada persona, con equidad y excelencia,
realizarán entre otras, las siguientes acciones:
XII. Proporcionar a los educandos los libros de texto gratuitos y
materiales educativos impresos o en formatos digitales para la
educación básica, garantizando su distribución.
Capítulo III De los criterios de la educación
Artículo 16
VII. Será inclusiva, al tomar en cuenta las diversas capacidades,
circunstancias, necesidades, estilos y ritmos de aprendizaje de
los educandos, y así eliminar las distintas barreras al
aprendizaje y a la participación, para lo cual adoptará medidas
en favor de la accesibilidad y los ajustes razonables.
Sin embargo, esto no sucede, por lo que nosotros proponemos
diseñar un prototipo robótico que les facilite la lectura y poder
incorporarse a las instituciones educativas sin tantas
dificultades. Nuestro dispositivo será capaz de generar los
símbolos necesarios para la lectura que se llevará a cabo por
medio del sentido del tacto, además de que el dispositivo
también ayudará en la inclusión de personas con discapacidad
visual, teniendo herramientas tecnológicas novedosas,
permitiéndoles estar actualizados y a la vanguardia.

Hipótesis

Si diseñamos y construimos un prototipo robótico que pueda generar textos en código braille utilizando el set Lego Ev3, entonces podremos ayudar a personas invidentes con una herramienta de lectura.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

  1. Set Lego Mindstorms Ev3.
  2. Set Lego Mindstorms Ev3 Expansion.
  3. Tela de malla.
  4. Lego Digital Designer.
  5. Aplicación de programación Lego Ev3.
  6. 6 cinchos

Procedimiento:

  1. Crear un diseño aproximado del prototipo en el programa Lego Digital Designer.
  2. Construir el diseño con las piezas de los sets Lego Ev3.
  3. Revisar que el mecanismo de cambio de movimiento circular a movimiento vertical funcione correctamente.
  4. Conectar 4 de los motores a un Bloque inteligente y los otros dos a otro.
  5. Fijar el prototipo a una base para evitar que se mueva.
  6. En base al prototipo, crear una programación para cada uno de los bloques inteligentes.
  7. Colocar la malla extendida sobre los ejes que apuntan hacia arriba.
  8. Colocar los cinchos de forma que se forme una cuadrícula sobre la malla para delimitar las zonas donde se levantará la malla por acción de los motores y los ejes.
  9. Probar el dispositivo.

Galería Método

Resultados

Obtuvimos un Prototipo robótico, que puede generar 1 letra en código braille a la vez, además de una programación organizada por bloques los cuales representan una letra, cada bloque consta de un grupo de indicaciones que se les da a los motores para generar las letras, las programaciones están sincronizadas ya que ocupamos 2 bloques inteligentes para poder mover todos los motores.

Los motores están dispuestos en dos filas de tres motores para poder formar las letras, y tienen un sistema que convierte el movimiento circular del motor en un movimiento vertical generando así, relieves en la malla.

Galería Resultados

Discusión

A lo largo de la construcción del robot nos percatamos, que podríamos formar una palabra a la vez ya que contábamos con únicamente 6 motores y que los puntos que formaban las palabras estaban muy separados. En la programación tuvimos que registrar cada letra como un “conjunto de bloques”, es decir, la combinación del movimiento de los seis motores coordinados genera una letra por cada grupo de bloques de distintas programaciones, el robot pudo formar las letras correctas, y se distinguían bien.

Conclusiones

Creemos que, aunque nuestro prototipo esté en una fase temprana de desarrollo, este sistema puede solucionar algunos problemas relacionados a la falta de materiales de aprendizaje para personas con discapacidad visual.

Bibliografía

1.- OMS. (2018). Ceguera y discapacidad visual, de OMS Sitio web: https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/blindness-and-visual-impairment consultado el 1 de Julio de 2020

2.- Discapnet. (2019). Lenguaje Braille. 2019, de Fundación Once Sitio web: https://www.discapnet.es/areas-tematicas/diseno-para-todos/accesibilidad-de-comunicacion/lenguaje-braille consultado el 5 de Julio de 2020

3.- UNAM   Departamento de Ingeniería (2011) Diseño de elementos de máquinas  de Felipe Díaz del Castillo Rodríguez consultado en : http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m1/diseno_elementos%20de%20maquinas.pdf el 30 de junio de 2020



PJ – M – 66 Prototipo robótico utilizando el set Lego Ev3 para la generación de textos en código braille como una herramienta de lectura para personas invidentes.


PJ – M – 66 Prototipo robótico utilizando el set Lego Ev3 para la generación de textos en código braille como una herramienta de lectura para personas invidentes.

Summary

Research Question

How to design and build a robotic prototype using the Lego Ev3 set that generates braille code texts as a reading tool for blind people?

Problem approach

According to INEGI statistics, the population of blind and weak visuals in our country exceeds one million people, to be accurate one million 292 thousand 201 people, according to the 2010 Population and Housing Census, ranking as the second cause of disability in Mexico, however, it is one of the population with the least government attention. Unfortunately what the New General Education Act 2019 mentions does not happen in our country because education for people with disabilities is not equitable, inclusive and less of excellence, for the simple fact that there are no free and accessible materials or tools for these people, Braille-coded books are a tool

useful but complicated to develop and achieve in school and work fields.

Background

Objective

To design and build a robotic prototype that can generate texts in braille code as a reading tool for blind people with the lego Ev3 set.

 

Justification

We were interested in this topic since we consider that many people with visual disabilities have difficulty to do many things, especially having tools that allow them to receive a dignified education, according to the New General Education Law of 2019, in Article 7. It corresponds to the State the rectory of education; the one given by it, in addition to mandatory, will be:

 

  1. Inclusive, eliminating all forms of discrimination and exclusion, as well as other structural conditions that become barriers to learning and participation.

 

Article 9. The educational authorities, within the scope of their respective competences and with the purpose of establishing conditions that allow the full exercise of the right to education of each person, with equity and excellence, will perform, among others, the following actions:

XII. Provide students with free textbooks and educational materials printed or in digital formats for basic education, ensuring their distribution.

 

Chapter III On the criteria of education

 

Article 16

 

VII. It will be inclusive, taking into account the diverse capacities, circumstances, needs, styles and rhythms of learning of students, and thus eliminate the different barriers to learning and participation, for which it will adopt measures in favor of accessibility and reasonable adjustments .

However, this does not happen, so we propose to design a robotic prototype that facilitates reading and can be incorporated into educational institutions without much difficulty. Our device will be able to generate the necessary symbols for the reading that will be carried out through the sense of touch, in addition to the device will also help in the inclusion of people with visual disabilities, having innovative technological tools, allowing them to be updated and vanguard.

Hypothesis

If we design and build a robotic prototype that can generate braille code texts using the Lego Ev3 set, then we can help blind people with a reading tool.

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography

1.- OMS. (2018). Ceguera y discapacidad visual, de OMS Sitio web: https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/blindness-and-visual-impairment consultado el 1 de Julio de 2020

2.- Discapnet. (2019). Lenguaje Braille. 2019, de Fundación Once Sitio web: https://www.discapnet.es/areas-tematicas/diseno-para-todos/accesibilidad-de-comunicacion/lenguaje-braille consultado el 5 de Julio de 2020

3.- UNAM   Departamento de Ingeniería (2011) Diseño de elementos de máquinas  de Felipe Díaz del Castillo Rodríguez consultado en : http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m1/diseno_elementos%20de%20maquinas.pdf el 30 de junio de 2020