Sensores ultrasónicos para no videntes


 


El Dispositivo Treboli.

Nahir Salazar et al.

Universidad Pedagógica Nacional de Bogotá - Colombia.

La percepción y sus carencias en el desarrollo integral humano

Un concepto fundamental del planteamiento piagetiano es el de movimiento; a partir de esa posibilidad el ser humano puede estructurar su inteligencia; sin embargo, existen hombres que tienen la movilidad restringida por diferentes causas que pueden ser de origen sensorial o físico, tal es el caso de personas ciegas, sordociegas o con parálisis cerebral. Las restricciones en la movilidad generan estados de gran conflicto emocional; a pesar de querer desplazarse, las condiciones de deficiencia motora o sensorial impiden o limitan la satisfacción de ese deseo, con lo cual se afecta tanto la imagen de sí mismo como las oportunidades para estructurar el mundo. Ahora bien, contrario a lo que sucede en personas con parálisis cerebral, la causa para las restricciones en la movilidad de los sujetos ciegos o sordociegos está en la ausencia de visión más que en compromisos del sistema neurológico. La persona ciega, aunque puede caminar, siente inseguridad y temor de desplazarse, con lo cual, además de afectarse su capacidad para establecer relaciones con los objetos, afecta también su capacidad de representación mental del espacio; "la noción de objeto es correlativa a la organización del campo espacial en sí mismo", Piaget.1. La ausencia de visión y de movimiento limita la acción del sujeto en el medio y las oportunidades de realizar acomodaciones visuales como seguir movimientos de traslación, encontrar la posición de los objetos y evaluar distancias en profundidad; las dificultades de relación con el medio, sumadas a una baja estimulación, de parte de quienes le rodean, tiene efectos negativos en la construcción de conceptos espaciales, lo cual se origina desde la tierna edad por la demora en descubrir la permanencia de los objetos, en diferenciar sus movimientos de los característicos de las cosas y en representar sus propios desplazamientos. Estas son, según Piaget2, condiciones básicas para que el hombre pueda construir los conceptos de espacio topológico, proyectivo y euclidiano. Entonces, parte fundamental del proceso de educación o rehabilitación de quienes tienen este tipo de limitaciones de orden motor o sensorial es la promoción de la movilidad y la orientación. Afortunadamente, hoy, desde las tecnologías de apoyo se intenta una mayor comprensión de la fenomenología propia de cada discapacidad para realizar sobre este fundamento el disño y producción de ayudas compensatorias. Tal es el caso de los sensores para estimular y orientar a la persona ciega o sordociega en sus desplazamientos, o los carros y sillas adaptadas para las personas con parálisis cerebral u otro tipo de problema motor; así mismo lo son las ayudas para fomentar la manipulación del medio o elevar la capacidad comunicativa con sus congéneres. En la actualidad se habla de la movilidad alternativa y esto es ya un avance significativo para entender tanto las implicaciones que ese concepto tiene en la comprensión de la manera como ella puede ser estimulada de acuerdo con las características de cada discapacidad, como sobre la trascendencia de su desarrollo para la constitución del sujeto social, ya que es a través de la movilidad que el hombre puede estructurarse socioafectiva y cognitivamente. Por mucho tiempo, los estudios sobre movilidad en buena medida fueron orientados a la problemática de la persona invidente adulta, siendo su principal objetivo dotarlo de instrumentos y técnicas para movilizarse, más que propender por la investigación sobre la forma como éste, desde sus primeras etapas, construye representaciones del espacio. Las investigaciones sobre la representación espacial en personas invidentes están orientadas a identificar la manera como esta privación sensorial visual afecta o limita la capacidad para la formación y estructuración de conceptos. En este sentido, vale la pena retomar planteamientos de algunos autores, como Barry y Piaget quienes, respecto de la ceguera, analizan los efectos negativos que tiene para el desarrollo conceptual la deficiente o nula acción sobre los objetos, debido a que si no los toca y explora por medios táctiles difícilmente puede hacer inferencias sobre sus propiedades y establecer relaciones, comparaciones y abstracciones. Pero, además del estudio, en este tipo de población surgen interrogantes respecto de las representaciones del niño con parálisis cerebral o con cualquier otra deficiencia motora; un niño afectado gravemente de parálisis cerebral tiene también dificultades en la representación del espacio debido a los problemas de movilidad y de manipulación; es bien sabida la importancia que tiene la movilidad en todo el proceso de desarrollo humano. Algunos estudios realizados por Fraiberg3 demuestran cómo el retraso locomotor de chicos invidentes tiene origen en la secuencia de desarrollo mano-oído. Las personas con necesidades especiales de orden motor, visual o visual-auditivo viven en estados de privación sensorial: el ambiente se torna rutinario y asídeben pasar largas horas, debido a que el control de éste no depende de ellos sino de quienes les "cuidan", con lo cual se restringen las oportunidades para explorar, tocar, oler, es decir, para encontrar riqueza y variedad de estímulos que les permitan conocer, relacionar y hacer inferencias. En el caso de estas poblaciones, existen menos opciones para el desarrollo de la correspondiente coordinación oído-mano u ojo-mano, vitales para establecer relaciones y conceptos espaciales. Particularmente, en el caso de sujetos ciegos, la perturbación sensorial impide desde el principio la adaptación de los esquemas senso-motores y retrasa su coordinación general; las coordinaciones verbales no bastan para compensar ese retraso siendo necesario todo un aprendizaje de la acción para llegar a la constitución de operaciones comparables a las del vidente, (Piaget)4. Niños invidentes cuyo proceso de socialización se ha producido en entornos y contextos culturales pobres han presentado graves dificultades en el seguimiento de instrucciones, además de una marcada tendencia a utilizar expresiones verbales ecolálicas y a mostrarse indiferentes tanto a los objetos como a los sonidos provenientes de ellos y al mundo en general. Es decir, si a la deficiencia se le suma el ambiente empobrecido se limita la oportunidad de experimentar con los objetos y, luego, imaginarlos cuando no están presentes; por tanto, se retrasa la capacidad para percibir y para representar. En este sentido, Piaget e Inhelder (1967)5 plantearon lo importante que resulta el proceso perceptivo para alcanzar el concepto de espacio, concepto que se desarrolla más lentamente que la percepción de espacio. Por otra parte, Ochaita6 estudia la incidencia de la información que entra por vía táctil o cinestésica en la formación de conceptos espaciales; sus trabajos se soportan en los procesos que debe seguir el ser humano para elaborar conocimiento sobre los espacios topológico, proyectivo y euclidiano; además de estudiar el papel del desarrollo intelectual en estos procesos. Sobre este fundamento, el interés de Ochaita ha sido conocer la forma y las estrategias seguidas por las personas invidentes en la solución de problemas de contenido espacial. Para el análisis de este tipo de problemas ha utilizado pruebas de orientación en niñosciegos respecto de posiciones horizontal, vertical y oblícua, además del análisis sobre la coordinación de perspectivas y sobre problemas de razonamiento en forma de silogismos lineales, de localización de lugares topográficos y del problema euclidiano de la medida espontánea. Como resultado de estas experiencias, podemos concluir que los problemas de conocimiento espacial, incluso los proyectivos, son comprendidos y resueltos por los niñossiempre y cuando se les ofrezca la oportunidad de manipular materiales y se les brinde una adecuada información y explicación del problema.

Las ayudas técnicas como puente entre la persona y el entorno

Las tecnologías de apoyo se convierten en mediadoras entre el ambiente y la persona en cuanto que sirven para estimular desde la infancia procesos básicos de movilidad, de manipulación, de orientación y de comunicación. Bower (1977)7 estimuló mediante la guía sónica la tendencia en los bebés para alcanzar objetos; las ondas emitidas por el dispositivo les permitió aprender a interpretar los ecos reflejados y deducir la presencia de juguetes, su distancia y tamaño. Ello deja ver la importancia que adquiere el sonido para los bebés invidentes puesto que sólo a través de él pueden identificar los objetos e incentivarse por el movimiento. De acuerdo con Lewis, debe proporcionárseles opciones de tipo auditivo y táctil con lo cual logran mejorar la capacidad de almacenamiento e integración de la información; de hecho, es más complejo el proceso de representación puesto que al "no ver" a través del sentido de la vista las construcciones que hacen son más difíciles de elaborar con respecto a sus características físicas. Además, se complican en el establecimiento de las relaciones entre la realidad real y la realidad virtual, producto de su imaginación y fantasía. Los estudios de Lowenfeld y Happman demuestran la importancia de que los niños invidentes exploren entornos concretos y se les estimule en el desarrollo de conceptos básicos como distancia, dirección y cambios ambientales. Sin embargo, las observaciones hechas por Fraiberg y Adelson dejan ver la poca motivación de los niñosciegos para desplazarse o moverse en el espacio debido a la falta de estímulos visuales, por lo que debe ser fomentada la capacidad de movimientos autoiniciados con lo cual logran descubrir fuentes sonoras y desarrollar a través de todo un complejo proceso el "sentido de obstáculo", es decir la capacidad de diferenciar las variaciones que sufre el sonido al chocar con los objetos que encuentra en el medio ambiente.

Problemas de la percepción asistida para orientación y movilidad

Hemos visto cómo las deficiencias perceptivas limitan no solo el mundo de las acciones inmediatas sino también y de un modo determinante el desarrollo humano en su más amplio sentido. Por este motivo la percepción asistida, esto es, utilizando ayudas técnicas, tendrá una mayor potencialidad si se incorpora en la infancia a las actividades diarias, pudiendo así el niño desarrollar, tal como se ha comentado, sus propios mecanismos de estructuración de la información y su correlación con el entorno (ALMAZAN8). De la amplia problemática que plantea este tema, nuestros trabajos se han centrado principalmente en los problemas directamentente relacionados con la locomoción, especialmente de la población ciega. La locomoción, que podríamos asimilar a un término más amplio como navegación, comprende basicamente los conceptos de orientación y movilidad, incluyendo aspectos de locomoción en sí mismos, relacionados con el propio movimiento, y sobre todo de percepción. Matizando las definiciones de Foulke9, la movilidad se centra en la realización de movimientos través del entorno que posibiliten el logro de un objetivo determinado, mientras que la orientación supone el conocimiento suficiente y en cada momento de la posición espacial de la persona respecto al objetivo para que este pueda ser alcanzado. Estas dos actividades plantean dos formas complementarias de actuación. La primera de ellas es de tipo local y relativo en el sentido de considerar los problemas de irregularidades o accidentes de suelo y obstáculos para ejecutar los movimientos inmediatos; la segunda, de caracter global y más absoluto, trata de la definición de trayectorias con la selección de caminos evaluando factores como distancia y seguridad. Las acciones de percepción son de primera importancia al ser por las que la persona adquiere el conocimiento del entorno en sus distintas facetas. La visión en este sentido tiene un papel preponderante, aunque es preciso considerar la percepción natural como un proceso integrado por el que en este caso, tal como se ha apuntado con anteriorida, intervienen también otros estímulos sensoriales a través del sentido vestibular, de sensaciones ligadas al movimiento (balanceo, deslizamineto, aceleración, etc) y del cinestésico, de caracter propioceptivo (Paulsen). Los sistemas sensoriales nacen como ayudas técnicas a la percepción natural. En este sentido nos referimos a la percepción asistida y en general a la percepción artificial que abarca las siguientes fases: captación de información y excitación previa en su caso, conformación y depuración, extracción de características, interpretación y comunicación. Las etapas intermedias constituyen el procesamiento de la información adquirida para su presentación final. Ello se realiza mediante los modelos previamente definidos tanto de los objetos del entorno a identificar como de las tareas a realizar, ejecutandose en computadores, DSP o similares. Los problemas más arduos son sin duda los relacionados con el mundo exterior, esto es, los de captación y comunicación. En lo referente a la comunicación se están empleando canales que utilizan las capacidades sensoriales alternativas. En este sentido, sin embargo, la visión sobre todo presenta grandes problemas de emulación particularmente en los aspectos de representación física de la información captada por medios artificiales (cámaras CCD, láser...). En efecto, dada la alta densidad de datos adquiridos y la estructura espacial de los mismos es muy difícil formalizar una representación por canales de naturaleza esencialmente serie como es el auditivo, muy simple por otra parte de excitar por medios acústicos. Otras vias alternativas se están investigando, destacando entre ellas los llamados sistemas sustitutorios de la visión ya sean por estimulación electrodérmica SESV (Smith Kettlewell) o táctil TVSS (Bach y Rita, Palacz, Kurcz, Craig, Collins, Gibson) en los que se emplean dispositivos matriciales de representación asociados a técnicas concentración y partición de la información tales como TDM (multiplexado por división temporal). Finalmente, en la actualidad se desarrollan también dispositivos descriptores que, partiendo de la información captada por cámaras de visión generan información verbal del contenido de la escena usando como interfases sintetizadores de voz (Deering). Todos estos trabajos son de un gran interés para el investigador y algunos, prometedores para los usuarios. No obstante, el estado actual de la técnica presenta importantes problemas para la consecución de sistemas de alta densidad de información por las limitaciones en cuanto a portabilidad, dinámica de detección, requerimientos energéticos asícomo de fiabilidad en los mismos. En el aspecto de captación se han elaborado numerosos sistemas relacionados con la orientación y la movilidad, pudiendo distinguir dos tipos de enfoques según el ámbito de captación: locales y globales. Los primeros, detectores de obstáculos (clear path indicators) se ciñen a un medio muy próximo estando más relacionados con los problemas de movilidad. Los segundos o de entorno afectan más directamente a aspectos de orientación, estableciendo posibles trayectorias hacia el objetivo. En el primer caso estarían los sistemas basados en ultrasonidos o láser, de corto alcance y haz estrecho (Mowat Sensor, Nottingham Obstacle Detector, Single Object Detector, Laser Cane...), mientras que al segundo grupo pertenecen otros de captación más amplia usando desde US, como el Pathsounder, hasta los sistemas GPS de localización absoluta por satélite y de compás magnético con mapeados de la zona de interés. A pesar de todos estos esfuerzos un número muy bajo (inferior al 25 %) incluso de la población ìprivilegiadaî que ha podido ser entrenada con alguno de estos dispositivos lo utiliza al menos ocasionalmente (Blasch y Long). 

El sistema de detección combinada TREBOL.

Las alternativas de captación desarrolladas, según se ha indicado anteriormente plantean además de problemas de coste, ergonómicos y sobre todo de fiabilidad un problema de dualidad con las limitaciones consiguientes de uno u otro tipo de dispositivos. En la génesis del sistema TREBOL, dentro del proyecto CYTED Nuevas Tecnologías para la Autonomía Personal de los Discapacitados (Ceres10), planteamos un intento de establecer una solución simple y por tanto económica y fiable que presentara una combinación tanto como detector de obstáculo como de percepción somera del entorno por localización de referencias para ayuda a la orientación. Así, una vez seleccionado el principio ultrasónico con la técnica pulso-eco como el más adecuado, se configuró el sistema disponiendo un frente central de detección y dos laterales a izquierda y derecha con los fines anteriormente apuntados (Ceres). Este dispositivo está constituido por un cabezal sensor colocado a la altura del pecho y una unidad electrónica que a modo de petaca se suspende del cinturón y que realiza las funciones de excitación, recepción, procesamiento y comunicación de la información al usuario por señales acústicas convenientemente codificadas. El prototipo realizado (Ceres11), tras las pruebas de laboratorio, fue evaluado por presonal especializado con personas ciegas tanto por la ONCE (Organización Nacional de Ciegos de España) como por la Universidad Pedagógica Nacional de Bogotá. En ambos casos podemos decir que los resultados no fueron en general satisfactorios; presentando algunos aspectos interesantes como era en el caso de entornos sin la existencia de numerosos accidentes (grandes pasillos...). Los problemas principales detectados, además de otros secundarios de naturaleza ergonómica, están relacionados con la excesiva cantidad de información que presentan los entornos normales, tanto domésticos como urbanos, y que captada por el triple sensor y que, incluso tras cierta depuración, es comunicada al usuario produciendo un efecto negativo de saturación. La comunicación es sin duda el punto crítico de este tipo de sistemas.

El sistema TREBOLI.

La definición del campo de detección ha planteado discusiones no solo en nuestro equipo sino en general en la literatura; asíJanson12 reclama el desarrollo de ayudas de mayor alcance, punto que no compartimos en tanto en cuanto no se disponga de un medio potente y operativo de comunicación. Por todo ello y como respuesta a las limitaciones encontradas se ha desarrollado un segundo dispositivo en el que se trata en este caso de reducir la cantidad de información en la fuente, esto es, en la misma captación. Para ello se ha decidido establecer un único sector de detección frontal, de igual modo que otros sistemas existentes, si bien en este caso se introduce la opción al invidente de operar con zonas muy distintas por accionamiento de un pulsador, pudiendo asíoperar ya sea con un lóbulo estrecho para entornos complejos como con otro ancho para ambientes despejados. Esta estrategia se ha conseguido mediante un proceso previo de simulación (Gómez13) que ha determinado un nuevo cabezal sensor con tres transductores en triángulo: dos emisores en disposición horizontal escasamente separados y un receptor central sobre ellos. De este modo se puede discrecionalmente actuar sobre un solo emisor, consiguiendo un lóbulo de detección amplio ,de 60º, suficiente para rastreo del entorno de movimiento. De la misma forma se puede seleccionar actuar sobre ambos emisores simultaneamente con lo que se originan interferencias destructivas laterales en el plano horizontal de ambos campos, eliminando los sectores externos y limitando asíel ángulo de detección a unos 22º. En este caso la captación se restringe al pasillo de avance del ciego, detectando unicamente los obstáculo presentes en el mismo, siendo en cualquier caso 60º el ángulo vertical de detección. Este sistema incorpora un dispositivo vibratil además del acústico como interfase de comunicación. Finalmente ha sido integrado un fotosensor que actúa alternativamente a demanda del usuario como medio de orientación por gradientes de luz, principalmente en ambientes conocidos.

Conclusiones 

El dispositivo TRIBOLI, compacto y más simple que su predecesor ha mostrado resultados positivos en laboratorio. Se espera poder confirmar en breve la validez del sistema en condiciones reales de trabajo, siempre como ayuda y no como sustitución al bastón tradicional, que siendo una verdadera prolongación de los sentidos residuales, constituye la más simple y fiable ayuda técnica para el desplazamiento de los ciegos. Estas aproximaciones presentadas ponen de manifiesto los problemas de análisis y resolución, tan estimulantes como complejos, que plantea el mundo de la Discapacidad. En nuestro caso constituyen dos etapas del camino que hemos tomado entre los muchos y largos que debemos todos recorrer para dar respuesta a las necesidades de autonomía no solo del mundo del ciego sino también desde la perspectiva de las diferentes excepcionalidades. Ello significa que es necesario ahondar en la teoría de la movilidad para esclarecer sus principios fundamentales y asímismo en una colaboración interdisciplinar en el desarrollo de soluciones tecnológicas que cubran los requerimientos de la propia movilidad y no sólo del entrenamiento. 

Bibliografía

1. PIAGET Jean. La Construcción de lo Real en el Niño. Editorial Crítica, Barcelona, 1989.

2. IBIDEM (Piaget J.) La Construcción de lo Real en el Niño. Editorial Crítica. Barcelona 1989. 

3 FRAIBERG S. citado por Palazesi, Margot en: La Necesidad de Programas de desarrollo Motor para impedidos visuales pre-escolares. Publicación del International Council for the Education of the Visually Handicapped. Córdoba, Argentina, 1986.

4 PIAGET Jean. En: HILL, E.W. Orientation and Mobility. American Foundation for the Blind. New York. 

5 PIAGET J., e INHELDER B. La Representación del Espacio en el Niño . citado por: BIRNS, S. Journal of Visual Impairment and Blindness, A.F.B Febrero de 1968.

6 OCHAITA E. EN: Alumnos con Necesidades Educativas Especiales. Editorial Popular, Madrid, 1988.

7. BOWWER T. G. Psicología del Desarrollo. Madrid Siglo XXI, 1983 ;citado por Ochaita E. y Rosa A. en Alumnos con Necesidades Especiales. Editorial Popular, Madrid 1988.

8. ALMAZAN E., CERES R. Entrenamiento Espacial de NiñosCiegos Basado en Técnicas Ultrasónicas. Memorisa del Congreso Iberoamericano de Informática Educativa. Santo Domingo. Junio 1992.

9. FOULKE E. The Cognitive Foundations of Movility. Electronic Spatial Sensing for the Blind. NATO ASI Series Nº 99

10. CERES, R., SALAZAR N., COMINOTTI L. El Sensor Ultrasónico como Potenciador de Procesos Comunicativos en Personas con Limitación Visual. Y Congreso Iberoamericano de Comunicación Alternativa y Aumentativa. Lisboa. Julio 1993.

11. CERES R. TREBOL: Un Sensor Ultrasónico para Ciegos. Investigación y Ciencia. Enero 1996

12. JANSSON G. Funciones de las Ayudas Electrónicas de Desplazamiento, Prresentes y Futuras, para Niños y Adultos Deficientes Visuales. Memorias 6ª Conferencia Internacional de Movilidad. Madrid , Sept. 1991 

13. GOMEZ. Simulador de Emisores Ultrasónicos. Trabajo Fin de Master. Universidad Politécnica de Madrid. Marzo 1996.
 


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