Modelo de sistema de locomoción autónomo: una ayuda
para las personas con discapacidad visual en la prevención de la Covid-19
Autonomous
locomotion system model: an aid to the visually impaired in prevention agai=
nst
Covid-19
DOI: https://doi.org/10.33262/rmc.v6i2.1248
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.
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elton.ap=
j@gmail.com
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https://orcid.org/0000-0002-5994-6840=
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simonevs@iff.edu.br
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RESUMEN
Covid-19
generó una pandemia que afectó la vida de millones de personas en todo el
mundo, sus sistemas de salud y economía, provocando la muerte de miles de
personas. Según la Organización Mundial de la Salud, miles de millones de
personas en el mundo tienen algún tipo de discapacidad visual y en Brasil,
según el Instituto Brasileño de Geografía y Estadística, este número
corresponde a millones de personas. En la situación de Covid-19, las person=
as
con discapacidad visual son altamente vulnerables al riesgo de contagio deb=
ido
a la necesidad de tocar superficies y dependen de la ayuda y la proximidad =
de
terceros. Proponer un modelo de sistema de locomoción autónomo en ambientes
exteriores e interiores para personas con discapacidad visual. El modelo
propuesto se basa en dispositivos capaces de aportar mejoras en la calidad =
de
vida y movilidad de las personas con discapacidad visual, permitiéndoles
moverse de forma independiente en entornos exteriores e interiores, evitando
así el contacto con superficies y terceros. Dividido en cinco pasos: (i)
análisis de trabajos similares; (ii) modelo de
detección de obstáculos y movimientos para asegurar la distancia; (iii) modelo utilizando Google Ma=
ps
para la locomoción en entornos externos; (iv) m=
odelo
con la elaboración de mapas del entorno para la locomoción en interiores; (=
v)
funcionalidades y ontología del sistema propuesto. El sistema propuesto pue=
de
componer un conjunto de medidas de protección contra el Covid-19 establecido
por el Instituto Federal Fluminense, que puede ser utilizado por otras
instituciones y gobiernos en apoyo de la Política Nacional =
de Movilidad.
ABSTRACT
Covid-19 generated a pandemic that affected the lives of millions of
people around the world, their health systems and economy, causing the deat=
h of
thousands of people. According to the World Health Organization, billions of
people in the world have some type of visual impairment and in Brazil,
according to the Brazilian Institute of Geography and Statistics, this numb=
er
corresponds to millions of people. In the Covid-19 situation, the visually
impaired are highly vulnerable to the risk of contagion due to the need to
touch surfaces and depend on help and proximity to third parties. Goal. Pro=
pose
a model for an autonomous locomotion system in outdoor and indoor environme=
nts
for the visually impaired. The proposed model is based on devices capable of
providing improvements in the quality of life and mobility of the visually
impaired, allowing them to move independently in outdoor and indoor
environments, thus avoiding contact with surfaces and third parties. Divide
into five steps: (i) analysis of similar works;=
(ii)
model for detecting obstacles and movements to ensure distance; (iii) model
using Google Maps for locomotion outdoors; (iv) model with the elaboration =
of
physical maps of the environment for locomotion indoors; (v) functionalities
and ontology of the proposed system. The proposed system may comprise a set=
of
protection measures against Covid-19 established by the Fluminense Federal
Institute, which may be used by other institutions and governments in suppo=
rt
of the National Mobility Policy.
INTRODUCCIÓN
Según datos del Worl=
d
Vision Report de la
Organización Mundial de la Salud (OMS, 2019), se estima que 2.200 millones =
de
personas en todo el mundo viven con algún tipo de discapacidad visual. En
Brasil, según datos del Instituto Brasileño de Geografía y Estadística (IBG=
E,
2013), hay 6,5 millones de personas que tienen algún tipo de discapacidad
visual (ceguera o baja visión) y en la mayoría de los casos estas personas
tienen pocas condiciones financieras.
En enero de 2012 en Brasil entró en vigen=
cia la
Ley 12.587 que establece la Política Nacional de Movilidad y crea el Sistema
Nacional de Movilidad Urbana. Cabe señalar que, en el proceso de implementa=
ción
de la movilidad urbana sostenible, la participación de todas las personas,
incluidas las personas con discapacidad, es fundamental, ya que la movilida=
d y
la capacidad de ir y venir son fundamentales para la identidad de las perso=
nas,
sus experiencias y oportunidades de vida (Barbosa, 2016).
Las tareas rutinarias no son tan sencilla=
s para
quienes tienen limitaciones físicas, por ello, existe un gran esfuerzo por
parte de investigadores de todo el mundo para crear innovaciones tecnológic=
as
que puedan ayudar a las personas con discapacidad visual a desempeñarse
autónomamente en las tareas cotidianas, así como en sus desarrollo social,
educativo y profesional. Por lo tanto, el desarrollo de herramientas
tecnológicas de bajo costo para personas con discapacidad visual se convier=
te
en un gran desafío.
Según Campos (2020), en la época del Covi=
d-19,
una enfermedad provocada por el nuevo coronavirus, las personas con
discapacidad visual deben tener un especial cuidado para evitar el contagio=
, ya
que el contacto manual es su principal forma de interacción. Las formas en =
que
se transmite la enfermedad, a través de gotitas de personas infectadas y al
tocar superficies contaminadas, exponen a las personas con discapacidad a
situaciones de riesgo. Según la Organización Nacional de Ciegos de Brasil, =
las
situaciones cotidianas que viven las personas con discapacidad visual los h=
acen
más vulnerables, ya que existe un uso frecuente de las manos en pasamanos,
mesas, superficies, bancos y la necesidad de contacto directo con otras
personas para ayudar con las actividades de la vida diaria, especialmente el
apoyo de terceros a lo largo del camino en ambientes externos. Y la Asociac=
ión
de Discapacitados Visuales del Estado de Río de Janeiro destaca que el
principal desafío para los discapacitados visuales es la necesidad de usar =
el
tacto todo el tiempo, estando más expuestos al contagio.
En Brasil, el folleto informativo sobre l=
os
cuidados que deben tener las personas con discapacidad y enfermedades raras
durante la nueva pandemia de coronavirus (Covid-19) publicado por el Minist=
erio
de la Mujer, la Familia y los Derechos Humanos (MMFDH, 2020) solo ofrece
algunas recomendaciones básicas para las personas con discapacidad visual,
tales como: lavarse las manos con frecuencia y especialmente después de toc=
ar
mapas táctiles, pasamanos, manillas de puertas, entre otros, y usar gel de
alcohol al 70%; limpie los objetos que toque con frecuencia, incluido su
bastón, con agua y jabón y alcohol al 70%; al recibir ayuda sosténgase del
hombro, evitando tocar las manos o el codo de la persona que lo guiará, ya =
que
la recomendación es que al toser o estornudar la gente lo haga en la mitad =
del
brazo; y la descripción de la forma correcta de lavarse las manos. Así, el
gobierno brasileño solo propone recomendaciones simples y no presenta una
política de prevención para las personas con mayor vulnerabilidad al contag=
io.
En Brasil, las personas con discapacidad =
visual
enfrentan importantes desafíos diarios, uno de los mayores desafíos es la
locomoción segura y la mayoría de las personas con discapacidad necesitan la
ayuda de otros para moverse con éxito. Con la pandemia, esta situación se v=
olvió
aún más crítica. Aunque con el desarrollo tecnológico han surgido algunas
herramientas electrónicas que ayudan en las trayectorias diarias, herramien=
tas
como un perro guía y un bastón siguen siendo las más utilizadas. Mudarse en
interiores también es un gran desafío a superar por personas con discapacid=
ad
visual, muchas instituciones no cuentan con centros de apoyo para estas
personas, tareas cotidianas imprescindibles como ir al baño, cafetería y
biblioteca se vuelven inviables sin el apoyo de terceros o núcleos
especializados.
Vasconcelos et al. (2020) realizó una
investigación bibliográfica sobre tecnologías asistenciales (TAs) para personas con discapacidad visual, donde se
analizaron veinte artículos. A partir de este análisis, los autores concluy=
eron
que: (i) el uso de aplicaciones como los TAs es=
más
exitoso que el uso de otras tecnologías, ya que permite la orientación
espacial, la detección de obstáculos y es capaz de orientar a los usuarios =
en
las rutas y rutas deseadas; (ii) los TAs gestionados por teléfonos inteligentes, tabletas y
computadoras lograron reducir el tiempo de viaje hasta en un 50%, reduciendo
los espacios entre los puntos de salida y llegada, y la dificultad de la
orientación espacial; (iii) el uso de la tecnol=
ogía
permite a las personas con discapacidad visual tener mayor libertad y auton=
omía
para elegir los caminos que desean tomar; (iv) =
el uso
integrado de la misma tecnología para áreas internas y externas aún presenta
dificultades, por lo que es necesario intensificar los estudios en este
aspecto; (v) la mayor dificultad para integrar la tecnología para dar servi=
cio
a las áreas exteriores e interiores es la imposibilidad de que la señal GPS
(sistema de posicionamiento global) y GIS (sistema de información geográfic=
a)
satisfaga toda la diversidad de entornos frecuentados por los usuarios y la
complejidad de hacer que todos los entornos estén conectados de manera viab=
le.
En este contexto, el objetivo de este tra=
bajo
es proponer un modelo de sistema autónomo de locomoción en entornos externo=
s e
internos para personas con discapacidad visual. El modelo propuesto se basa=
en
un conjunto de dispositivos (microcontrolador, sensores ultrasónicos, teléf=
ono
celular con sistema Android y software), pudiendo aportar mejoras en la cal=
idad
de vida y movilidad de las personas con discapacidad visual, permitiéndoles
moverse externa e internamente en una de manera adecuada y
independiente, evitando así el contacto con superficies y terceros, reducie=
ndo
el riesgo de contagio por Covid-19.
A partir de la introducción, este trabajo=
se
divide en las siguientes secciones: Sección 2 - discute algunos trabajos
relacionados con el tema abordado, Sección 3 - presenta la metodología
propuesta, Sección 4 - trae el modelo de sistema de locomoción autónomo pro=
puesto
en este trabajo y la Sección 5 aborda las conclusiones.
TRABAJOS
RELACIONADOS
Los trabajos relacionados abordan el uso =
de
aplicaciones para proporcionar tecnologías de asistencia para personas con
discapacidad visual. Estos trabajos se dividieron en tres categorías según =
la
aplicabilidad de la tecnología de asistencia: entorno interno, entorno exte=
rno
y entorno interno/externo.
Entorno Interno
Li et al. (2019) presentan un sistema de
navegación asistida móvil para ayudar a personas con discapacidad visual a
través de la orientación y detección de obstáculos, utilizando un teléfono
inteligente con cámara para detectar movimiento y un bastón para vibración,
conectado a la aplicación. Como resultado, obtuvo una reducción en el tiemp=
o de
viaje, una mejor orientación espacial y detección de obstáculos.
Huang et al. (2018), propone el desarroll=
o de
un proyecto mediante la lectura del diseño del entorno para orientar a las
personas con discapacidad visual, con la ayuda de una computadora. Como
resultado, el trabajo generó el diseño del entorno y los participantes lleg=
aron
a su destino con una distancia menor, pero no se analizó el cumplimiento de=
las
rutas.
Cheragui et al. (2017) evaluaron un sistema de gu=
ía de
localización en interiores utilizando balizas desplegadas en interiores.
Utilizaron un teléfono inteligente, mapas interiores y un sistema de altavo=
ces
bluetooth. Los autores concluyeron que una limitación del sistema es la
necesidad de mejorarlo según las preferencias y características del usuario=
.
Rafian=
y Legge (201=
7),
analizaron si a partir de fotografías tomadas por personas con discapacidad
visual es posible generar estimaciones precisas de su localización interna,=
a
través de la asistencia humana remota y el crowdsourcing. Los recursos
utilizados fueron el teléfono inteligente, el plano de la planta y las imág=
enes
representativas. El sistema propuesto fue efectivo, sin embargo, necesita
personas sin discapacidades para ayudar.
Tao et al. (2017), validó el uso de herra=
mientas
para instrucciones de navegación para personas con discapacidad visual a tr=
avés
de un programa de prueba, donde es posible guiar a un avatar por un camino
determinado. Se utilizaron sensores de radiofrecuencia y altavoz para teléf=
onos
inteligentes. El sistema identificó todos los obstáculos, generó rutas y
proporcionó orientación espacial. A pesar de estos resultados, la evaluación
fue solo digital, por lo que fue necesaria una prueba práctica.
Zhang y Ye (2016) evaluó la tecnología de
asistencia "Pose Estimation" para loc=
alizar
al usuario en un plano de planta y guiarlo a un destino determinado, utiliz=
ando
un bastón, sensores de obstáculos y un sistema de altavoces Bluetooth. Todos
los experimentos fueron exitosos, el sistema se consideró fácil de operar, =
sin
embargo, funciona mejor en área externa.
Flores et al. (2014), rastreó el camino
recorrido (guía y detección de obstáculos), construyendo un camino seguro de
regreso al punto de partida, mediante el uso de sensor de ultrasonido, sist=
ema
de información geoespacial (GIS), sistema de posicionamiento global (GPS) y
vibración para la comunicación. El sistema fue capaz de detectar el 85% de =
los
obstáculos, reduciendo el tiempo de navegación y guiando con precisión.
Jaind<=
span
style=3D'mso-ansi-language:ES-EC'> et al. (2013), implementó un sistema de
navegación interno portátil y autónomo, el cual fue implementado en un edif=
icio
universitario. Para ello, utilizaron los siguientes recursos: teléfono
inteligente, sistema de detección de velocidad de calzado y sistema de
altavoces Bluetooth. El sistema se consideró eficaz, ya que se redujo el ruta y el tiempo.
Legge<=
span
style=3D'mso-ansi-language:ES-EC'> y col. (2013), implementó un sistema de
localización espacial que permite a las personas con discapacidad visual
moverse, identificando obstáculos y orientándose espacialmente. Utilizaron =
una
cámara RGB-D, micrófono, computadora portátil, sistema Bluetooth para altav=
oz y
base de datos. El sistema se consideró eficiente e independiente, pero algu=
nos
de sus equipos no son de fácil acceso.
Manduchi (2012) evaluó cómo las personas con disc=
apacidad
visual interactúan con un sistema de visión móvil para el descubrimiento de
rutas y tareas de orientación, a través de teléfonos inteligentes, auricula=
res
y mapa interno. El sistema tuvo un resultado positivo, ya que redujo la
duración del curso y, en consecuencia, el tiempo.
Manduchi et al. (2010) evaluaron un sistema que u=
tiliza
marcadores de colores especiales, colocados en lugares clave del entorno, q=
ue
pueden ser detectados por un teléfono con cámara normal. Utilizaron un lect=
or
de sensor digital, sistema Bluetooth para altavoz y teléfono inteligente. El
sistema pudo identificar los obstáculos y las coordenadas correctas. Sin
embargo, es necesario integrar el sistema para obtener una mayor practicida=
d.
Entorno Externo
Barati=
y Delava (20=
15),
proponen un sistema con el objetivo de guiar a las personas con discapacidad
visual para que reconozcan los obstáculos a través de la implementación de =
un
sistema de sensores móviles de navegación y orientación controlados por
computadora. El sistema demostró ser efectivo para la orientación espacial =
del
usuario, pero no pudo guiar y detectar obstáculos de manera efectiva.
Jafri<=
span
style=3D'mso-ansi-language:ES-EC'> y Ali (2014), desarrolló una aplicación =
para
personas con discapacidad visual, basada en un sistema de posicionamiento
global. Esta aplicación permite a los usuarios registrar rutas de uso
frecuente, así como rutas privadas deseadas por el usuario. Además de emitir
señales de alerta en situaciones de riesgo y registrar los obstáculos que se
encuentren en su camino.
Abudullah et al. (2014), creó un prototipo para
desarrollar la movilidad urbana para personas con discapacidad visual en un
sistema de transporte público, específicamente para el transporte en autobú=
s.
El prototipo dispone de módulo de detección de obstáculos, identificación d=
e la
localización de la parada y número de identificación de su ruta. El objetivo
principal del proyecto era incrementar la independencia del usuario en su
locomoción diaria en el transporte público.
Loeliger y Stockman (=
2013)
evaluaron un sistema de mapas de audio interactivo para personas con
discapacidad visual, con el objetivo de guiar, orientar y detectar obstácul=
os.
Utilizaron marcadores de color, un teléfono inteligente para lectura de
marcadores y un sistema de altavoces Bluetooth. Como resultado, observaron =
que
el tiempo caminado disminuyó considerablemente y que los participantes de la
prueba reportaron una mayor confianza al caminar.
Entorno Externo y Interno
En el proyecto desarrollado por Castilho-Cara et al. (2016), como se muestra en la Fi=
gura
1, se utilizaron módulos Bluetooth conectados a un microcontrolador para
recibir señales, placas Bluetooth en puntos estratégicos en un ambiente cer=
rado
(edificios, oficinas y escuelas) para emitir señales. La señal de Bluetooth=
en
cada punto estratégico indica direcciones y coordenadas para que las person=
as
con discapacidad visual se muevan sin la ayuda de un bastón. Pero uno de los
grandes problemas es la gestión de la batería, ya que este sistema no funci=
ona
durante periodos prolongados. Para la locomoción en ambientes abiertos, se
implementó este sistema en señales de tránsito, informando al usuario del
estado de color de los semáforos de la ciudad.
Figura
1. Entorno intern=
o y
externo.
Fuente: Castilho-Cara et al., 2016.
Valentim et al. (2016) presentan un bastón electr=
ónico
inteligente para la movilidad de personas con discapacidad visual y tiene
capacidades como reconocer personas, objetos e identificar obstáculos a la
altura de la cintura y la cabeza, así como desnivel como agujeros y escalon=
es.
La identificación de obstáculos se realiza a través de sensores ultrasónicos
ubicados en varias partes como: puño de bastón, sombreros o collar y en el
extremo inferior. Desde la conexión del celular, el usuario recibe señales =
de
alerta a través de comandos de voz previamente grabados o señales sonoras
personalizadas para informar el tipo de riesgo identificado, que puede ser
obstáculo o desnivel y la distancia respectiva.
Barati=
y Delavar (2=
015)
desarrollaron un prototipo para la movilidad de personas con discapacidad
visual a entornos abiertos y cerrados utilizando sensores ultrasónicos y un
módulo GPS. En este estudio, es posible almacenar los obstáculos que se
detectan en el camino en una base de datos del sistema. Cuando se detectan =
obstáculos,
el prototipo emite vibraciones en respuesta, por lo que la persona
discapacitada es consciente de que los obstáculos están separados por 400
centímetros. Este sistema constaba de un módulo de reconocimiento de
localización, un sistema de posicionamiento global para diseñar rutas, una =
base
de datos para almacenar información, una interfaz de usuario, un
microcontrolador, un sensor ultrasónico, un módulo bluetooth y un vibrador.=
Wang et al. (2014) proponen una ayuda
computacional para la navegación, verificando la efectividad de los marcado=
res
de color mediante el uso de estos marcadores, lectores de marcadores y un
sistema de altavoces Bluetooth. El sistema reconoce la =
localización
pero no proporciona direcciones de conducción.
Koutny=
y Miesenberger (2015)
presentaron un prototipo que utilizaba una tecnología denominada entrenador=
de
movilidad virtual, esta tecnología fue desarrollada a partir de un entrenad=
or
humano sin discapacidad visual que proporcionó información para desarrollar
rutas previamente probadas por él. Este fue el primer trabajo que permitió
crear rutas con la ayuda de humanos capacitando a discapacitados para una m=
ejor
movilidad.
Coughlan y Manduchi (=
2009)
validaron la efectividad de los marcadores de color para etiquetar ubicacio=
nes
específicas e investigaron diferentes estrategias de búsqueda para la detec=
ción
de marcadores. Los recursos utilizados fueron marcadores, cámara de teléfono
inteligente y sistema de altavoces Bluetooth. El sistema no fue efectivo, ya
que solo el 33% de la muestra completó el experimento. METODOLOGÍA La metodología propuesta en este trabajo =
se
divide en cinco etapas, donde las Etapas II a V componen el modelo para el
sistema autónomo, como se muestra en la Figura 2: • Etapa I - Análisis de soluciones adopta=
das en
trabajos similares; • Etapa II - Propuesta del modelo de dete=
cción
de obstáculos y detección de movimientos para asegurar la distancia. Esta e=
s la
parte hardware, que incluye el bastón con sensores ultrasónicos y ópticos
conectados a un microcontrolador que se comunica con el celular; • Etapa III - Propuesta del modelo para e=
ntorno
externo, parte software, que incluye la recolección de datos de Google Maps, comunicación GPS (Google M=
aps)
con el celular y la aplicación, para locomoción en áreas abiertas; • Etapa IV - Propuesta de modelo para ent=
orno
interno, parte software, que incluye la elaboración de mapas computerizados específicos del entorno, lectura y aud=
io
para locomoción en interiores; • Etapa V - Funcionalidades y ontología d=
el
sistema propuesto. Etapa I Etapa II Etapa III Etapa IV Etapa V 2 metros Figura
2. Etapas de la
metodología propuesta. RESULTADO
- MODELO DE SISTEMA AUTÓNOMO A través de la investigación bibliográfic=
a, se
diseñó un conjunto de alternativas para resolver el problema de movilidad de
las personas con discapacidad visual. El modelo propuesto que permite la
locomoción tanto en calles, avenidas y plazas se denomina locomoción en
entornos externos. El modelo que permite la locomoción en edificios, centros
comerciales, bancos y otros establecimientos se denomina entornos internos.=
El proyecto tiene como objetivo integrar
tecnologías existentes y a partir de ellas desarrollar una tecnología
innovadora que sea eficiente y de bajo costo, destacando que con solo un
Smartphone que contenga un paquete de datos / internet y un bastón electrón=
ico
(sensores), las personas con discapacidad visual podrán moverse de forma
independiente. El modelo propuesto se divide en cuatro e=
tapas,
la primera etapa está relacionada con el hardware, construcción del bastón
electrónico, y las otras con el software, desarrollo de aplicaciones. Modelo de bastón El modelo propone el diseño de un bastón
electrónico que contiene sensores para detectar obstáculos y movimiento. El
bastón tiene sensores ultrasónicos y ópticos conectados a un microcontrolad=
or
que se comunica con el celular. La detección de obstáculos capta los obje=
tos
que se encuentran distantes y frente a la persona discapacitada, formando un
semicírculo desde la cintura hasta el suelo y desde la cintura hasta la par=
te
superior da la cabeza, evitando accidentes durante el trayecto. La detección de movimiento se refiere a
capturar los movimientos en un radio de 2 metros (medida recomendada por las
agencias de salud para mantener la distancia necesaria para evitar el conta=
gio
del Covid-19) de los discapacitados que se encuentran hacia el centro del
cuerpo de los discapacitados. Al detectar el obstáculo, el bastón emiti=
rá un
bip (señal sonoro) con un aumento gradual del au=
dio a
medida que la persona discapacitada se acerque al obstáculo. Al detectar el
cuerpo en movimiento, el bastón emitirá pequeñas vibraciones que aumentan de
intensidad a medida que el cuerpo se acerca. Para la elaboración de este bastón se
necesitará el siguiente equipamiento: microcontrolador, sensor ultrasónico,
sensor óptico difuso y bastón. Modelo de locomoción en ent=
orno
interno El modelo propone que las personas con
discapacidad visual se muevan con mayor seguridad y confianza utilizando el
bastón electrónico en interiores. El modelo trabaja con mapas específicos de
entornos cerrados construidos y añadidos a la aplicación, como se muestra e=
n la
Figura 3. Así, se propone que la aplicación almacene y lea los mapas físicos
específicos de cualquier tipo de establecimiento, facilitando el movimiento=
de
la persona discapacitada. Figura
3. Bastón electró=
nico y
aplicación para entorno interno. Tanto para el modelo de locomoción en int=
erior
como en exterior, se utilizará lo bastón electrónico con la ayuda de sensor=
es
ultrasónicos, acelerómetro y microcontrolador, donde los sensores servirán =
para
medir la distancia de cuerpos, objetos u obstáculos y como señal de salida =
el
microcontrolador enviar una respuesta sonora y/o vibratoria. Los obstáculos=
se
clasificarán en categorías (altura A / profundidad D) y se pueden registrar=
en
el mapa de ruta generado. Modelo de locomoción en ent=
orno
externo El modelo propone el uso de sistemas de
posicionamiento global/Google Maps, permitiendo=
al
usuario registrar sus propias rutas y obstáculos con la ayuda de un bastón
electrónico, mediante el uso de sensores, como se muestra en la Figura 4. En este modelo, se propone que la aplicac=
ión,
utilizando mapas de Google Maps, defina la
orientación de la persona discapacitada, que también puede crear sus propias
rutas preferidas. En este caso, el GPS conectado a la red de datos del celu=
lar
descargará los mapas y al descargar el mapa de su ruta, el usuario podrá
realizar la ruta. Figura
4. Uso de la apli=
cación
para un entorno externo. Características y ontología=
del
sistema propuesto El modelo propone el desarrollo de una
aplicación que tendrá las siguientes características: • Crear y almacenar rutas desde Google
• Detectar obstáculos usando el bastón
electrónico, y almacenarlos;
• Proporcionar la carga de mapas creados
previamente para ayudar a la locomoción en ambientes internos;
• Desarrollar la mejor ruta en relación c=
on la
localización actual y la localización deseada;
• Almacenar las rutas más utilizadas;
• Guiar a las personas con discapacidad v=
isual
en entornos externos / internos a través del audio;
• Generar configuraciones personalizadas,=
donde
el usuario puede configurar los audios y señales de sonido, seleccionando si
quiere audio, señales de sonido o vibraciones en relación al bastón, ajusta=
r su
intensidad e incluso los modelos de voz y sonido deseados;
• Compartir la localización con otros, as=
í como
las rutas utilizadas;
• Identificación y lectura de QR-Code, permitiendo el acceso a lugares en entornos cer=
rados
e incluso información adicional sobre ellos y objetos.
Garantizar la movilidad autónoma de perso=
nas
con discapacidad visual interior del edificio no es una tarea sencilla. El
sistema propuesto ayudará al usuario al informar el nombre del lugar y suge=
rir
formas de llegar al destino previsto. Contiene sistemas similares, pero est=
a diferencia
es importante en relación con los demás, ya que el modelo propuesto se basó=
en:
• Sistema abierto con licencias gratuitas=
de
hardware y software;
• Mapas específicos para aumentar la
accesibilidad en entornos cerrados;
• Creación de rutas personalizadas, marca=
ndo
puntos de interés;
• Almacenamiento de obstáculos;
• Se pueden desarrollar salidas para nave=
gación
en entornos cerrados para cualquier entorno público de difícil locomoción p=
ara
personas con necesidades visuales como: aeropuertos, universidades y centros
comerciales;
• Acceso a la información en dos sectores=
de un
entorno cerrado, mediante la identificación y lectura del QR-Code disponible en puertas y paneles informativos.
Asimismo, acceso a información sobre productos en estanterías, obras de art=
e en
exposiciones, etc.
Para el desarrollo de aplicaciones, el
almacenamiento de información seguirá el modelo de datos que representa el
conjunto de objetos de dominio manejados por la aplicación y las relaciones
entre ellos. Este modelo de datos se denomina ontología de dominio y se pue=
de
ver en la Figura 5. La ontología propuesta describe los tipos de Obstáculo,
además de las relaciones, es decir, las formas en que los objetos se relaci=
onan
entre sí.
Figura
5. Ontología para=
el
dominio de la aplicación.
En la Figura 5, la clase "Entorno&qu=
ot; es
una generalización de dos tipos de entorno: interno y externo. La clase
"Interno" es una composición de mapas, donde la clase
"Mapa" puede tener una o varias rutas, así como el entorno extern=
o.
Para la clase "Ruta", se pueden almacenar de ninguno a innumerabl=
es
obstáculos. Para el entorno externo se utilizan mapas de Google Maps y el usuario puede almacenar una o varias rutas =
para
cada uno de estos entornos. El entorno interno, se almacena el mapa de
localización y el usuario puede almacenar una o varias rutas deseadas para =
cada
uno dos entornos. Para cada ruta almacenada, el usuario también puede almac=
enar
los obstáculos detectados por el bastón.
Tanto el bastón electrónico como la aplic=
ación
serán desarrollados y probados en construcción a través de un proyecto pilo=
to
para promover la accesibilidad e inclusión social de estudiantes con
discapacidad visual a través de la locomoción autónoma en las calles de la
ciudad de Campos dos Goytacazes, en el estado d=
e Río
de Janeiro, y en los edificios y bloques del campus Campos Centro del Insti=
tuto
Federal Fluminense (IFFluminense). Para esta etapa de validación se estable=
ció
una alianza con el Centro de Apoyo IFFluminense a Personas con Necesidades
Educativas Especiales (NAPNEE). A través de la retroalimentación del equipo=
de
invidentes que probará el equipo (bastón y aplicación) se recolectarán los
resultados para medir la eficiencia y efectividad del proyecto.
CONCLUSIONES
Este trabajo propuso un modelo para un si=
stema
autónomo de locomoción en entornos exteriores e interiores para personas con
discapacidad visual, cuyo objetivo es facilitar la movilidad de las personas
con discapacidad visual, permitiéndoles moverse de forma independiente en e=
ntornos
exteriores e interiores, evitando el contacto con superficies y terceros,
reduciendo el riesgo de contagio por Covid-19.
El sistema propuesto puede ser parte de un
conjunto de medidas de protección contra Covid-19 establecido por IFFlumine=
nse
y a partir de este proyecto piloto, el sistema puede ser utilizado por otras
instituciones y gobiernos en apoyo a la Política Nacional de Movilidad, a
través del Sistema Nacional de Movilidad Urbana. Contribuyendo de esta mane=
ra
como facilitador de la movilidad de las personas con discapacidad visual y
también para reducir el riesgo de contagio por Covid-19 de este grupo con un
alto nivel de vulnerabilidad entre la población brasileña.
Mediante el uso del sistema propuesto se
recolectarán indicadores efectivos de sus usuarios, así como se realizarán
investigaciones para monitorear el tiempo de adaptación de las personas con
discapacidad visual al nuevo modelo, la facilidad de manejo de la aplicació=
n y
el bastón electrónico. Para ello, se establecieron algunos indicadores: (i)
tiempo para ubicar una determinada calle; (ii) =
tiempo
para de localizar un cierto lugar situado en un establecimiento; (iii) usabilidad del bastón y la aplicación; (iv) efectividad del bastón en la detección de obstácu=
los;
(v) efectividad del bastón en términos de detección de movimiento.
Como trabajo futuro, se sugiere realizar =
el
proyecto piloto en las calles de la ciudad de Campos dos Goytacazes
(entorno externo) y en las instalaciones de IFFluminense (entorno interno),
para recolectar y analizar los indicadores obtenidos para una evaluación de=
la
propuesta de sistema autónomo de modelo de locomoción.
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
Abdullah, S., Noor, N. M. y Ghazali, M. =
Z.
(2014). Mobili=
ty recognition system for the visually impaired. IE=
EE 2nd
International Symposium on=
Telecommunication Technologies (ISTT), 362-367, https://doi.org/10.1109/=
ISTT.2014.7238236
Barati<=
/span>, F. y Delavar, M. R. (2015). Design and Development<=
/span> of a Mobile Sensor Based =
the Blind Assistance Wayfinding System. The International Archives
Barbosa, A. S. (2016). Mobilidade urbana para pess=
oas
com deficiência no =
Brasil: um estudo em blogs. <=
span
class=3DSpellE>Brazilian Journal of Urban Management 8 (1) 142-154,
Campos, A. C. (2020). Em tempos de COVID-19, deficientes
Castillo-Cara, M., Hauranga-Junco, E., Mondragón-Ruiz, G. A., Barbosa, L=
. O. y
Antúnez, E. (2016). Ray: Smart Indoor/Outdoor Routes for the Blind Using Bluetooth 4.0=
BLE.
Procedia Computer <=
span
class=3DSpellE>Science, The 7th International C=
onference
on Ambient Systems, Networks and Technologies (ANT 2016) / The 6=
th
International Conference o=
n
Sustainable Energy Informa=
tion
Technology (SEIT-2016) / A=
ffiliated
Workshops 83, 690–694, https://doi.org/10.1016/j.procs.2016.04.153
Cheraghi, S. A., Namboodiri, V. y Walker, L. (2=
017). GuideBeacon: Beacon-based indoor wayfinding for the blind, visually impaired, and
Coughlan, J. y Manduchi, R. (2009). Functional assessment of a camera phone-based <=
span
class=3DSpellE>wayfinding system operated by blind
and visually impaired users. International Journal=
of Artificial Intelligence Tools
18 (3) 379-397, https://doi.org/10.1142/S0218213009000196=
Flores, G. H., Manduchi,
R. y Zenteno, E. D. (2014). Ariadne’s thread: Robust turn detection for path back-tracing
using the iPhone. 2014 Ubiquitous
Positioning Indoor =
Navigation and Location <=
span
class=3DSpellE>Based Service, UPINLBS 20=
14 - Conference Proceedings, 1=
33–140, https://doi.org/10.1109/UPINLBS.2014.7033720
Huang, H., Lin, N. C., Barrett,=
L.,
Springer, D., Wang, H. C., Pomplun, M. y Yu, L. F. (2018). Automatic Optimization of Wayfinding Design. IE=
EE Transactions on Visualization and Computer Graphics 24 (9) 2516–2530, https://doi.org/10.1109/TVCG.2017.2761820=
Instituto Brasileño de Geografí=
a y
Estadística [IBGE]. (2013). Pesquisa
Nacional de Saúde. IBGE, Brasil.
Jafri, R. y Ali, S. A. (2014). A=
GPS-Based Personalized Pedestrian Route Recording Smartphone Application=
for the Blind. In:
STEPHANIDIS, C. (Ed.). HCI International 2014 - Posters’ Extended Abstracts. Communications=
in Computer and Information =
Science, 435 232–237. Springer, https://doi.org/10.1007/978-3-319-07854-0_41
Jaind, D., Jain, A., Paul, R., Komarika, A. =
y Balakrishnan, M. (2013). A path-guided audio based
indoor navigation <=
span
class=3DSpellE>system for persons
with visual impairment. Proceedings
of the 15th International ACM SIGACCESS Conference on Computers a=
nd Accessibility - ASSETS ’13, 1–2, https://doi.org/10.1145/2513383.2513410
Koutny<=
/span>, R. y Miesenberger, K. (2015). Virtual Mobility<=
/span> Trainer for Visually
Impaired People. Techn=
ology
and Disability 26 (4) 211-219, =
https://doi.org/10.3233/TAD-140420
Legge, G. E., Beckmann, P. J., Tjan, B. S., =
Havey, G., Kramer, K., Rolkosky<=
/span>,
D. y Rangarajan, A. (2013). Indoor Navigation by
People with Visual Impairment Using
a Digital Sign System. PLoS
ONE 8 (10) 1–15, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0076783
Li, B., Mu=
noz,
J. P., Rong, X., Chen, Q., Xiao, J., Tian, Y. y Yousuf, M. (20=
19). Vision-based Mobile Indoor Assistive Navigation Aid =
for Blind People. IEE=
E Transactions on Mobile Co=
mputing
18 (3) 702-714, https://doi.org/10.1109/TMC.2018.2842751<=
span
style=3D'mso-fareast-font-family:Gungsuh;mso-ansi-language:ES-EC;font-weigh=
t:
normal'>
Loeliger, E. y Stockman, T. (2013). Wayfinding without v=
isual
cues: Evaluation of=
an interactive audio map =
system. Interacting w=
ith
Computers 26 (5) 403–416, https://doi.org/10.1093/i=
wc/iwt042
Manduchi, R. (2012). Mobile Vision as Assistive Technology for the Blind: An Experimental
Manduchi, R., Kurniawan, S. y Bagherinia,
H. (2010). Bli=
nd guidance =
using mobile computer
vision: a usability=
study. ASSETS '10: Proceedin=
gs
of the 12th international<=
/span>
ACM SIGACCESS conference o=
n
Computers and accessibility, 241–242, https://doi.org/10.1145/1878803.1878851
Ministerio de la Mujer, la Fami=
lia
y los Derechos Humanos [MMFDH]. (2020). Cartilha Informa=
tiva
sobre os cuidados que devem ser tomados pelas <=
span
class=3DSpellE>pessoas com deficiência
e doenças raras durante a pandemia do novo coronavírus (Covid-1=
9).
MMFDH, Brasil. https://sway.office.com/tDuFxzFRhn1s8GGi?ref=3DLink
Organización Mundial de la Salud
[OMS]. (2019). World Report
Rafian<=
/span>, P. y Legge, G. E. (2017). Remote Sighted Assistants for Indoor Location Sensing of Visually
Impaired Pedestrians.
ACM Transactions on=
Applied Perception 14 (3)=
1–14, https://doi.org/10.1145/3047408
Tao, Y., D=
ing,
L., Wang, S. y Ganz, A. (2017). Perfect Indoor Wayfinding=
for Blind and Visually
Impaired Users:
Valentim, R. A. M, Cardoso, P. H., Souza, B. L., Morais, P. S. G., Morais, =
A.
H. F., Silva, R. D., Cabral, J.V.F., y Lins, H. W. de C. (2016). Olho Biônico p=
ara Auxílio à Locomoção Autônoma de Deficientes Visuais<=
/span>.
Revista Brasileira de Inovação Tecnológica em <=
span
class=3DSpellE>Saúde 6 (1) 35-43, https://doi.org/10.18816/r-bits.v6i1.7793=
Vasconcelos, B. M., Teti, B. S.,
Figueira, A. M. A. y Gonçalves, L. M. S. (2020). Tecnologias assistivas destinadas à orientação
espacial, identificação de obstáculos e guiamento de pessoas com deficiência visual. Gestão e Tecnologia de
Wang, S., Pan, H., Zhang, C. y =
Tian, Y. (2014). RGB-D
image-based detection of stairs, pedestrian
crosswalks and traffic signs. Journal of Visual Communication a=
nd Image Representation 25 (=
2)
263–272, https://doi.org/10.1016/j.jvcir.2013.11.005
Zhang, H. y Ye, C. (201=
6). An Indoor
Vasco=
ncelos
Silva, S., Pessanha Junior, E. A., & Fe=
rreira
Nunes , C. (2021). Modelo de sistema de locomoción autónomo: una ayuda =
para
las personas con discapacidad visual en la prevención de la Covid-19.&n=
bsp;Magazine
De Las Ciencias: Revista De Investigación E Innovación, 6(2), 25-4=
3.
https://doi.org/10.33262/rmc.v6i2.1248