ES2347407B1 - Aparato y metodo de guia para personas ciegas o sordo ciegas. - Google Patents
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Abstract
Aparato y método de guía para personas ciegas o
sordo ciegas.
Un aparato y método de guía de personas ciegas o
sordo ciegas, que posibilite mostrar al invidente su entorno sin
necesidad de bastón u otro elemento que requiera ser asido con la
mano y realizar un escaneo constante por parte del usuario mediante
barridos de un lado a otro en la detección de obstáculos. Este
objetivo se consigue con un aparato diseñado para ser fijado en
contacto con la piel del cuerpo; las zonas de la piel donde se
instalen los aparatos recibirán impulsos o vibraciones de unos micro
motores, configurados para un funcionamiento con una determinada
intensidad o frecuencia, dependiendo del grado de distancia del
objeto con respecto al usuario que detecten los sensores. Este
aparato puede ser usado por las personas desde bebés, indicándoles
señales del entorno por donde se mueven de un modo natural.
Description
Aparato y método de guía para personas ciegas o
sordo ciegas.
Invención enmarcada dentro del sector de ayuda a
la movilidad de personas invidentes o sordo ciegas, pudiendo ser
usada por bebés, para reconocer el entorno físico de modo
natural.
Existen aproximadamente treinta y siete millones
de personas ciegas en el mundo y, de ellas, aproximadamente, un
millón son sordo ciegas.
Muchas de estas personas utilizan el bastón, que
es el dispositivo de ayuda más extendido para ciegos. El bastón se
usa como detector de obstáculos frontales a nivel de suelo,
irregularidades, agujeros, escalones y otros peligros. Su coste
reducido y su ligereza permiten que se pueda doblar y meter en un
bolso. Los problemas que puede tener este dispositivo es que no
ofrece información respecto a obstáculos que no están a nivel del
suelo, ni respecto a los obstáculos que se encuentran de forma
lateral al usuario; además, requiere de muchas horas de
entrenamiento, puede no ser apto para el uso en interiores, en
espacios en los que hay demasiada gente, y no puede ser utilizado
por bebés ni por niños de corta edad.
Los perros guía tienen un coste relativamente
elevado; difícilmente pueden ser controlados por niños; presentan el
riesgo de producir alergias y requieren de cuidados que algunas
personas no pueden proporcionar, como pueden ser los ancianos con
dificultades de movilidad y los niños.
Desde la década de los años ochenta muchos
investigadores han desarrollado dispositivos que utilizan sensores
para ayudar a los ciegos a desplazarse de forma segura. Existen
aparatos que para ser usados precisan ser asidos por la mano del
usuario y realizar constantemente escaneos activos de un lado hacia
el otro. Esto los inhabilita para ser usados por niños de pocos
años. Entre este tipo de aparatos se conoce el Laser Cane
(The New C-5 Láser Cañe for the Blind. Proc. 1973
Carnahan Conference on Electronic Prosthetics, Univ of Kentucky. pp
77-82; Benjamin. J. Malvern, Jr.) que es un bastón
que emite pulsos de luz infrarroja que son rebotados, detectando el
sistema la distancia a la que se encuentra el obstáculo. La
desventaja antedicha es que necesita ser asido; otra desventaja
apreciable es que si el ciego se encuentra con un obstáculo
transparente, como puede ser una cristalera, no se produce reflejo
sino que la luz lo atra-
viesa y la persona podría chocar contra ese objeto. El coste de producción y venta del objeto es relativamente alto.
viesa y la persona podría chocar contra ese objeto. El coste de producción y venta del objeto es relativamente alto.
El Guidecane, Patente de Estados Unidos
5.687.136, es un bastón que lleva en su parte inferior un aparato
con ruedas que contiene un sistema de sensores y sistemas de
procesado de la información; esto lo hace muy pesado y difícil de
usar en determinados lugares, escaleras, por ejemplo. En este
aparato el procesador es el que toma las decisiones y transfiere
fuerza al usuario para guiarle evitando obstáculos; esta
característica no permitirá al usuario llegar a un obstáculo que no
se quiere evitar, por ejemplo, un banco del parque en el que el
usuario quiere sentarse, pues el procesador lo detectará e intentará
evitar que el usuario se dirija hacia el banco realizando una fuerza
que se percibe con el mango del bastón.
Hay otros elementos que, no siendo bastones,
están ideados para ser llevados por el usuario asiéndolos con la
mano, siendo de diversas formas y tamaños; en este grupo se
encuentran el llamado Palmsonar, (Palmtip and PalmSonar. Bay
advanced Technologies, 2006. Disponible en
http://www.palmsonar.com); y Mowat Sensor, (Patente de
Estados Unidos N°: 3.718.896, Inventor Geoffrey C. Mowat). Los
anteriores aparatos requieren que el usuario los sujete con una mano
y realice un escaneo activo para la detección de objetos. No son
útiles para bebés o niños de corta edad.
Otro aparato parecido a los anteriores es el
Mini Guide, disponible en la página Web
www.gdp-research.com.au; en este caso, a
través de sus dos botones se consigue apreciar cinco rangos
diferentes de distancia, teniendo otras configuraciones dependiendo
de cuantas veces se presionen los botones. Presenta una complejidad
en su uso que lo hace inviable para un bebé o niño.
Existen otros sistemas que necesitan también ser
asidos por la mano y realizar un barrido de un lado hacia el otro
para detectar los obstáculos, devolviendo al usuario señales
acústicas. Como ejemplo de este grupo se puede citar el
Nottingham Obstacle Detector (Bissit, D., and Heyes, A. 1980.
An Application of Biofeedback in the Rehabilitation of the Blind.
Applied Ergonomics 11(1):31-33) que es un
sonar de mano con el que hay que realizar escaneado activo y que
devuelve al usuario la información de la distancia a los obstáculos
emitiendo tonos musicales. El llamado Sonicguide es un
sistema de ultrasonidos montado sobre unas gafas que transmite
información respecto a la distancia a la que se encuentran los
objetos a través del sonido. Únicamente detecta obstáculos que se
hallen en la dirección hacia la que se dirijan las gafas y, por este
motivo, es necesario realizar movimientos repetitivos con la cabeza
si se quieren cubrir diferentes alturas. Estos sistemas que informan
al portador a través del sonido presentan el inconveniente de no
poder ser usados por personas sordo ciegas.
La Universidad de Michigan ha realizado
investigaciones tendentes a aplicar las tecnologías que guían a
robots para dispositivos de ayuda a los minusválidos. En 1989 se
creó el NavBelt, (Shoval S., Ulrich I. and Borenstein J;
"NavBelt and
Guidecane-Robotics-Based Obstacle
avoidance Systems for the Blind and Visually Impaire". IEEE
Robotics and Automation Magzine. Vol.10, No 1, March 2003, pp.
9-20) que es un cinturón equipado con sensores
ultrasónicos y un microprocesador. Este dispositivo resolvía
algunos problemas, sin embargo, presenta el inconveniente de su
dependencia de la audición del usuario de los sonidos emitidos por
el dispositivo, requiriendo un esfuerzo para procesar estos sonidos
que, además, enmascaran el sonido ambiente exterior; sonido que es
necesario sea oído por el invidente. No es útil tampoco para ser
usado por personas sordo ciegas ni de los niños de corta edad.
La información acústica de los anteriores
aparatos ha sido objeto de análisis como el Hakkinen J., (2002).
"Postural Stability and sickness symptoms after hmd use".
(Proc. of 2002 IEEE Int. Conf. on Systems, Man and Cybernetics,
Hammamet, Tunisie). Probando estos estudios que un uso continuado de
20 a 30 minutos de información de distancias, traducida a sonidos,
produce una sobrecarga del sentido del oído. Las consecuencias de
ello son la degradación en el registro por parte del cerebro de la
información recibida, que reduce la capacidad para realizar otras
tareas de forma simultánea, como por ejemplo conversar, y altera la
postura natural del cuerpo y el equilibrio de la persona.
La invención tiene por objeto mejorar el estado
de la técnica en este sector, superando los inconvenientes y
desventajas de lo existente. Esta finalidad se consigue con un
aparato que facilita información al usuario sin necesidad de tener
que realizar éste un constante escaneo activo para la localización
de objetos, ni precisar que el aparato sea asido con su mano. Este
aparato está diseñado para ser dispuesto en el cuerpo del invidente
en contacto con su piel; por ello es ideal para que los niños que
presentan esta incapacidad visual puedan usarlo desde bebés,
aportando al niño desde su nacimiento un modo de apreciar su entorno
de modo natural. Por supuesto, un adulto también es capaz de
utilizarlo, acostumbrándose de una forma rápida a su uso y a la
interpretación de la información que recibe del aparato.
Este aparato está caracterizado porque
comprende: una carcasa; un sistema de fijación del aparato a la
parte del cuerpo en el cual desee portarlo el individuo; sensores
que captan información del entorno físico; un micro motor de
vibración incorporado también al cuerpo que reproducirá una señal
de salida; una batería y un procesador que recibe las señales del
sensor o sensores, las procesa y transmite la información al usuario
a través del micro-motor.
Este aparato no limita en ninguna forma su uso.
debido a que puede ser fijado a cualquier parte del cuerpo del
usuario mediante una cinta que sujeta el aparato o aparatos a
brazos, piernas o cabeza del usuario; también puede realizar la
función para la que está diseñado siendo fijado a gorras, camisetas,
pulseras, muñequeras, cinturones, tobilleras, etc.
Otra aportación significativa es que el
escaneado no ha de realizarse en modo activo por parte del usuario;
la persona no necesita sujetar nada ni realizar ningún movimiento
que no sea natural para el cuerpo, no condicionando ningún aspecto
de su libre movilidad.
El aparato aquí descrito ofrece información
neutral respecto a la presencia o ausencia de obstáculos u
objetivos, y de la distancia a la que se encuentran, de tal modo que
es el usuario el que debe decidir la acción a realizar tras recibir
esa información; en ocasiones precisará acercarse al objeto, no
esquivarlo, como en ejemplo del banco del parque en el que quiere
sentarse. La información que le llega al usuario es mediante
impulsos de vibración del aparato sobre la piel donde se halla
colocado. Esto hace que el portador pueda percibir esta información
de modo natural y, a la vez. atender a otras señales que recibe de
modo auditivo; el sonido ambiente de la calle, conversar, por
ejemplo, sin que se mezclen estas señales o saturen su atención.
Por todo lo expuesto, podrá ser utilizado por
niños ya que no contendrá partes pequeñas que puedan desprenderse o
ser tragadas. La carcasa del aparato se presenta sin aristas o
bordes afilados.
Todo ello hace que la invención, el aparato y
método de guía, sea idóneo para ser usado por niños de corta edad,
siendo ideal que desde bebés las personas ciegas o sordo ciegas usen
esta invención para detectar obstáculos de una forma natural.
También puede ser usado como complemento al bastón tradicional, en
el caso de personas de mayor edad.
La Figura 1 es una vista en perspectiva lateral
del aparato para la detección de un entorno tridimensional, según
la presente invención.
La Figura 2 es una vista en planta del aparato
para la detección de un entorno tridimensional, según la presente
invención.
La Figura 3 recoge una vista lateral del aparato
para la detección de un entorno tridimensional según la presente
invención.
La Figura 4 es una vista esquemática del aparato
sin la carcasa. Ejemplo de realización con varios sensores y con los
botones de encendido-apagado y botón de comprobación
de cargas en diferentes alturas, siendo una manera de que el usuario
identifique estos botones sin dificultad.
La Figura 5 es una vista de un ejemplo de
realización de un aparato aplicado en niños que aún no caminan,
aportando el dibujo una idea de las dimensiones de la invención.
La Figura 6 es una vista de un ejemplo de
realización; el usuario utiliza el bastón como complemento de la
presente invención.
La Figura 7 es un ejemplo de realización para
que la persona mantenga una distancia relativa a una pared
utilizando el aparato según la presente invención.
La Figura 8 muestra una vista lateral del modo
de fijación del aparato mediante una pinza, para ser usado en
cinturones, muñequeras, tobilleras.
La Figura 9 muestra una vista lateral del modo
de fijación mediante un pin a la ropa del portador.
La Figura 10 muestra una vista inferior del modo
de fijación magnético de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
El aparato para suministrar información a las
personas ciegas y sordo ciegas interpreta mediante un procesador la
información recibida de uno o varios sensores
emisores-receptores de ultrasonidos e infrarrojos
que pueden operar simultáneamente en emisión y recepción o funcionar
sólo en modo emisor o sólo en modo receptor.
Esta información será procesada para controlar
la intensidad y frecuencia de vibración de uno o varios micro
motores que dispone el aparato: esta vibración será percibida por el
usuario a través del sentido del tacto en su piel, puesto que el
aparato, uno o varios, será dispuesto, preferentemente, en contacto
directo con la piel del cuerpo del usuario. La vibración que notará
el usuario, si porta varios a la vez (Figura 5). será la del aparato
que está recibiendo la señal de un objeto en su campo de detección;
la intensidad de vibración se incrementará a mayor proximidad con el
objeto.
Las siguientes referencias se exponen en las
Figuras:
- 1.-
- Carcasa del aparato.
- 2.-
- La zona de la carcasa del sistema de sensado.
- 3.-
- Botón de encendido-apagado.
- 4.-
- Botón de comprobación de cargas de las baterías.
- 5.-
- Pletinas o conectores de carga de baterías.
- 6.-
- Ranuras que posibilitan fijar el aparato al cuerpo del portador.
- 7 y 8.-
- Sensores receptores-emisores de ultrasonidos.
- 9 y 10.-
- Sensores receptores emisores de infrarrojos.
- 11.-
- Placa base, donde se aloja el sistema de circuitos, procesador y sistema de seguridad.
- 12.-
- Batería.
13, 14, 15 y 16.-
\hskip0,5cmMicro motores que transmiten vibración al usuario.
- 17.-
- Cintas que se disponen en las ranuras para asir el aparato al cuerpo del usuario.
- 18.-
- Bastón que puede usarse en ocasiones como complemento.
- 19.-
- Obstáculo, pared.
- 20.-
- Pinza para instalar en el aparato en un modo de anclaje a la ropa del individuo que esté en contacto con el cuerpo, para recibir las sensaciones de los micro motores.
- 21.-
- Pin de sujeción a la ropa, en otro modo de portar el aparato.
- 22 y 23.-
- Imanes y placa ferromagnética, en otro modo de instalación del aparato a la ropa.
El aparato se compone de una carcasa (1) cerrada
herméticamente, tendente a rectangular y de escaso grosor, en la
forma de ejecución preferida, que contiene formas redondeadas, sin
aristas, ni elementos salientes o independientes que puedan ser
mordidos o tragados por los niños. En uno de los lados de la
superficie de la carcasa del aparato se coloca un botón de
encendido-apagado (3) y un botón de comprobación de
carga de batería (4).
En el interior de la carcasa (1), en la zona
central, se coloca la batería (12); en uno de los lados, en contacto
con la zona del sistema de sensado (2), se disponen los sensores
propiamente dichos (7, 8, 9 y 10). Dentro del aparato y debajo de
estos sensores se halla la placa base (11) que es un sistema de
circuitos que incluye el procesador que interpreta la información de
los sensores. La batería (12) puede ser cargada mediante las
pletinas (5) o conectores para carga, que se presentan en uno de los
laterales del aparato. El aparato ha sido diseñado para que su uso
sea seguro por parte de niños que en ocasiones se llevan cosas a la
boca, y por parte de personas con minusvalías; para esta función de
seguridad, en la placa base (11) se encuentran micro interruptores,
relés reed, de forma que cuando exista tensión procedente del
cargador de baterías, en las pletinas se activará el circuito de
carga y las pletinas estarán en tensión y en contacto con la
batería. En el momento en que el aparato (1) se retira de su
cargador de la batería (12), las pletinas (5) no estarán conectadas
a la batería y por tanto no presentarán ningún peligro de descarga
en caso de que un niño las chupe.
En el lado opuesto a los sensores (7, 8, 9 y
10), en el interior del aparato y en contacto con la carcasa, se
hallan unos micro motores (13, 14, 15 y 16).
El lado de la carcasa que aloja los micro
motores, se coloca en contacto con la piel del usuario; quedando en
dirección hacia el exterior la zona del sistema de sensado (2).
Los sensores proporcionan al aparato un amplio
rango de cobertura. Las señales emitidas se reflejan en objetos del
entorno, como pueden ser las paredes, columnas, árboles, etc.; y los
sensores (7, 8, 9 y 10) detectarán las señales reflejadas de estos
objetos. Cada sensor tiene un rango de distancia predeterminado,
para detectar estas señales reflejadas, que puede ser el mismo para
todos los sensores o diferente para cada uno de ellos. Estas señales
recibidas serán entonces procesadas mediante el procesador, alojado
en la placa base (11), poniendo en funcionamiento el sistema de
micro motores (13, 14, 15 y 16). Éstos tendrán una intensidad de
vibración, o bien, según esté programado, una frecuencia de
vibración, que dependerá del grado de proximidad de los objetos que
hayan detectado los sensores.
Al colocarse la zona de la carcasa (1) que
contiene los micro motores (13. 14, 15 y 16) en contacto con la piel
del usuario, éste recibirá los impulsos de vibración, siendo éstos
de mayor intensidad o mayor número de impulsos cuanto más cerca se
encuentre un obstáculo del aparato que porta el usuario o de uno de
los aparatos que porta el usuario.
Los micro motores también pueden aportar
información al usuario respecto a la carga de la batería (12) en
forma de cuatro, tres, dos o un pulso de vibración cuando se pulsa
el botón de comprobación (4) del estado de la batería.
La Figura 5 es una vista de varios aparatos
aplicados a bebés que aún no caminan, desplazándose mediante gateo.
En este modo de empleo se dispone un aparato en cada brazo y un
aparato en cada pierna. El aparato se coloca adosado al cuerpo
mediante bandas elásticas (17) que se han introducido en las ranuras
(6). El niño podría detectar una pelota que no está al alcance de su
mano; la pelota la detectaría a través de las vibraciones que
aumentan de intensidad cuando se va acercando, de este modo podrá
dirigirse hacia ella hasta tocarla con las manos.
En el ejemplo de utilización de la Figura 6 se
muestra una persona que utiliza el bastón (18) como medio de guía
con una de sus manos, disponiendo en el otro brazo el aparato de la
presente invención. La persona realiza un braceo natural al caminar
y de este modo está escaneando su entorno, pudiendo sentir la
presencia de obstáculos antes de que el tradicional bastón los
toque.
Otro ejemplo de utilización del aparato, nos lo
muestra la Figura 7; la persona mantiene una distancia relativa a
una pared (19) constante. Una vez detectada la pared, el usuario
notará una determinada vibración en frecuencia o intensidad
producida por los micro motores (13, 14, 15 y 16); esta vibración
permanecerá constante si se mantiene a una distancia constante de
este obstáculo, aumentando la vibración o la frecuencia si se acerca
a la pared (19), y disminuyendo si se aleja.
Otro ejemplo posible de utilización del aparato
es una persona que quiere recibir información del entorno utilizando
varios aparatos. Éstos se colocan en distintas zonas: gorra por
delante y por detrás, brazos, cinturón por delante y por detrás y
tobilleras. De este modo, el usuario, permaneciendo en una posición
o moviéndose conseguiría información continua y en tiempo real
respecto a un entorno tridimensional que le rodea, pudiendo así
esquivar obstáculos o dirigirse hacia los elementos detectados. Este
modo de empleo, con múltiples aparatos en el cuerpo del usuario,
puede ser usado para hacer deporte.
Como se ha señalado anteriormente, el modo de
fijación preferente del aparato que se considera en esta invención
será mediante ranuras (6). Figuras 1 y 2. aptas para colocar unas
tiras, por ejemplo, de Velcro® de doble cara, pasantes a través de
las ranuras (6). Este sistema sería idóneo para fijar en brazos o
piernas del usuario, preferentemente, en contacto directo con la
piel de la persona; pudiéndose adaptar también a una gorra que se
porte en la cabeza; estas fijaciones del aparato se presentan el las
Figuras 5, 6 y 7.
El aparato también es posible fijarlo a
diferentes elementos de ropa de vestir de una persona; en la Figura
8. posibilidad de fijación mediante una pinza (20) que sería apto
para colocar en accesorios de vestir: cinturones, muñequeras,
tobilleras; otro modo de fijación es mediante un pin (21)
traspasando su alfiler la ropa del usuario, siendo asegurado por su
enganche. Figura 9. En todos los casos, la zona de la carcasa del
aparato que contiene en su interior los micro motores (13, 14, 15 y
16) debe ser colocada en contacto con la persona.
Otro ejemplo de modo de fijación puede ser
magnético, mediante imanes (22) y una pletina ferromagnética (23);
modo que será apto para fijar en la ropa más próxima a la piel del
usuario, de forma que la placa ferromagnética se coloque en la ropa
y los imanes en la carcasa o al revés.
Claims (11)
1. Aparato de guía para personas ciegas y sordo
ciegas, adaptable al cuerpo del usuario, con, al menos, un sensor,
emisor o receptor, o bien, emisor-receptor, que
detecta la presencia de obstáculos, caracterizado en que
comprende, al menos:
una carcasa,
un sistema de fijación del aparato a cualquier
parte del cuerpo o la ropa del usuario,
un micro motor,
un procesador,
una batería.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado porque la carcasa dispone de, al menos, una
ranura en su superficie que atraviesa su grosor, pudiendo ser
dispuesta en la misma una cinta que se fija al cuerpo del
usuario.
3. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado porque la carcasa está cerrada herméticamente,
no tiene aristas y sus esquinas son redondeadas.
4. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado porque el procesador recibe las señales del
sensor y controla el micro motor para transmitir información sobre
el entorno físico detectado por el sensor mediante la puesta en
funcionamiento del micro motor, configurado éste para tener una
intensidad y frecuencia variable dependiendo del grado de
proximidad de los objetos detectados por el sensor.
5. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado porque el aparato puede informar al usuario del
estado de carga de la batería, mediante pulsos de vibración del
micro motor, dependiendo su número del estado de carga.
6. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado porque en la carcasa del aparato se disponen un
botón de encendido, un botón de petición de información del estado
de carga de la batería y conectores de carga de la batería.
7. Aparato, según reivindicación 1.
caracterizado en que contiene un sistema de seguridad
mediante micro interruptores que evita que las pletinas de carga
presenten tensión o voltaje durante su uso.
8. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado en que el aparato se fija a los accesorios de
vestir del usuario mediante una pinza dispuesta en un lado de la
carcasa.
9. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado en que el aparato se fija a la ropa del usuario
mediante un pin.
10. Aparato, según reivindicación 1,
caracterizado en que el aparato se fija a la ropa del usuario
mediante la combinación de imanes y una placa ferromagnética.
11. Método de guía para personas ciegas y sordo
ciegas, que comprende el análisis del entorno por donde transita el
usuario mediante sensores, procesado de esta información y puesta de
funcionamiento de uno o varios micro motores que causan vibraciones
que recibe el usuario, determinando la cantidad o intensidad de las
vibraciones la distancia de un determinado obstáculo con respecto al
usuario, caracterizado en que el usuario porta uno o varios
aparatos que están fijados en cualquier parte de su cuerpo, en
contacto con su piel o con su ropa, de modo que la piel del usuario
pueda apreciar las vibraciones del aparato causadas por los micro
motores.
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| ES201000564A ES2347407B1 (es) | 2010-04-27 | 2010-04-27 | Aparato y metodo de guia para personas ciegas o sordo ciegas. |
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