ES2684592B1 - Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores - Google Patents

Description

DESCRIPCION

Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores.

Sector de la tecnica

La presente invention se encuadra dentro de las areas de ingenierla electronica, telecomunicaciones y tecnologla audiovisual e informatica. Se proporciona un sistema compuesto por hardware y software, que mejora la accesibilidad de las plataformas de aprendizaje a traves de un barrido automatico o manual controlado mediante pulsadores accesibles de utilidad en el sector de la education a distancia, especlficamente para personas con discapacidad motriz.

Estado de la tecnica

La accesibilidad es un campo actualmente en desarrollo que esta siendo impulsado por organismos publicos e instituciones debido a una mayor conciencia social del problema existente entre las personas con algun tipo de discapacidad, tambien llamadas con capacidades diferentes. Las nuevas tecnologlas se presentan como un pilar fundamental en el desarrollo de nuevos dispositivos y aplicaciones que ayuden a cubrir las necesidades de este colectivo. Un obstaculo en la evolution de la accesibilidad es la existencia de un gran abanico de tipos de discapacidad que son desconocidas y dificultan su clasificacion y analisis.

Hoy en dla el ordenador juega un papel preponderante en muchos entornos de nuestra vida como por ejemplo el trabajo y la educacion. En el ambito del uso del ordenador, las discapacidades de vista y oldo son las mas conocidas y estudiadas, y por tanto, son las mas avanzadas en cuanto al desarrollo de aplicaciones que ayuden en la utilizacion de los dispositivos electronicos. Por el contrario, las tecnologlas orientadas a las necesidades de las personas con discapacidades motrices, sufren un estancamiento, lo cual conlleva la imposibilidad del uso del ordenador debido tanto a la rigidez del diseno de teclados y ratones, como a la inmadurez de las aplicaciones existentes.

A continuation se destacan los siguientes dispositivos y tecnologlas destinados a facilitar la utilization del ordenador a personas con diferentes capacidades motrices. En el ano 1996 se construyo un sistema de pantalla tactil para personas con discapacidad que proporciono multiples vlas de comunicacion configurando la pantalla segun sus necesidades personales, US 6049328A. En el ano 2000 se desarrollo un interface hombre-maquina que facilito la comunicacion con una variedad de dispositivos electronicos mapeando sus controles convencionales a una lista virtual, cuyos elementos pueden ser seleccionados a traves de botones “arriba” y “abajo”, US 6624803A. En 2001 se construyo un emulador de diferentes tipos de interfaces como teclado, raton, pantalla tactil, etc. para facilitar el acceso a los ordenadores de las personas con problemas motrices, ES 2212694 B1. Posteriormente se trabajo sobre un dispositivo que permitio al usuario controlar equipos como un ordenador o una silla de ruedas mediante la detection del movimiento de la cabeza, WO 2007082969 (A1). En 2009 se diseno un periferico para ordenador dirigido a amputados de la extremidad superior media [Maradei, M. F., Maldonado, F., & Gomez, C. A. (2009). Aplicacion de la ergonomla en el desarrollo de un periferico de entrada y control de datos para discapacitados. Revista UIS Ingenierias, 8(1)].

Muchas personas con diferentes capacidades motoras poseen cierta movilidad relativa, de forma que, aunque se hace diflcil la pulsation sobre una pantalla tactil, la action conjunta de un barrido y un sistema de pulsadores ofrecerlan una buena solution para la interaction con el ordenador y aplicaciones informaticas.

Algunos trabajos a nivel institucional, donde se aporta information a los centros educativos para la aplicacion de distintas tecnicas en la asistencia a alumnos con discapacidad motriz, son por ejemplo: "La inclusion de TIC en escuelas para alumnos con discapacidad motriz” [Zappala, D., Koppel, A., & Suchodolski, M. (2011). Inclusion de TIC en escuelas para alumnos con discapacidad visual. Buenos Aires, Argentina: Ministerio de Educacion de la Nacion. ] e “Intervention educativa en el alumnado con discapacidad fisica” [Lopez, M. T. F. Intervention Educativa en el alumnado con discapacidad flsica].

Description de la invention

En la actualidad los estudiantes con problemas de movilidad no pueden acceder al material docente publicado en las plataformas de aprendizaje, debido a su imposibilidad para manejar el raton y/o teclado convencionales.

La presente invention se refiere a un sistema ergonomico adaptado a las necesidades de las personas con capacidad funcional motriz reducida, consistente en la creation y control de un barrido aplicado a una plataforma de aprendizaje. Este sistema permite a los estudiantes con estas caracterlsticas acceder al menu ofrecido por la plataforma, permitiendoles alcanzar la information mediante la utilization de dos tipos distintos de botones virtuales o pulsadores:

1. Pulsadores: se trata de tres pulsadores flsicos que conforman el acceso adaptado a la ergonomla del estudiante, puesto que pueden ser presionados facilmente. Permiten el desplazamiento por el menu ofrecido por la plataforma de aprendizaje y el acceso a sus distintas opciones.

2. Botones virtuales: son aquellos que aparecen en la pantalla del ordenador y ofrecen la configuration de caracterlsticas tales como la velocidad de barrido y la activation o desactivacion del sonido.

El sistema ofrece la posibilidad de ejecutar el barrido en modo automatico o manual y esta formado por una parte hardware y una parte software.

La parte hardware esta formada por dos elementos: un sistema de pulsadores (1.1) y un adaptador (1.7) que recibe los datos del sistema de pulsadores y los adapta al ordenador. El sistema de pulsadores esta formado por una carcasa (1.1), tres pulsadores (1.2, 1.3, 1.4, 2.6), tres leds (2.7), un sensor de luz (1.5, 2.8), un interruptor (1.6, 2.2) y un interfaz de carga de baterla (1.9, 2.9). Para su construction se han utilizado 3 pulsadores suficientemente grandes que permitan ser pulsados con facilidad. En el interior de la carcasa se aloja una tarjeta controladora del sistema, donde se han montado los siguientes elementos hardware: un microcontrolador (2.3), un transceptor de radiofrecuencia (2.4), una antena (2.5) y una baterla (2.1). Este sistema recoge las pulsaciones realizadas por el estudiante y envla la information al adaptador (1.7) para su transmision al ordenador. Para ello dispone de un modulo de comunicacion inalambrica que posibilita la interaction con el ordenador sin necesidad de cable. Ademas, el sistema detecta el nivel de luz ambiental mediante un sensor (1.5, 2.8), y, en caso de que esta baje de un nivel determinado, se iluminaran los pulsadores (1.2, 1.3, 1.4, 2.6). Por otro lado, el adaptador (1.7) esta formado por una antena (3.6), un transceptor de radiofrecuencia (3.5), un microcontrolador (3.4), una interfaz flsica (por ejemplo USB) (1.8, 3.1), un controlador USB (si este fuera el caso) (3.3) y un conversor de corriente continua (3.2). El adaptador recoge la information enviada por el sistema de pulsadores y la adapta y envla al ordenador, de forma que pueda ser utilizada por la plataforma de aprendizaje.

La parte software consiste en un plug-in organizado en tres bloques codificados en HTML, JavaScript y PHP, que se encargan de gestionar el area de configuration del barrido (4.2) e interaction en la pantalla del ordenador (4.1) y el lanzamiento del barrido automatico, controlar y ejecutar las acciones de los pulsadores e integrarlo en el entorno online de aprendizaje, respectivamente.

De acuerdo con el aspecto hardware de la invention:

1. El sistema de pulsadores presenta las siguientes caracterlsticas:

- El sistema se alimenta con una baterla recargable (2.1).

- Un interruptor permite el apagado cuando no se le vaya a dar uso (1.6, 2.2).

- Los pulsadores disponen de iluminacion. Un sensor de luz (1.5, 2.8), conectado al microcontrolador (2.3), monitoriza periodicamente el nivel de luz ambiental y enciende los leds (2.7) de los pulsadores (2.6) en caso de que la luz ambiente baje de un umbral establecido. Ademas, si no ha habido cambios en los pulsadores durante un tiempo determinado, los leds se apagan hasta que, bajo condiciones de poca luz, se vuelvan a activar.

- Con el objetivo de ahorrar energla el microcontrolador (2.3) se encuentra habitualmente en estado dormido, del que despierta periodicamente para leer el estado de los pulsadores (2.6) y la information proporcionada por el sensor de luz (2.8), y actuar en casos de cambios de estado.

- En caso de cambio de estado de los pulsadores (2.6), el microcontrolador (2.3) genera y envla el codigo correspondiente al transceptor de radiofrecuencia (2.4). - El transceptor de radiofrecuencia (2.4) al recibir los datos desde el microcontrolador (2.3), los envla al adaptador (1.7) situado en el ordenador mediante comunicacion inalambrica utilizando alguna de las tecnologlas habituales de redes PAN (Redes de Area Personal, Personal Area Network).

- El transceptor de radiofrecuencia (2.4) esta en estado dormido mientras no tenga que transmitir, para ahorrar energla.

2. El adaptador presenta las siguientes caracterlsticas:

- La alimentation del adaptador se extrae de la interfaz del ordenador. Un conversor de corriente continua (3.2) adapta (en caso de que sea necesario) el nivel de tension del ordenador al requerido por el circuito electronico.

- El transceptor de radiofrecuencia (3.5) recibe el codigo de estado de los pulsadores y los envla al microcontrolador (3.4).

- El microcontrolador comunica con el controlador USB (3.3) que se encarga de enviar el codigo de estado de los pulsadores al ordenador mediante la interfaz flsica USB (3.1) o cualquier interfaz que haya sido elegida.

- Los codigos que identifican la pulsation de los pulsadores deben coincidir con los habituales usados por sistemas de raton. De esta forma se consigue que el sistema de pulsadores sea compatible con los botones de alguno de los modelos de raton existentes, con la consiguiente ventaja de ser integrado en otras aplicaciones reutilizando drivers software ya existentes.

De acuerdo con el aspecto software de la invention:

- La plataforma de aprendizaje presenta un area de interaction para la configuration de las caracterlsticas del barrido (4.2) donde el cursor debera estar situado para que la action de los pulsadores tenga efecto.

- Una vez dentro de la plataforma educativa el cursor se encuentra en el area de interaccion (4.2) y el barrido automatico comienza a funcionar por defecto, pasando durante un tiempo determinado por cada option del menu.

- La velocidad del barrido puede configurarse a traves de los botones virtuales situados en el area de configuracion del barrido (4.3).

- Al accionar el pulsador izquierdo (1.2), el barrido automatico se detiene y comienza el modo manual. Una vez en modo manual, al presionar de nuevo este pulsador, el foco de teclado se desplaza hacia adelante (4.5).

- Al accionar el pulsador central (1.3), estando activo el modo manual del barrido, el foco de teclado (4.5) se desplaza hacia atras.

- Al accionar el pulsador derecho (1.4), tanto en modo manual como en modo automatico del barrido, se ejecutara la accion indicada en el menu sobre el que esta situado el foco en el momento de la pulsation.

- Existe la opcion “sonido" consistente en la activation de un pitido cada vez que el foco de teclado (4.5) pasa de una a otra opcion de menu, y en la activacion de otro sonido diferente cada vez que una opcion es seleccionada accionando el pulsador derecho (1.4). Esto es de utilidad para las personas con problemas de vision, pues indica que la accion ha sido realizada. El sonido puede ser activado o desactivado a traves de los botones virtuales situados en el area de configuracion del barrido (4.4).

- La pulsacion conjunta de dos pulsadores situa el cursor en el area de configuracion. Explication de los dibujos

Para completar la description de la invencion y facilitar la comprension de sus caracterlsticas tecnicas se acompana un juego de dibujos, en los que con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra el aspecto externo del sistema de pulsadores, compuesto por una carcasa (1.1), un pulsador izquierdo con luz (1.2), pulsador central con luz (1.3), pulsador derecho con luz (1.4), un sensor de luz (1.5) para medir el nivel de luz que hace iluminarse a los pulsadores y un interruptor para poner en funcionamiento el sistema (1.6). Este sistema comunica por interfaz inalambrico los codigos que identifican el estado de los pulsadores a un adaptador (1.7), que recibe la senal inalambrica y la envla al ordenador mediante conexion por un interfaz flsico USB (1.8) o similar y una interfaz de carga de baterla (1.9).

La figura 2 muestra el esquema de bloques del sistema de pulsadores, que esta compuesto por una baterla recargable que alimenta el sistema (2.1) activando un interruptor (2.2), un microcontrolador (2.3) conectado mediante un bus a un transceptor de radiofrecuencia (2.4) y este a una antena (2.5), los pulsadores (2.6) y los leds (2.7) que iluminan los pulsadores estan conectados a las entradas/salidas digitales del microcontrolador y el sensor de luz (2.8) conecta a una entrada analogica del microcontrolador y una interfaz de carga de baterla (2.9).

La figura 3 muestra el esquema del adaptador que consta de un interfaz flsico tipo USB (3.1) o similar para conectar con el ordenador, conversor de corriente continua (3.2) para adaptar la tension del ordenador con la del sistema electronico del adaptador, circuito controlador de USB (3.3), unido a un microcontrolador (3.4) que recibe los datos de transceptor de radiofrecuencia (3.5) y los envla al controlador de USB. El transceptor de radiofrecuencia tiene una antena (3.6) .

La figura 4 muestra el interfaz del sistema de barrido visualizado en la pantalla del ordenador, el cual consta de la zona de interfaz de usuario (4.1) de la aplicacion con los contenidos multimedia y los controles habituales de dicha aplicacion, el area de configuration del barrido (4.2) , que contiene botones de regulation de velocidad del barrido (4.3), boton de activacion/desactivacion de sonido (4.4) y foco activo de teclado (4.5), que indica donde esta detenido el barrido en un momento determinado.

Ejemplo de realization de la invention

En este ejemplo se describe la forma de utilization de la invencion sobre una plataforma de aprendizaje Moodle donde ha sido previamente instalado el plug-in software. La interfaz flsica (1.8) elegida para la conexion del adaptador (1.7) es USB.

En una aplicacion tlpica de la invencion los estudiantes deben registrarse en la plataforma Moodle, o si ya lo estuvieran, deben iniciar sesion con su usuario y contrasena (4.1). Una vez dentro de la plataforma el barrido automatico comienza a funcionar por defecto. Esto implica que el foco de teclado (4.5) se desplazara por todas las opciones del menu parando en cada una un tiempo determinado, lo que constituye la velocidad de barrido.

Si el estudiante desea aumentar o disminuir la velocidad de barrido puede hacerlo pulsando los botones “+” / “-“ (4.3) del area de configuracion del barrido (4.2). Tambien puede activar o desactivar la option “sonido” pulsando el correspondiente boton (4.4). La option “sonido” consiste en la activation de un pitido cuando se mueve el foco de teclado (4.5) y en la activacion de un pitido diferente cuando se accede a una de las opciones del menu.

Si el estudiante desea acceder a una de las opciones del menu, por ejemplo entrar en uno de los cursos, debe esperar a que el foco de teclado (4.5) se encuentre sobre el curso deseado y pulsar, en ese momento, sobre el pulsador derecho (1.4).

Ademas existe la posibilidad de cambiar el modo de barrido a modo manual. Para cambiarlo el estudiante debe presionar el pulsador izquierdo (1.2). En ese momento el foco de teclado se queda parado y podra ser desplazado mediante los pulsadores (1.2, 1.3). El pulsador izquierdo (1.2) mueve el foco de teclado hacia adelante y el pulsador central (1.3) hacia atras. La action de seleccionar una opcion se realiza, al igual que en modo automatico, mediante el pulsador derecho (1.4).

Si la luz ambiental disminuye, se iluminan los pulsadores (1.2, 1.3, 1.4) automaticamente. El estudiante dispone de un interruptor (1.6) para apagar los pulsadores en caso de que no vaya a utilizarlos. No obstante, si el sistema no detecta actividad entra en modo ahorro de energla.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores en el que:

- Los estudiantes con problemas motrices pueden acceder al contenido educativo en una plataforma de aprendizaje a traves de la accion conjunta de un barrido (4.5) y tres pulsadores (1.2, 1.3, 1.4) que sustituyen al raton tradicional.

y que esta compuesto por:

- Sistema de pulsadores que constituye la interfaz flsica de control por parte del estudiante. Consta de tres pulsadores (1.2, 1.3, 1.4, 2.6), tres leds (2.7), carcasa (1.1), interruptor (1.6, 2.2), sensor de luz (1.5, 2.8), interfaz de carga de baterla (1.9, 2.9) y una tarjeta hardware donde se montan los siguientes componentes: transceptor de radiofrecuencia (2.4), antena (2.5), baterla recargable (2.1) y microcontrolador (2.3).

- Adaptador (1.7) para adaptar los datos recibidos del sistema de pulsadores al ordenador. Consta de transceptor de radiofrecuencia (3.5), antena (3.6), microcontrolador (3.4), interfaz flsica (1.8, 3.1), controlador de interfaz flsica (3.3) y conversor de corriente continua (3.2).

- Plug-in software que gestiona el barrido automatico o manual (4.5) y la ejecucion de las acciones especificadas por el estudiante a traves de los pulsadores (1.2, 1.3, 1.4). Consta de tres bloques: PHP, JavaScript y HTML.

2. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el microcontrolador del sistema de pulsadores (2.3) se encuentra en estado dormido del que despierta periodicamente para leer el estado de los pulsadores (2.6) y la information proporcionada por el sensor de luz (2.8), y se conecta a los siguientes componentes:

- Transceptor de radiofrecuencia (2.4) mediante un bus.

- Pulsadores (2.6) y leds (2.7) mediante las entradas/salidas digitales.

- sensor de luz (2.8) mediante una entrada analogica.

- Interruptor (2.2) en serie con la baterla (2.1) y con las entradas de alimentation del microcontrolador y del transceptor de radiofrecuencia.

3. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por los siguientes sistemas de ahorro de energla:

- Interruptor (1.6, 2.2) que permite el apagado del sistema.

- Estado dormido del microcontrolador (2.3) y transceptor de radiofrecuencia (2.4) en periodos programados y hasta la reception de datos respectivamente.

- Apagado automatico de los leds (2.7) de los pulsadores (2.6) si no se registra actividad.

4. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por la medicion periodica del nivel de luz ambiental por parte del microcontrolador (2.3) mediante la lectura de un sensor (2.8) y la detection del umbral de luz que determina la activacion/desactivacion de los leds (2.7) .

5. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun la revindication 1, caracterizado porque el microcontrolador (3.4) del adaptador (1.7) se conecta con un transceptor de radiofrecuencia (3.5) y con un controlador de interfaz flsica (3.3) tipo USB o similar. La alimentation del sistema se realiza mediante un conversor de corriente continua (3.2) que toma la alimentacion de la interfaz flsica (3.1) y alimenta al controlador de interfaz flsica USB (3.3), al microcontrolador (3.4) y al transceptor de radiofrecuencia (3.5).

6. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun las reivindicaciones 1, 2, 3 y 5, caracterizado porque el microcontrolador del sistema de pulsadores (2.3) envla al transceptor de radiofrecuencia (2.4) el codigo de estado de los pulsadores cuando se produce un cambio de estado. A su vez, este comunica via inalambrica con el transceptor de radiofrecuencia (3.5) situado en el adaptador (1.7) utilizando la tecnologla habitual de redes PAN para el envlo de dichos codigo. El transceptor de radiofrecuencia (3.5) del adaptador (1.7) envla esta information al microcontrolador (3.4) para su envlo al ordenador a traves del controlador de la interfaz flsica (3.3). Ambos transceptores de radiofrecuencia (2.4, 3.5) tienen conectada una antena (2.5, 3.6).

7. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun las reivindicaciones 1, 2, 5 y 6, caracterizado porque los pulsadores realizan las siguientes tareas:

- Pulsador izquierdo (1.2): gestiona el cambio de modo del barrido de automatico a manual y viceversa y desplaza el foco de teclado (4.5) hacia adelante si el modo manual esta activo.

- Pulsador central (1.3): desplaza el foco de teclado (4,5) hacia detras si el modo manual esta activo.

- Pulsador derecho (1.4): accede a la option del menu que esta activa por el foco de teclado (4.5) en el momento de la pulsation.

8. Sistema de control de barrido para una plataforma de aprendizaje mediante pulsadores, segun las reivindicaciones 1,2, 5, 6 y 7, caracterizado por:

- Posibilidad de configuration del barrido como automatico o manual y del movimiento del cursor al area de configuracion (4.2) mediante cualquiera de los pulsadores.

- Posibilidad de configuracion de la velocidad del barrido y de la activation o desactivacion del sonido a traves de los botones situados en la zona de configuracion del barrido (4.3, 4.4).