1. Descripcion general
Los objetos inteligentes son dispositivos diseñados para monitorear patrones de comportamiento e interacciones físicas durante la ejecución de tareas ADL que permiten ayudar en la recuperación de personas con movilidad reducida o problemas cognitivos derivados de afecciones como el ictus o infartos cerebrales. El diseño propuesto para estos dispositivos es un cubo, aunque puede adaptarse a diferentes formas según las necesidades específicas de cada tipo de rehabilitación.
Cada cara del objeto inteligente está equipada con una forma geométrica iluminada por un LED RGB, lo que permite ofrecer retroalimentación visual. En una de las caras del cubo, se encuentra un altavoz y un interruptor que permite encender y apagar el dispositivo. Por otro lado, en una cara adicional se incluye una hendidura tipo USB mini que permite cargar el dispositivo de manera sencilla.
El objeto inteligente está configurado para leer el giro en los tres ejes (X, Y, Z), así como las aceleraciones en los tres ejes, lo que lo hace altamente sensible a los movimientos y permite su uso para ejercicios de rehabilitación motriz y control motor. Este dispositivo puede utilizarse con uno o ambos brazos al mismo tiempo, ofreciendo versatilidad para la rehabilitación.
Los componentes principales del objeto inteligente son:
- Sistema de comunicación Bluetooth para comunicación inalámbrica.
- Unidad de medida inercial (IMU) para detectar movimientos y aceleraciones en los tres ejes.
- Sistema MP3 y altavoz para emitir sonidos y retroalimentación auditiva.
- Sistema de vibración para generar estímulos táctiles.
- Sistema de carga mediante una batería recargable que proporciona autonomía al dispositivo.
2. Diseño electrónico
El diseño de las placas se ha realizado utilizando el programa KiCad, teniendo en cuenta los componentes empleados en el objeto inteligente. Para optimizar el espacio y el funcionamiento, se han diseñado dos placas superpuestas que permiten integrar todos los elementos electrónicos necesarios.
A continuación, se presentan los esquemas de conexión de cada una de las placas, detallando la disposición y las interconexiones de los componentes.
Esquema electrico de la placa 1
Esquema electrico de la placa 2
3. Programación
La unidad de lógica central ha sido programada utilizando el entorno de desarrollo Arduino, incorporando todas las librerías necesarias para controlar los diversos componentes del objeto inteligente.
El programa creado en Arduino está compuesto por varias secciones, cada una de las cuales cumple una función específica en el control y gestión de los diferentes módulos del dispositivo:
- Declaración de las librerías utilizadas.
- Declaración de objetos y asignación de pines.
- Inicialización de las comunicaciones.
- Función en bucle encargada de leer datos.
- Función que recoge los datos actuales del objeto.
- Función que realiza las acciones de los comandos.
4. Rediseño – Versión reducida
En las fases iniciales del proyecto, el objeto inteligente presentaba un tamaño considerable y un peso elevado, lo que dificultaba su uso prolongado por parte de los pacientes y limitaba su integración en sesiones de rehabilitación dinámicas. Esta situación suponía una barrera tanto para la comodidad del usuario como para la portabilidad del sistema en entornos domésticos.
Bajo este concepto, se llevó a cabo un proceso de rediseño enfocado en la miniaturización del hardware y la optimización de los componentes electrónicos. Gracias a esta mejora, se ha logrado reducir significativamente tanto el tamaño como el peso del dispositivo, manteniendo todas sus funcionalidades esenciales.
El nuevo diseño no solo mejora la experiencia del usuario, sino que también facilita la implementación del sistema en distintos contextos, permitiendo una mayor flexibilidad en su aplicación clínica y una mejor adherencia por parte de los pacientes.
Objeto inteligente reducido vs Primer diseño de Objeto inteligente
5. Intregación con juegos serios
Como parte del desarrollo del sistema, se ha implementado una serie de juegos serios diseñados específicamente para ser utilizados en combinación con objetos inteligentes. Esta integración permite ofrecer una experiencia interactiva y motivadora en contextos de rehabilitación, promoviendo el compromiso del paciente durante sus sesiones.
Gracias a la tecnología incorporada en los objetos inteligentes, el usuario puede controlar de forma intuitiva un avatar virtual dentro de los juegos, mediante sus propios movimientos físicos. Esta mecánica facilita la realización de ejercicios terapéuticos de manera natural y entretenida, al mismo tiempo que se recogen datos relevantes sobre su rendimiento, progresión y calidad del movimiento.
Juegos serios controlados por el objeto inteligente