Diseñan silla de ruedas equipada con visión artificial

El doctor en tecnologías de información y sistemas informáticos por la Universidad Rey Juan Carlos, Ricardo Fuentes Covarrubias, especialista en sistemas inteligentes, desarrolla el proyecto Diseño de algoritmos para el control de dispositivos mediante visión artificial y comando de voz en tiempo real.

El profesor investigador en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad de Colima (Ucol) señaló que modificaron una silla de ruedas para que personas con cuadriplejía puedan operarla mediante movimientos faciales o de cabeza, utilizando módulos de software y hardware, así como algoritmos de visión.

En el proyecto participa además el profesor investigador, Andrés Gerardo Fuentes Covarrubias, de la Ucol; Cristina Conde Vilda, Isaac Martín de Diego y Enrique Cabello, investigadores del Grupo de Reconocimiento Facial y Visión Artificial (FRAV, por sus siglas en inglés), de la Universidad Rey Juan Carlos, de España, así como la empresa colimense SBC Tecnologías, adscrita al Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas (Reniecyt).

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cómo surge este proyecto?

Ricardo Fuentes Covarrubias (RFC): En un principio lo iniciamos con patrocinio del Instituto Colimense para la Discapacidad (Incodis) porque estábamos interesados en apoyar a gente con problemas motrices y a personas parapléjicas, ya que conocimos el caso de un niño de un albergue en Colima, que nació con parálisis cerebral, huesos frágiles y con problemas de dicción. El Incodis nos donó una silla de ruedas eléctrica y funcional y a partir de eso la modificamos para que pudiera ser controlada mediante comando de voz y algoritmos de visión artificial.

La silla tiene manera de controlar algunos aspectos que son críticos como las colisiones o en un momento dado puede interpretar si hay alguna condición de riesgo, en el que el sistema toma el control de la silla. Por ejemplo, si hay un escalón, el programa del software detecta que ahí hay una ausencia de piso firme y se detiene o gira en la condición que considere más viable, ya que está equipada con un arreglo de sensores y un módulo cognitivo que permite a la silla de ruedas tomar decisiones.

Control en tiempo real de una silla de ruedas eléctrica

AIC: ¿Cuáles son los objetivos?

RFC: El objetivo general es controlar en tiempo real una silla de ruedas eléctrica utilizando algoritmos de visión artificial y comando de voz. La silla de ruedas es un agente inteligente que en el caso de la visión artificial, al encontrar la cabeza de la persona que está sentada en la silla, interpreta los movimientos de la cabeza para moverse, pero también si la persona puede hablar, al mismo tiempo que puede interactuar con la visión artificial, puede darle comandos muy concretos mediante la voz.

Uno de los objetivos específicos consiste en probar algoritmos mediante control con visión en personas que tengan problemas de motricidad. Si la silla no recibe una orden de voz para poderse desplazar, ella interpreta lo que tiene que hacer porque fue configurada como un agente inteligente mediante técnicas de biometría informática y visión artificial.

Por medio de la biometría identificamos al dueño de la silla porque se puede configurar para que obedezca solo al dueño de la silla de ruedas. Entonces hay un nivel de seguridad que permite calibrar la silla antes que empiece a ser utilizada. También se puede programar para uso general para que cualquiera que se siente pueda controlar la silla.

La silla de ruedas eléctrica se puede controlar detectando los movimientos de la cabeza y a partir de la segmentación del rostro, ya que el algoritmo principal busca áreas específicas del rostro para delimitar el área de control.

En la silla de ruedas existe una cámara que sirve como videosensor, mientras que una computadora se encarga de procesar la imagen y distinguir algunos rasgos faciales a través de los cuales es posible lograr el control de la dirección de la silla de ruedas. Debido a que para algunas personas cuadripléjicas ni siquiera es posible el movimiento de la cabeza, la cámara procesa los movimientos de la boca, los ojos o las cejas.

Este desarrollo, que inició hace diez años, tiene como función lograr que una persona cuadripléjica pueda tener cierto grado de independencia y poder dirigir una silla de ruedas; por ello, a través de algoritmos de visión artificial, en primera instancia, se identifica un rostro y, posteriormente, algún rasgo del rostro, con el fin de lograr efectivamente el movimiento controlado de la silla de ruedas.

En la parte de comando de voz se puede incluir un filtro que permita identificar el timbre de la persona para que solamente reconozca la voz de la persona que se tenga en el catálogo de reconocimiento, ello como un elemento de seguridad para que no cualquiera le dé una orden a la silla. O también se puede bloquear el sonido externo.

AIC: ¿Me puede hablar del mecanismo de control que se conecta a una computadora?

RFC: Se configuró una computadora para que estuviera montada en la silla de ruedas, en la parte de abajo, a un lado de donde están los motores, para efectos muy particulares. De tal manera que solo corre el software que nosotros le instalamos. Sí tiene un monitor, pero es nada más para efectos de la persona que la esté configurando. Una vez que ya está configurada apagamos el monitor y la silla de ruedas es autónoma, mientras no se termine la energía puede operar de manera independiente.

AIC: ¿Desarrollaron un software en particular?

RFC: Sí, se desarrolló software para la parte de visión artificial y para el comando de voz, así como un software embebido para el control de los motores y para el análisis de los datos recibidos de los sensores de la silla de ruedas. De esta manera, hay tres software desarrollados que aunque son independientes interactúan entre sí con un sistema centralizado.

Buscan modificar el prototipo

Además buscamos conseguir un financiamiento para modificar la arquitectura de la silla porque estamos trabajando con una silla de ruedas con una arquitectura propia y lo que queremos hacer es cambiar toda la estructura y crear una silla de ruedas nueva que se adapte a las necesidades del usuario para que no esté limitado a espacios planos, sino a los de su entorno en particular.

La patente de este prototipo, versión uno y dos, está en proceso de registro. La versión uno incluye los módulos separados de control por comando de voz y por visión artificial, y en la segunda versión se integraron los dos módulos, así como el módulo de sensores y lo que nosotros le llamamos el módulo cognitivo o inteligente, que le permite tomar decisiones a la silla de ruedas.

Fuente: CONACYT.