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Silla de ruedas

Los alumnos desarrollaron un sistema automático de control para adaptar a las sillas de ruedas que permitiera trasladarse con mayor libertad y autonomía. Es común que las sillas de ruedas con motores puedan ser comandadas por un sistema tipo Joystick. En este proyecto, además del sistema convencional, se idearon dos nuevos mecanismos para comandar la silla: a) mediante un sistema de reconocimiento de voz. b) Por el accionar de un único botón.

Bernardo García :: Federico Tarucco

 
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Descripción del proyecto

El objetivo de nuestro proyecto es el diseño y fabricación de una silla de ruedas para discapacitados con severos problemas motrices. Es común que las sillas de ruedas con motores puedan ser comandadas por un sistema tipo Joystick. En nuestro proyecto, además del sistema convencional, ideamos dos nuevos mecanismos para comandar la silla: a) mediante un sistema de reconocimiento de voz. b) por el accionar de un único interruptor.

Estos nuevos mecanismos de control de la silla de ruedas son especialmente aptos para personas cuadripléjicas, es decir, aquellas personas que tienen el control de muy pocos movimientos voluntarios de su cuerpo.

El sistema es muy fácil de adaptar a una silla de ruedas común. Además es económico, ya que sólo se necesita una computadora (que puede ser incluso un modelo antiguo), una interface y un par de motores.

En nuestro colegio, hay varios compañeros con capacidades motrices diferentes y algunos de ellos deben utilizar sillas de ruedas para movilizarse. Esto nos llevó a pensar en desarrollar un sistema automático para adaptar a sus sillas de ruedas. Comenzamos el proyecto investigando sobre los problemas de los niños discapacitados motrices, en especial los niños cuadripléjicos. Nuestra silla fue pensada para que estos niños puedan trasladarse en ella sin ayuda y libremente. Nosotros presentamos 3 soluciones posibles para control de la silla, pero es fácil de adaptar el sistema a las necesidades concretas de motricidad que tenga cada persona.

¿Cómo funciona?. La persona discapacitada se sienta en la silla y por medio de órdenes verbales sencillas, o por un único interruptor le indica a la silla el sentido de movimiento deseado.

Las órdenes orales que reconoce la silla son: Adelante, Atrás, Derecha, Izquierda, Detener.

Para utilizar el sistema del interruptor, hemos armado un panel de 4 luces (leds) que indican el sentido en que se ha de mover la silla: Adelante, atrás, izquierda y derecha. Los leds se encienden alternativamente en una secuencia ya predeterminada. Cuando el interruptor se aprieta la silla se mueve en el sentido que indica el led que está encendido en ese momento. La silla se detiene cuando se suelta el interruptor.

El sistema de movimiento mediante el Joystick, es para discapacitados sin graves problemas motrices en sus manos, pero que están impedidos de caminar. Esta es la solución habitual de las sillas de ruedas con motor.

¿Como funciona?. La persona discapacitada se sienta en nuestra silla y por medio de órdenes orales sencillas, o por un botón le indica a la silla el sentido de movimiento.

Las órdenes orales que reconoce la silla son: Adelante, Atrás, Derecha, Izquierda, Parar.

Para utilizar el botón, hemos inventado un panel de 4 luces (leds) que indican el sentido en que se ha de mover la silla: Adelante, atrás, izquierda y derecha. Los leds se prenden alternativamente en una secuencia ya predeterminada. Cuando el botón se aprieta la silla se mueve en el sentido del led que está encendido.

El sistema de movimiento mediante el Joystic, es para discapacitados sin graves problemas motrices, pero que están impedidos de caminar. Por ejemplo una persona con el “Mal de Parkinson”.

Los lenguajes de programación utilizados fueron: Visual Basic, Turbo Pascal y Covox. El Visual Basic lo usamos porque permite un buen control del mecanismo y permite hacer un programa general, que puede ser utilizado en cualquier circunstancia, pero sólo se puede utilizar bajo Windows. El lenguaje Turbo Pascal fue utilizado porque el programa de la voz, que se llama Covox (Voice Blaster), solo se puede usar bajo el sistema operativo MsDos, debido a que el Covox es un controlador de voz antiguo.

El trabajo fue realizado primero en un prototipo con material lego, y después lo hicimos en tamaño real con material de desecho que obtuvimos en desarmaderos y en el taller del Liceo Pedro Poveda.

Para controlar el robot con la computadora utilizamos una Interface LOGOBOT, y una caja de conexiones. El PC utilizado fue un 586.

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Materiales

Un computador, que no tiene porqué ser de última generación, alcanza con un procesador 386. En nuestro caso el PC utilizado fue un 586. No tiene requerimientos especiales de memoria RAM ni de tarjeta de video. Sí necesita una tarjeta de sonido.

Una interface LOGOBOT, que sirve de nexo entre la computadora y el sistema mecánico de la silla. Esta interface traduce las señales digitales en señales analógicas y viceversa.
Dos motores de corriente continua.
Una batería de automóvil para alimentar los motores y el computador.
Una programa de reconocimiento de voz.
Para programar los movimiento de la silla utilizamos los siguientes lenguajes de programación: Visual Basic y Turbo Pascal. El Visual Basic lo usamos porque permite un buen control del mecanismo y permite hacer un programa general ejecutable que corre bajo Windows. Tanto la opción de control por un único interruptor como la del Joystick fueron programadas en este lenguaje. El lenguaje Turbo Pascal fue utilizado para la opción de control por voz. Esto se debe a que el programa de reconocimiento de voz que utilizamos, que se llama Covox, solo se puede utilizar bajo el sistema operativo MsDos, debido a que el Covox es un controlador de voz antiguo. Existen reconocedores más modernos.

El desarrollo mecánico fue realizado primero en un prototipo con material Lego, y luego lo construimos en tamaño real con material de desecho que obtuvimos en desarmaderos y en el taller del Liceo Pedro Poveda.

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Construcción

Etapa I: Investigación

Como tenemos varios compañeros con problemas motrices que utilizan sillas de ruedas para desplazarse, estuvimos investigando sobre las necesidades y problemas que tenían. Hablamos con la Psicomotricista del Liceo quien nos explicó la problemática de los niños cuadripléjicos. Estos niños en general, tienen muy pocos movimientos voluntarios. Algunos sólo controlan un dedo, o pueden mover solamente la cabeza, o un pie. Estos niños no pueden hacer uso de una silla de ruedas común sin ayuda de otra persona.

Etapa II: Posibilidades de construcción.

Analizamos las diferentes posibilidades de adaptar motores a una silla de ruedas. Buscamos también la posibilidad de mover esa silla con sistemas que se adapten a chicos con severos problemas motrices.

Si la persona con discapacidad puede hablar, la mejor solución es el control de la silla mediante el uso de la voz. En el caso en que sólo tienen un movimiento voluntario, en general no pueden hablar, pero pueden comandar la silla con el accionar de un único interruptor. De esta forma la persona con discapacidad puede moverse utilizando la silla de ruedas con total autonomía y libertad.

Etapa III: Prototipo.

En una primera etapa realizamos un prototipo, que fue construido con material Lego, y su tamaño era pequeño. El objetivo de la construcción de este prototipo era poder probar los programas de control que hicimos. Además, este prototipo nos permitió tener una idea primaria de cómo iba a quedar el montaje mecánico definitivo y con qué dificultades nos íbamos a encontrar.

Etapa IV: Programa para el prototipo en Visual Basic para mover con el Joystick.

En esta etapa el lenguaje de programación que utilizamos fue el Visual Basic. En primer lugar hicimos un programa que permite que la silla se mueva mediante botones accionados con el mouse. Luego agregamos el sistema que permite ejecutar los mismos movimientos con el Joystick. La silla podía realizar todos los movimientos: Adelante, Atrás, Izquierda y Derecha. Para finalizar le agregamos un botón de reset, que permite apagar los motores.

Etapa V: Estudio del programa de reconocimiento de sonido.

En esta etapa comenzamos por estudiar cómo funcionaba el controlador de voz, el Covox. Hicimos un programa para ver si la tarjeta de reconocimiento de sonido reconocía las órdenes orales que le dábamos. Una vez que conseguimos que la tarjeta reconociera nuestras voces, almacenamos las órdenes verbales para activar los programas que realizaríamos posteriormente en Turbo Pascal para hacer funcionar el prototipo.

Etapa VI: Programa para mover el prototipo, en Turbo Pascal.

En esta etapa desarrollamos los programas en el lenguaje Turbo Pascal que nos permiten controlar los movimientos realizados en las etapas anteriores. Estos programas fueron compilados y creamos ejecutables que son llamados desde el programa de reconocimiento de voz.

Etapa VII: Programa para mover el prototipo en Visual Basic utilizando un único interruptor.

En esta etapa diseñamos el panel de control de la silla utilizando únicamente un interruptor. Para ello construimos un panel de 4 luces, leds, que se encienden en forma alternada, siguiendo una secuencia circular. Cada uno de los Leds representa un sentido de movimiento: Adelante, Atrás, Izquierda, Derecha.

El interruptor debe ser oprimido cuando la luz está encendida en el sentido en que uno desea moverse. En el momento en que uno suelta el interruptor la silla se detiene.

El circuito de control de los leds está alimentado por la propia interface.

El programa realizado muestra en pantalla lo que será el movimiento de las luces sobre la silla.

Etapa VIII: Diseño y construcción de la silla.

Una vez que toda la parte de programación funcionó correctamente iniciamos la construcción de la silla en tamaño real.

Para ello conseguimos un marco metálico que se puede adaptar para soporte de la silla. Sobre esa base colocamos una madera La encontramos en el depósito del Liceo. Los dos motores y las ruedas los conseguimos en un desarmadero.

Los dos motores permiten el movimiento de las ruedas. Elegimos poner los 2 motores porque esto permite que la silla pueda girar sobre sí misma, cuando ambos motores giran en sentidos opuestos. Las ruedas están unidas a cada uno de los motores, para garantizar la independencia de los movimientos. En las partes delantera y trasera colocamos 2 ruedas locas para darle estabilidad al sistema.

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Conclusiones

Hemos construido una silla fácil de utilizar para personas con discapacidades motrices severas. Si bien el modelo tal como lo construimos no puede ser utilizado por una persona de gran peso, nuestro sistema es muy fácil de adaptar a una silla de ruedas común, colocando simplemente motores más potentes. o adaptando el mecanismo para reducir la velocidad y aumentar el Momento de la Fuerza (Torque).

El sistema desarrollado es muy importante porque permite que personas con severos problemas motrices tengan posibilidad de moverse en forma independiente utilizando la silla de ruedas.

Si bien existen sillas de ruedas que pueden ser comandadas por un Joystick, hemos inventado 2 buenas mejoras. El sistema del único interruptor permite que sea utilizada por personas que tengan un sólo movimiento voluntario. Para incorporar este sistema a una silla de ruedas no es necesario el uso del computador.

La otra mejora es el comando por intermedio de la voz. De esta forma la silla se mueve respondiendo a nuestras órdenes orales. Para este sistema sí es necesario utilizar la computadora.

Las soluciones propuestas son económicas de implementar en una silla de ruedas convencional y tienen la gran ventaja de poder adaptarse a las necesidades concretas de la persona que la va a utilizar.

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