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SECRETARIA DE EDUCACIN PBLICA
DIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR
TECNOLGICA
INSTITUTO TECNOLGICO DE MRIDA
ENTRENADOR BRAILLE ELECTRNICO CON INTERFAZ
USB DE HARDAWARE Y SOFTWARE ABIERTO
TRABAJO FINAL
TALLER DE INVESTIGACIN
PROFESORA
MARGARITA ALVARES CERVERA
PRESENTA:
MIGUEL ANDR BALBOA LUGO
FLIX TOMS SNCHEZ BENTEZ
MRIDA, YUCATN, MXICO
2012
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NDICE
PG.
INTRODUCCIN
Objetivos de investigacin 2
Hiptesis 3
Delimitaciones y Limitaciones 3
Justificacin 3
Impacto Social, tecnolgico, econmico y ambiental 4
Cronograma de actividades 5
CAPITULO 1: ASPECTOS TERICOS
1.1 Braille 6
1.1.1 Historia del Braille 6
1.1.2 Mtodos de escritura Braille 7
1.1.3 Transcripcin del Braille 7
1.1.4 Accesibilidad y sistema Braille 8
1.2 Lnea Braille (Pantalla Braille) 9
CAPITULO 2: ANTECEDENTES Y CAUSAS DEL PROBLEMA
2.1 Maquina de escribir Perkins 12
2.2 Nela Project 14
2.3 Muntbatten Learning System 16
2.4 Ventajas de nuestro sistema 17
CAPITULO 3: DESARROLLO DEL PROYECTO
3.1 Variables del sistema 18
3.2 Descripcin del proyecto 193.3 Diseo del proyecto 19
CAPITULO 4: MEJORAS FUTURAS Y CONCLUSIONES
4.1 Mejoras futuras 37
4.2 Conclusiones 38
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NDICE DE FIGURAS
Figura 01:Maquina de escritura Braille Perkins 12
Figura 02:Perkins Braille Original 13
Figura 03: Captura de pantalla del sistema Nela 14Figura 04: Sistema de aprendizaje Mountbatten 16
Figura 05: Diseo del sistema 18
Figura 06: Actuadores 20
Figura 07: Arduino 21
Figura 08: Puentes H 21
Figura 09: Diagrama esquemtico 22
Figura 10: Probando elsistema en modo pulsado 23
Figura 11: Primeros avances con el circuito 24
Figura 12: Primera placa prototipo Braille 1 25
Figura 13: Diseo de PCB 25
Figura 14: Segunda placa prototipo Braille 2 26
Figura 15: Integracin final de componentes en la PCB 26Figura 16: Integracin del sistema de Braille didctico 27
Figura 17: Prueba de interfaz de usuario 27
Figura 18: Prototipo testeado y funcionando 28
NDICE DE TABLAS
Tabla 1. Cronograma de actividades 5
Tabla 2. Comparativa entre productos 17
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 39
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INTRODUCCIN
El braille es un sistema de lectura y escritura tctil pensado para personas ciegas.
Fue ideado por el francs Louis Braille a mediados del siglo XIX. El sistema braille
consiste en un sistema universal de celdas de 6 puntos con relieves colocados en
dos filas verticales contiguas de tres puntos cada una, ligeramente separados
entre s. El braille no es un idioma, sino un alfabeto; Con el braille se pueden
representarse las letras, los signos de puntuacin, los nmeros, la grafa cientfica,los smbolos matemticos y la msica [1].
Siendo el sistema Braille el modo universal en el que las personas ciegas leen y
escribes es importante que tanto los nios o jvenes parcialmente ciegos o ciegos
totales, aprendan a temprana edad a leer y escribir Braille, de tal forma que
pueden adquirir una mayor capacidad para competir en igualdad de condiciones
con sus iguales.
Actualmente, existe poco personal capacitado en la enseanza del mtodo Braille,
y es dominado y utilizado por muy pocas personas, tambin los dispositivos
electrnicos actuales para leer y escribir en sistema Braille son muy costosos.
Este proyecto pretende, mediante un aparato electrnico facilitar la enseanza del
sistema Braille aprovechando tecnologas electrnicas baratas, al alcance y
presentes en la vida cotidiana actual, como son las computadoras. Con la
intensin aumentar el nmero de personas que conozcan y utilicen el sistema
Braille. Tambin se procurar apoyar y volver ms entretenida la ensea
tradicional de este sistema.
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Objetivos de investigacin.
Objet ivo general
Se disear y construir un dispositivo para la enseanza del lenguaje Braille,
capaz de representar mediante un mecanismo tangible cdigos braille,
Objet ivos part iculares
Este dispositivo ser capaz de comunicarse con un programa decomputadora el cual mediante un sistema de audio indicar el cdigorepresentado en determinado momento.
Se pretende que tanto el hardware, como el software resultante seanliberados en Internet de forma gratuita mediante la plataforma degithub.com, con la intensin de que cualquier persona con conocimientosde electrnica pueda reproducir este proyecto.
Se representaran tanto las letras minsculas como las maysculas delalfabeto Braille.
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Hiptesis.
Con un dispositivo electrnico de bajo costo conectado a una computadora es
posible simplificar y ampliar la enseanza de la lectura del sistema Braille.
Delimitaciones y Limitaciones.
Del imi taciones
Este proyecto estar delimitado a construir un dispositivo que sirvaexclusivamente a la enseanza del sistema Braille y no pretende ser unsistema de lectura estndar.
Tambin se buscar que todas las piezas empleadas para construir eldispositivo puedan ser conseguidas fcilmente en cualquier parte delmundo y un bajo precio, con la intensin de que sea un dispositivofcilmente reproducible.
Limi taciones
La primera versin del prototipo del dispositivo electrnico desea probarseen una escuela de enseanza como mtodo de apoyo.
Las Limitantes son sin duda el tiempo, ya que se deben crear mecanismoselectrnico-mecnicos.
El prototipo solo contar con una celda braille.
Justificacin.
Las limitantes de comunicacin entre personas discapacitadas y no discapacitadas
originan la discriminacin social y limitan la inclusin social de las primeras,adems que socialmente pocos se preocupan por buscar mecanismos eficientes
para interactuar con ellos, produciendo analfabetismo, exclusin laboral y por tanto
pobreza [2].
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Se han hecho grandes avances en la tecnologa para los usuarios de braille
durante la ltima dcada. Lamentablemente, la mayora de los estudiantes
lectores de braille en los primeros grados no tienen acceso a gran parte de esta
tecnologa. Se pretende que este proyecto sea verstil y fcil de usar para el
estudiante y para el profesor. Tambin se piensa que facilitara la interaccin entre
el profesor de educacin general de lectura impresa y el estudiante lector de
braille y entre el estudiante lector de braille y sus compaeros de clase.
Impacto social, tecnolgico, econmico y ambiental.
Imp acto social
Se calcula que al menos el 12% de la poblacin mundial sufre algn tipo de
discapacidad y se cree que al menos el 30% de los nios con limitaciones, crecen
analfabetas por falta de profesores bilinges, que hablen espaol, conozcan
lengua de seas o conozcan alfabeto braille, alienando a las personas
discapacitadas en primer instancia a acceder a la educacin y en segunda
instancia limitndolo a realizar o compartir actividades establecidas en una
sociedad para llevar una vida normal [2].
Con este proyecto los participantes pretenden lograr un impacto positivo en la
sociedad con soluciones tecnolgicas que ayuden a luchar contra la ignorancia,
reducir la desercin en escuelas de enseanza Braille y mejorar la educacin.
Imp acto tecno lgico
Otro impacto importante que se quiere lograr con el proyecto, es lograr crear
conciencia entre los estudiantes del tecnolgico con respecto a apoyar a las
personas con discapacidades. Esto permite contar con estudiantes
emprendedores que buscan aplicar los conceptos tecnolgicos y cientficos
adquiridos en clase en pro de la superacin de las personas ms necesitadas.
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CAPTULO 1
ASPECTOS TERICOS
1.1 BRA ILLE
El Braille, es el sistema utilizado por las personas ciegas, para poder leer. Este, un
sistema de escritura, funciona por medio de caracteres en relieve para permitir leer
usando los dedos de la mano.
Cada uno de estos caracteres o clulas, contiene seis posiciones de puntos,
posicionados en rectngulos, los cuales se encuentran en dos columnas de tres
puntos cada una. Cada uno de estos puntos, pueden ser levantados (darles
relieve), para que con los dedos, la persona no vidente pueda sentir estaprotuberancia. Cuando no hay ningn relieve, significa que existe un espacio.
La primera columna contiene los nmeros del 1 al 3. Y la segunda, la que est
posicionada a la derecha, contiene los nmeros del 4 al 6. Para ir desarrollando
las letras, se realizan distintas combinaciones de relieve, con los diferentes puntos
existentes [3].
1.1.1 HISTORIA DEL BRAILLE
Con respecto a la historia del braille, este nace originalmente, por medio de la
peticin del Emperador Napolen Bonaparte, de crear un sistema de
comunicacin silencioso para los soldados, el cual se pudiera leer sin luz. Se le
llam la lectura nocturna.
Pero este sistema de lectura, result demasiado complejo, para que los soldados
pudieran leer con rapidez las distintas notas. Aparte de lo complejo que era el
mismo hecho de aprender a leer bajo ste sistema. Es as, como las academiasmilitares, rechazaron el proyecto.
A mediados del siglo XIX, en el ao de 1821, Se dio a la luz, a la creacin de Louis
Braille, quien al haber quedado ciego en su niez, haba logrado crear un sistema
de lectura veloz y fcil de aprender, para aquellas personas que son ciegas. Esta
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persona trabajaba en el Instituto Nacional de la Ceguera en Paris. Su idea, se
gener a partir de los sistemas desarrollado anteriormente, por los militares. Es
as, como se dio cuenta, que el sistema anterior fallaba, ya que sus signos eran
muy grandes, como para poder determinar de inmediato la distribucin del relieve
usando el dedo, sin tener que mover el mismo. Lo cual lo haca extremadamente
lento. Su creacin y gran aporte, fue desarrollar las clulas o sistema Braille, o
sea, los seis puntos, por los cuales se dan forma a las letras, por medio de los
relieves de los mismos.
Es as, como el sistema Braille, puede ser considerado como la primera
codificacin binaria, del mundo. Este sistema, adems, puede ser utilizado con
fines de lectura musical e incluso matemtica.
1.1.2 MTODOS DE ESCRITURA DE BRA ILLE
Las formas ms utilizadas para escribir en Braille son: manual, a maquina de
escribir e impresoras. En la forma manual se usa un punzn, para ir formando las
combinaciones, las mquinas de escribir de ste sistema tienen un funcionamiento
similar a las maquinas de escribir convencionales (no hay que olvidar, que las
mquinas de escribir convencionales, nacen por medio de la peticin de un conde,
de una mquina para que escribiera su hija que era ciega), y las impresorasbraille, las cuales pueden ser conectadas a una computadora, esta ltima es la
solucin moderna y rpida.
Con respecto a los caracteres del tipo braille, estos llegan a ocupar mucho ms
espacio que los impresos convencionales. Es as, como en una pgina tpica de
braille, la cual puede llegar a medir 28 centmetros, por otros 28, slo llega a haber
espacio para 25 lneas, de 40 caracteres cada una [4].
1.1.3 TRANSCRIPCIN DEL BRAILL E
Existen diversos mtodos de Transcripcin Braille, conocidos como "Grado 1",
"Grado 2" y "Grado 3". El braille de Grado 1 es el sistema de transcripcin ms
empleado y el mtodo nico y oficial para la publicacin en Espaa, segn el
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acuerdo adoptado por la Comisin Braille Espaola. Este sistema de transcripcin
sustituye las notaciones en tinta del original por las correspondientes en braille.
Los sistemas de transcripcin correspondientes a los Grados 2 y 3 son conocidos
como estenotipia. Su principio rector es el de economizar caracteres para ahorrar
espacio, puesto que los caracteres en braille no se pueden alterar de tamao
como sucede en el caso de la tinta.
En todo el mundo existen centros de produccin de libros y documentos
accesibles para personas ciegas y deficientes visuales graves. Entre estos
centros, se destacan el NLS de la Biblioteca del Congreso en Estados Unidos y la
Red de Produccin del Servicio Bibliogrfico de la ONCE, la ms densa del mundo
en su rea, y que cuenta con dos grandes centros de produccin en Madrid y
Barcelona, cinco Servicios de Produccin de Recursos Didcticos en Madrid,
Alicante, Sevilla, Pontevedra y Barcelona y treinta y cuatro Unidades de
Produccin Documental en cada una de las Delegaciones Territoriales y
Direcciones Administrativas de la Organizacin. La ONCE tambin ensea a leer y
escribir en este cdigo [5].
1.1.4 ACCESIBILIDAD Y SISTEMA BRA ILLE
Un ejemplo de la accesibilidad del braille se encuentra en los billetes canadiensesen curso, que constan de una serie de puntos que indican su denominacin y
pueden ser fcilmente identificados por gente con problemas de vista. Este
sistema no est basado en el sistema braille, sino que fue desarrollado en
colaboracin con gente invidente y gente con problemas visuales, despus de que
un estudio hubiera indicado que no todos los usuarios potenciales lean braille. El
Banco Central del Paraguay, desde el ao 2009 puso en circulacin un billete de
2000 guaranes con el sistema braille para los invidentes.
En Espaa, a partir de las Elecciones Generales y Autonmicas andaluzas de
marzo de 2008, es posible utilizar este sistema para emitir el voto de forma
autnoma y annima, lo cual supone un importante avance social para la
integracin de los ciegos y deficientes visuales severos.
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A pesar de que el braille fue ideado como el principal sistema de lectura y escritura
para personas ciegas, en el Reino Unido se estima que, de entre dos millones de
personas con problemas de vista, slo entre 15.000 y 20.000 utilizan el sistema
braille. La gente joven prefiere el texto electrnico, ya que es porttil y les permite
comunicarse con sus amigos. Actualmente hay un debate abierto sobre cmo
hacer ms atractivo el braille, y cmo conseguir ms profesores que sean capaces
de ensearlo [6].
1.2 LNEA BRAILLE (PANTALLA BRA ILLE)
Una lnea o pantalla braille es un dispositivo electrnico que permite la salida de
contenido en cdigo braille desde otro dispositivo, al cual se ha conectado,
permitiendo a una persona ciega o con baja visin acceder a la informacin queste le facilita.
Las lneas braille muestran de forma tctil la informacin que un lector de
pantalla leera. Por ello son tiles para las personas ciegas y en especial pa ra las
sordo-ciegas.
Las lneas braille estn compuestas de un conjunto de celdas, cada una con 6 u
ocho puntos, que permiten mostrar caracteres braille. Los puntos, a diferencia del
braille impreso, pueden alternar entre las posiciones de subido y bajado, de formaque pueden variar de manera dinmica.
La lectura en una lnea braille es igual a la del braille impreso, la diferencia radica
en que solo se lee sobre una o varias lneas que se van actualizando. Para ello los
puntos pueden subir o bajar segn los caracteres o smbolos que se deban
representar en cada momento.
Las lneas braille estn compuestas de celdas dispuestas en una o ms filas de
manera que la persona que la utiliza debe ir leyendo de un lado al otro y pulsar un
botn para que la lnea se actualice.
En los ordenadores se suele acoplar una lnea braille debajo del teclado de
manera que sea rpido el cambio de un perifrico a otro.
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Las lneas braille suelen incluir un conjunto de botones que le dan mayor
funcionalidad. Adems de los botones para la actualizacin del contenido se
pueden encontrar botones para cambiar de lnea o prrafo, que permiten moverse
por los textos de manera rpida sin tener que recurrir a otros teclados.
Puntos brai l le
Los puntos braille que forman una celda estn compuestos de un mecanismo
electro-mecnico que permite que suban y bajen. Este mecanismo acaba en un
pequeo cilindro metlico que sobresale por un agujero y cuya terminacin
superior es redondeada para facilitar su deteccin sin causar molestias en el dedo
del lector, permitiendo al dedo ir resbalando por los sucesivos puntos de la lnea.
Los puntos sobresalen de la superficie de la lnea braille por unos agujerosdispuestos a tal efecto.
Funcionamiento
La lnea braille puede funcionar de varias maneras, segn estemos en un entorno
de texto o grfico.
En los entornos shell la lnea solo tiene que reproducir en braille los caracteres
que se muestran en pantalla.
En entornos grficos es necesario aadir ms informacin. Las lneas braille y los
lectores de pantalla pueden acceder a textos y mens de forma fcil, pero otros
componentes son ms difciles de interpretar. Por ello las APIs suelen permitir a
los programadores y diseadores de interfaces aadir a sus componentes de
ventana informacin que permita ser leda por este tipo de programas y
dispositivos.
Por ejemplo la etiqueta para poner imgenes en cdigo HTML que se
utiliza en las pginas web incluye el atributo alt que permite dar una descripcin
(no visible, salvo que el enlace a la foto est roto) que sirve para dar una
descripcin a la persona ciega.
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Es altamente recomendable que los programadores y diseadores aadan este
tipo de informacin, dando una informacin clara y descriptiva a las personas que
usan estos medios.
Hay que tener en cuenta que la informacin debe ser acorde con el contenido y
que no se dedique a describir lo que ya es obvio (por ejemplo decir esto es un
botn), ni dar un exceso de informacin que pueda hacer ms lenta y/o difcil el
uso de las aplicaciones por parte del usuario ciego [7].
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CAPTULO 2
ANTECEDENTES Y CAUSAS DEL PROBLEMA
Entre los sistemas de apoyo para personas ciegas y con baja visin se pueden
encontrar maquinas de escribir, entrenadores y sistemas informticos para
entrenamiento.
A continuacin se describen los que han tenido mayor difusin en diferentes
medios.
2.1 Maquina de escribir Perkins Brailler
Figura 01: Maquina de escritura braille Perkins, modelo: NEW Next Generation.
La Perkins Brailler es una "mquina de escribir braille" con una teclacorrespondiente a cada uno de los seis puntos del braille cdigo, una tecla de
espacio, una tecla de retroceso y tecla para avanzar una lnea. Como una
maquina de escribir manual, tiene dos botones laterales para hacer avanzar el
papel a travs de la mquina y una palanca de retorno de carro sobre las teclas.
Los rodillos que sostienen y hacen avanzar el papel avance tienen ranuras
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diseadas para evitar el aplastamiento de los puntos en relieve de la escritura
Braille.
Aunque la escritura braille fue diseado para que personas ciegas o con
discapacidad visual leyeran, antes de la introduccin de la Perkins Braille, la
escritura braille era un proceso engorroso. Escritores Braille creaban caracteres
braille con un slate y stylus (como el sistema desarrollado por Louis Braille) o
mediante el uso de una de las mquinas de escritura braille complejas, costosas y
frgiles disponibles en ese momento.
El original Perkins Braille fue producida en 1951 por David Abraham (1896-1978),
un maestro de carpintera en la Escuela Perkins para Ciegos. El director de la
Escuela Perkins, Gabriel Farrell, pidi a Abraham que crear una mquina de bajo
costo y confiable para permitir a los estudiantes a escribir ms fcilmente braille.
Farrell y Abraham trabajaron con Edward Waterhouse, que era profesor de
matemticas en Perkins, para crear el diseo de la mquina Braille [8].
Figura 02: Perkins Brailler original.
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2.2 Nela Project
Nela es un programa informtico que ayuda en el aprendizaje de la escritura
usando el cdigo Braille a los nios con discapacidad visual (visin reducida oceguera).
Figura 03: Captura de pantalla del sistema Nela.
Nela es Software Libre (con licencia GNU GPL 3 o posterior): se puede usar,
copiar a otras personas, modificar y distribuir versiones modificadas de forma
gratuita y legal.
Es multiplataforma (funciona tanto en Microsoft Windows como sobre sistemas de
tipo Unix como GNU/Linux) y est internacionalizado (preparado para traducirse a
otros idiomas).
Usando el teclado normal del ordenador, Nela simula una mquina Perkins. El
nio coloca las manos sobre la fila central del teclado, con los dedos ndices sobre
las teclas F y J, que tienen unas marcas en relieve. Si el nio tiene dificultades
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para notar ese relieve, se puede pegar un trozo de fieltro sobre las teclas. Las
teclas SDF y JKL se usan como si fueran una mquina Perkins:
F: punto 1 de la celda Braille
D: punto 2 de la celda Braille
S: punto 3 de la celda Braille
J: punto 4 de la celda Braille
K: punto 5 de la celda Braille
L: punto 6 de la celda Braille
Para escribir una letra en una mquina Perkins, se pulsan simultneamente las
teclas correspondientes a los puntos de dicha letra.
Nela solicita al nio que escriba una palabra, y le comunica si la introduccin ha
sido correcta o no. Dado que el programa est dirigido tanto a nios con baja
visin como con ceguera, la comunicacin se realiza tanto de forma visual como
sonora. Tras la introduccin (correcta o no) en la parte inferior de la pantalla se
muestra la palabra escrita en Braille.
Se puede hacer que vuelva a sonar la palabra solicitada pulsando la tecla Intro
(esquina inferior derecha). El programa introduce automticamente la siguiente
palabra una vez que el nio escribe habitualmente de forma correcta las palabras
presentadas hasta el momento. Las palabras ya vistas seguirn presentndose
ocasionalmente para repasarlas. Cuando se cometa un error en una palabra, sta
ser presentada con mayor frecuencia, para reforzarla. Del mismo modo, las
palabras que no presenten dudas aparecern ms raramente [9].
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2.3 Mountbatten Learning System.
Figura 04: Sistema de aprendizaje Mountbatten.
El sistema de aprendizaje Mountbatten esta diseado para nios que necesiten
aprender braille.
Su funcionamiento es similar a la Perking Brailler, con algunas caractersticas
adicionales como:
- Incluye apoyo auditivo con voz digitalizada y voz sintetizada.
- Funciona como impresora.
- Guardar en una memoria.
- Modo de uso con una mamo.
- Editor de texto (archivos transferibles a pc.
- Conexin a audfonos.
- Conexin para teclado de pc [10].
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2.4 ventajas de nuestro sistema
A continuacin se muestra un cuadro comparativo de los 3 sistemas descritos en
este capitulo y nuestro proyecto.
Equipo o sistema Ventajas DesventajasPerkins Brailler - Escribe Braille
Sistema altamenteprobado
- Sistema profesional,no de entrenamiento.- Solo escritura.- No existeretroalimentacin.- Costo.- Peso
Nela Project - Sistema deaprendizaje.- Sistema en OpenSource.
- Entrenamiento basadoen la escritura.- La forma de escrituraesta basada en laPerkins Brailler.
Mountbatten LearningSystem
- Sistema multifuncional- Sistema deaprendizaje.
- Apoyo Auditivo
- Entrenamiento basadoen la escritura.- La forma de escritura
esta basada en laPerkins Brailler.- Alto Costo.
Entrenador BrailleElectrnico coninterfaz USB deHardware y SoftwareAbierto
- Es un entrenador delectura.- Sistema en OpenSource.- Sistema de bajo costo.
- Apoyo auditivo.
- Consta solo de unacelda Braille.
Tabla 2: Comparativa entre productos
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CAPITULO 3:
DESARROLLO DEL PROYECTO
Con un dispositivo electrnico de bajo costo conectado a una computadora es
posible simplificar y ampliar la enseanza de la lectura del sistema Braille, pero,
Cmo es esto?, en este proyecto tratamos de implementar la enseanza bsica
del braille usando apoyo auditivo, computacional y electrnico, lograremos que el
usuario final en cuestin puedo identificar las diferentes letras del idioma braille as
como poder retroalimentar su aprendizaje por medio de ejercicios de deletreo de
palabras pulsando los botones correspondientes para afirmar o negar la veracidad
de la sentencia que por software se le proporciona.
3.1 VARIABLES DEL SISTEMA
El sistema constara con tres variables de entrada y seis de salida, las tres
variables de entrada son las correspondientes a: dos botones (verdadero y falso) y
al puerto serial de la computadora que es la encargada de la comunicacin del
software con el prototipo.
Figura 05: Diseo del sistema
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Las variables de salida sern las diferentes combinaciones de seis dgitos
necesarios para representar una letra en el idioma braille.
Hay dos tipos de software a escoger: el primario o bsico, que solo desplegar
una letra a la vez, utilizando el apoyo auditivo se escuchara el nombre de una delas letras del alfabeto acto seguido el usuario podr notar que en la salida del
sistema unos actuadores elctricos se accionaran dando paso a precisamente la
letra mencionada en cuestin.
Y el secundario o avanzado el cual har la retroalimentacin del aprendizaje
preguntndole al discapacitado visual si la palabra deletreada es correspondiente
a la palabra proporcionada por el audio del software dndole la opcin de escoger
entre falso y verdadero para la afirmacin que se le presenta de manera auditiva.
3.2 DESCRIPCIN DEL PROYECTO
El objetivo es crear un dispositivo de soporte didctico para el idioma braille
integrarlo a un software gratuito comunicando la computadora con el dispositivo y
utilizarlo para la enseanza del idioma braille.
Consta de una caja rectangular con diferentes orificios (correspondientes al
numero necesario para simular una letra en idioma braille) cada orificio tendr undispositivo electrnico para simular el relieve necesario para la lectura del idioma
braille.
3.3 DISEO DEL PROYECTO
Para dichos relieves necesitbamos un dispositivo que tuviera un mecanismo que
subiera y bajara mediante pulsos elctricos y lo encontramos en unos actuadores
para cerradura de auto.
Escogimos estos ya que son bastantes comunes, fciles d conseguir,
relativamente baratos y por la funcionabilidad que brindan con su poco consumo
de corriente.
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Nos enfocamos a resolver este problema primero ya que sin la parte electro
mecnica tan necesario para nuestro proyecto simplemente no avanzaramos.
Figura 06: Actuadores. Dispositivo inherentemente mecnico cuya funcin es
proporcionar fuerza para mover o actuar otro dispositivo mecnico. La fuerza que
provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: presin neumtica, presin
hidrulica y fuerza motriz. Dependiendo de el origen de la fuerza del actuador se
denomina neumtico, hidrulico o elctrico [11].
Ya teniendo resuelto el qu habramos de controlar? Ahora nos falta el cmo? Yse decidi utilizar la plataforma Arduino para poder controlar nuestras seis
diferentes salidas, nos decidimos por Arduino ya que es un proyecto el cual
queremos se reproduzca fcilmente y ya que el software ser liberado en internet,
el Arduino es mas conocido y usado internacionalmente, de fcil adquisicin y mas
versatilidad en cuanto a funciones y herramientas disponibles para esta
plataforma.
Sistema Open Source. El cdigo abierto se refiere a un programa o software en elque el cdigo fuente (la forma del programa cuando un programador escribe un
programa en un lenguaje de programacin en particular) est disponible para el
pblico en general para el uso y / o modificacin de su diseo original sin cargo
legal o monetario.
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Cdigo fuente abierto o libre se crean
normalmente como un esfuerzo de
colaboracin en el que los
programadores mejoran el cdigo y
comparten los cambios dentro de la
comunidad [13].
Figura 07: Arduino. Arduino es una
plataforma de hardware libre, basada
en una placa con un micro controlador y un entorno de desarrollo, diseada para
facilitar el uso de la electrnica en proyectos multidisciplinarios [12].
Ahora bien necesitbamos subir y bajar el pasador del actuador, o mas biencambiar la polarizacin de entrada para cambiar de estado el actuador, para eso
utilizamos el integrado HL293D conocido mas bien como puente H. Pero debido a
el consumo de corriente por cada actuador de coche que a pesar de no ser
mucha, al tratar de activar mas de 4 actuadores a la vez el consumo de corriente
vendra a sobrepasar el limite que nuestra plataforma Arduino brinda, as que
aparte de controlar el cambio de polarizacin con los puentes H tambin se le
mandara la seales a estos por medio de una seal
pulsada para tener el mxima eficiencia en cuando al
uso de la corriente en nuestro sistema y poder
controlar mas de 4 actuadores la mismo tiempo.
Figura 08: Puentes H. El Puente H es un circuito
electrnico de 6 transistores, 4 tipo NPN y 2 PNP, que
se utiliza para controlar el giro de motores DC
(corriente directa) en ambos sentidos. Estos puedenser diseados para motores de un bajo consumo de
amperios, como para otros ms potentes. El uso de
los puentes H es muy amplio, ya que tambin pueden
controlarse motores desde una computadora u
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ordenador. Tambin pueden disearse puentes H con interruptores, para llevar a
cabo los cambios de rotacin del motor, es decir, hacia adelante y retroceso [14].
Para tener un mejor panorama de como queremos la distribucin de los
dispositivos nos ayudamos con la simulacin en el programa Ares del Proteus dela interaccin entre Arduino y los componentes para controlar los seis actuadores.
El panorama que de la siguiente forma:
Figura 09. Diagrama esquemtico
Teniendo ya la conexin entre todos los dispositivos nos dimos a la tarea de
aplicar nuestros conocimientos acerca del modo pulsado en las seales para
hacer la prueba en un solo actuador logrando un resultado positivo, ahora bien
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pudiendo controlar un actuador ahora se podr implementar la misma lgica para
los dems actuadores.
Figura 10: Probando el sistema en modo pulsado
Programa de testeo de actuador para Arduino usando PWM
/*Prueba de actuadores con puente HL293D
*/
const int MOTOR_POS = 3;const int MOTOR_NEG = 2;
const int TIME_MOV = 110; //Tiempo optimo de movimiento en ms
const int PWM_HOLD = 40; //Fuerza para que se quede arriba sin jalar mucha corriente//120mA con 50 de 255
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
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// Declaracin de Pines
pinMode(MOTOR_POS, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_NEG, OUTPUT);
}
void loop() {
//Subir
digitalWrite(MOTOR_NEG, LOW);
digitalWrite(MOTOR_POS, HIGH);delay(TIME_MOV);
//Sostener con PWM
analogWrite(MOTOR_POS, PWM_HOLD);
delay(2000);
//Bajar
digitalWrite(MOTOR_POS, LOW);
digitalWrite(MOTOR_NEG, HIGH);delay(TIME_MOV);
//Apagar
digitalWrite(MOTOR_NEG, LOW);
delay(2000);
}
Ahora bien ya tenemos la mayora de los elementos para poder construir una
placa controladora de prueba para los seis actuadores, es hora de pasar al diseo
del Shell para el Arduino.
Figura 11: Primeros avances con el circuito
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El diseo resulto ser bastante sencillo pero tuvimos algunos problemas con el
espacio que debera ocupar la placa al integrar todo el sistema esta es la primera
aproximacin de como se vea nuestro primer prototipo que a pesar de trabajar
bien no cumpla del todo con nuestras expectativas.
Figura 12: Primera placa prototipo Braille 1.
Decidimos entonces hacer el diseo en doble capa para minimizar el espacio
utilizado y brindarle algo de elegancia al diseo. Y ya que solo era conectar la
base del arduino con unos puentes H y las salidas a los actuadores el diagram del
PCb quedo de la siguiente manera.
Figura 13. Diseo de PCB
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Aprovechando que en este momento realizo mi residencia en el CINVESTAV tome
de favor la maquina de fresado de placas para elaborar entonces mi proyecto, este
es el resultado.
Figura 14: Segunda placa prototipo Braille 2.
Que esta vez si cumpla con nuestras expectativa de tamao y diseo y nos
dispusimos a integrar los elementos a la placa.
Figura 15: Integracin final de componentes en la PCB.
Se le integrar tambin la comunicacin con una computadora de escritorio para
que por medio de una interfaz grfica y auditiva el usuario final pueda interactuar
con el entrenador didctico.
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Se incorpora tambin la parte del arreglo de actuadores dispuestos de tal manera
que logre emular la disposicin de los puntos necesarios para representar el
idioma Braille.
Figura 16: Integracin del sistema de Braille didctico
Una vez dispuestos ya se puede empezar las pruebas para el sistema completo
para ello elaboramos una pequea interfaz de prueba elaborada en el programa
Visual Basic, el programa muestra cuando el equipo este conectado o mas bien
haya comunicacin con el prototipo adems de desplegar las letras del abecedario
en el orden natural de este, con la opcin de leer cada letra con ayuda de la barra
espaciadora.
Figura 17: Prueba del Interfaz de usuario
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Con cada pulsacin de la barra espaciadora se escucha una voz, que es el apoyo
auditivo, pronunciando precisamente la letra en cuestin y pasando a la siguiente
letra a pronunciar lista para ser escuchada en cuanto pulsemos de nuevo la barra
espaciadora.
Figura 18: Prototipo testeado y funcionando desplegando la letra C en braille.
Se esta usando todos estos elementos de fcil adquisicin para promover el libre
desarrollo de software y hardware, muchos de los software de tipo Open Source
han logrado su xito y reconocimiento de sus creadores debido a la capacidad de
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desarrollo e innovacin en su terreno, nuestro objetivo tambin es lograr crear
conciencia entre los estudiantes del tecnolgico con respecto a apoyar a las
personas con discapacidades permitindole contar con estudiantes
emprendedores que buscan aplicar los conceptos tecnolgicos y cientficos
adquiridos la carrera en pro de la superacin de las personas ms necesitadas.
Desarrollo de la Programacin
Cdigo fuente de como esta compuesto el entrenador braille. Como ya se haba
mencionado este cdigo ser liberado en la red para su total reproduccin o
desarrollo.
Public Class Braille
Dim activeLetter As String
Dim nextLetter As String
Dim str As String
Dim value As String
Private Strt As System.Threading.Thread
Private Sub Braille_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
nextLetter = "a"
If SerialPort1.IsOpen Then
SerialPort1.Close()
End If
Try
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With SerialPort1
.PortName = "COM8"
.BaudRate = 9600
.Parity = IO.Ports.Parity.None
.DataBits = 8
.StopBits = IO.Ports.StopBits.One
End With
SerialPort1.Open()
Catch ex As Exception
MsgBox(ex.ToString)
End Try
'Mostrar conectado
LB_ConnStatus.Text = "Conectado"
SerialPort1.Write("_")
SerialPort1.Write(" ")
Strt = New System.Threading.Thread(AddressOf MyThread1)
Strt.Start()
End Sub
Private Sub LB_ConnStatus_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles LB_ConnStatus.Click
End Sub
Sub MyThread1()
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OutputString()
End Sub
Private Sub OutputString()
If Me.InvokeRequired Then
Me.Invoke(New MethodInvoker(AddressOf OutputString))
Else
' LB.Text = str
End If
End Sub
Private Sub Leer_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Leer.Click
BrailleLeer()
End Sub
Sub BrailleLeer()
activeLetter = nextLetter
LabelLetra.Text = activeLetter
Select Case nextLetter
Case "a"
My.Computer.Audio.Play("wavs/a.wav")
SerialPort1.Write("a")
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nextLetter = "b"
Case "b"
My.Computer.Audio.Play("wavs/b.wav")
SerialPort1.Write("b")
nextLetter = "c"
Case "c"
SerialPort1.Write("c")
My.Computer.Audio.Play("wavs/c.wav")
nextLetter = "d"
Case "d"
SerialPort1.Write("d")
My.Computer.Audio.Play("wavs/d.wav")
nextLetter = "e"
Case "e"
SerialPort1.Write("e")
My.Computer.Audio.Play("wavs/e.wav")
nextLetter = "f"
Case "f"
SerialPort1.Write("f")
My.Computer.Audio.Play("wavs/f.wav")
nextLetter = "g"
Case "g"
SerialPort1.Write("g")
My.Computer.Audio.Play("wavs/g.wav")
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nextLetter = "h"
Case "h"
SerialPort1.Write("h")
My.Computer.Audio.Play("wavs/h.wav")
nextLetter = "i"
Case "i"
SerialPort1.Write("i")
My.Computer.Audio.Play("wavs/i.wav")
nextLetter = "j"
Case "j"
SerialPort1.Write("j")
My.Computer.Audio.Play("wavs/j.wav")
nextLetter = "k"
Case "k"
SerialPort1.Write("k")
My.Computer.Audio.Play("wavs/k.wav")nextLetter = "l"
Case "l"
SerialPort1.Write("l")
My.Computer.Audio.Play("wavs/l.wav")
nextLetter = "m"
Case "m"
SerialPort1.Write("m")
My.Computer.Audio.Play("wavs/m.wav")
nextLetter = "n"
Case "n"
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SerialPort1.Write("n")
My.Computer.Audio.Play("wavs/n.wav")
nextLetter = ""
Case ""
SerialPort1.Write("")
My.Computer.Audio.Play("wavs/.wav")
nextLetter = "o"
Case "o"
SerialPort1.Write("o")
My.Computer.Audio.Play("wavs/o.wav")
nextLetter = "p"
Case "p"
SerialPort1.Write("p")
My.Computer.Audio.Play("wavs/p.wav")
nextLetter = "q"
Case "q"
SerialPort1.Write("q")
My.Computer.Audio.Play("wavs/q.wav")
nextLetter = "r"
Case "r"
SerialPort1.Write("r")
My.Computer.Audio.Play("wavs/r.wav")
nextLetter = "s"
Case "s"
SerialPort1.Write("s")
My.Computer.Audio.Play("wavs/s.wav")
nextLetter = "t"
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Case "t"
SerialPort1.Write("t")
My.Computer.Audio.Play("wavs/t.wav")
nextLetter = "u"
Case "u"
SerialPort1.Write("u")
My.Computer.Audio.Play("wavs/u.wav")
nextLetter = "v"
Case "v"
SerialPort1.Write("v")
My.Computer.Audio.Play("wavs/v.wav")
nextLetter = "w"
Case "w"
SerialPort1.Write("w")
My.Computer.Audio.Play("wavs/w.wav")
nextLetter = "x"Case "x"
SerialPort1.Write("x")
My.Computer.Audio.Play("wavs/x.wav")
nextLetter = "y"
Case "y"
SerialPort1.Write("y")
My.Computer.Audio.Play("wavs/y.wav")
nextLetter = "z"
Case "z"
SerialPort1.Write("z")
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My.Computer.Audio.Play("wavs/z.wav")
nextLetter = "a"
End Select
End Sub
End Class
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CAPTULO 4
MEJORAS FUTURAS Y CONCLUSIONES
4.1 MEJORAS FUTURAS
Al ser solo un prototipo las mejoras en el sistema pueden ser bastantes,
empezando en que se podra implementar el controlador de la placa con un
microprocesador de menor costo utilizando solo lo estrictamente necesario en el
dispositivo entrenador y no con el Arduino en si, ya que se desperdicia el
potencial del mismo (Arduino) que a pesar de ser de relativo bajo costo.
Tambin de manera reciproca aprovechando el potencial del Arduino se podra
mejorar el entrenador braille aumentando la cantidad de celdas utilizables, as
como crear y programar otros botones para alguna funcin en particular del
desarrollador.
Tambin al usar software libre hace que nuestro proyecto se mas robusto en el
sentido de que se puede adaptarse a cualquier posible especificacin, manejo ouso que se le quiera dar. Cualquier mejoramiento en el software tambin es
mejoramiento en el sistema.
En un principio el sistema fue pensado para que funcionara con unos rels
aprovechando el sistema electromecnico que manejan, pero lo cambiamos a
actuadores electrnicos porque tienen mas fuerza y mejor maniobrabilidad y
ahorra tiempo en el diseo tanto de PCB como en el diseo sistema mecnico
para los rels. De igual forma los actuadores de pueden remplazar por algn otroactuador elctrico de menor precio y tamao haciendo el entrenador braille ms
compacto y amigable al usuario.
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4.2 CONCLUSIONES
El alfabeto Braille es el sistema de lecto-escritura especfico para ciegos y
deficientes visuales y su conocimiento es fundamental para su formacin,
desarrollo y autonoma personal y, en consecuencia, es un instrumento importantepara su integracin en la sociedad.
El desarrollo de las nuevas tecnologas, muy basadas en la sntesis de voz va en
detrimento de su uso de manera notable, debido, sobretodo, a que muchos libros
e informaciones son ms fciles de obtener con sistemas electrnicos y ms
transportables. Sin embargo, no son recursos excluyentes sino complementarios:
las nuevas tecnologas facilitan la produccin en Braille, lo incorporan en sus
teclados, existe el braille electrnico (lnea braille. Dado que el alfabeto Braille esel nico sistema de lectoescritura para ciegos es necesario fomentar y
promocionar su aprendizaje y uso y as lo ha explicitado tambin la Unin Mundial
de Ciegos.
Los costos de produccin del Braille electrnico (celdillas Braille) son muy
elevados y esto dificulta su mayor incorporacin en diferentes dispositivos y, en
consecuencia, que su uso sea ms extenso. De todos modos las empresas siguen
investigando en procesos ms baratos y la ONCE ha otorgado algn premio de I +D para impulsar esta lnea de trabajo.
Se observa un cierto debate al entorno de la enseanza del Braille: sobre quin y
cundo debe aprenderlo (grado de resto visual y otras circunstancias), sobre si
quienes lo ensean tienen los conocimientos, perspectiva y conviccin suficientes
y sobre si disponen de mtodos y materiales lo bastante atractivos y motivadores
tanto para la enseanza infantil como de adultos. En este campo las nuevas
tecnologas ofrecen la posibilidad de contar con juegos que resulten motivadores
para aprender a leer el Braille.
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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
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