Desarrollo de dos prototipos de juguetes didácticos para trabajar la terapia de integración sensorial en niños con Síndrome de Asperger
Resumen
El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar dos prototipos de juguetes didácticos (cubo interactivo y superficie motriz), que permitan ayudar en la terapia de integración sensorial a niños de 6 a 12 años con Síndrome de Asperger. Mediante la programación de secuencias de colores reflejadas en los prototipos, se busca mejorar el área sensitivo-sensorial y motricidad gruesa de los individuos. Dichas secuencias serán controladas vía Hardware por medio de una aplicación móvil.
Los prototipos se controlan por medio de una aplicación móvil desarrollada en App Inventor, la cual es encargada de enviar las secuencias, para el caso del cubo interactivo y la iluminación de secciones para la superficie motriz. Ésta aplicación móvil permite activar o detener las secuencias, cambiar las secciones de iluminación, así como seleccionar el tipo de color a mostrar. El sistema de control electrónico es realizada principalmente por el microcontrolador 18f4620 el cual, recibe los datos de la aplicación a través del módulo inalámbrico Bluetooth HC-06 y permite que exista una conectividad entre el dispositivo móvil y el microcontrolador, mismas que se encargarán de realizar las secuencias e iluminaciones de las secciones de acuerdo a los datos enviados.
Palabras clave: Aplicación Móvil, Síndrome de Asperger, Juguetes didácticos, Microcontrolador, Sistema de Control Electrónico
Abstract
The main objective of this project is to develop two prototypes of didactic toys that will help in the sensory integration therapy in children between 6 to 12 years old, with Asperger's Syndrome, by means of sequences of colors reflected in the prototypes, allowing the improvement of the sensitive-sensory area and controlled by a mobile application.
The prototypes are controlled by a mobile application created by App Inventor, which is responsible for sending the sequences for the case of the interactive cube and the lighting of the motriz surface sections. This mobile application allows to activate or disactive the sequences, change the lighting sections, as well as select the type of color to be displayed. The electronic control system is mainly carried out by 18f4620 microcontroller, which receives the application data through the HC-06 Bluetooth wireless module and allows a connectivity between the mobile device and the microcontroller, responsible for performing the sequences and illuminations of the sections according to the data sent.
Keywords: Mobile Application, Asperger's Syndrome, Educational toys, Microcontroller, Electronic Control System
Introducción
La Organización Mundial de la Salud (OMS), estima que 1 de cada 160 niños menores de 12 años tienen el Trastorno del Espectro Autista (TEA) en el mundo (OMS, 2016). En Latinoamérica, hay más de 1.3 millones, teniendo una mayor incidencia en niños en comparación con el cáncer y el VIH (UNICEF, 2013).
En México se estima que existen alrededor de 40 mil niños menores de 14 años (INEGI, 2016), pero aun así no se tienen cifras oficiales que nos puedan decir cuántos casos han sido diagnosticados con éste trastorno en nuestro país o cuántos niños existen que aún no cuentan con ese diagnóstico, lo que nos permite ver que la incidencia del trastorno va en aumento.
José Luis Osorio, presidente del DIF Pachuca, señaló que en el estado de Hidalgo hay aproximadamente de 450 a 500 menores autistas (Hidalguense, 2011), esto sin mencionar los posibles casos que aún no se han reportado, debido a la falta de recursos económicos por parte de la familia del infante.
Actualmente se desarrollan nuevas y mejores tecnologías de comunicación tales como Smartphone, Computadoras, etc., pero no así nuevos dispositivos que ayuden como herramienta en el tratamiento de los diversos trastornos médicos que la sociedad pueda padecer.
En los años 50’s María Montessori, desarrolló un cubo visual que tenía la presencia de cuatro colores (Azul, Amarillo, Rojo, Verde), además de diferentes texturas, con las cuales los niños podían trabajar en lo que ella denominada periodos sensibles, éstos son donde los niños pueden adquirir una habilidad con mucha facilidad, refiriendo a sensibilidades especiales que permitían a los niños ponerse en relación con el mundo externo de un modo excepcionalmente intenso (Martínez, 2010). Así mismo estudiantes del Tecnológico de Monterrey campus Guadalajara realizaron un proyecto de un juguete educativo, en donde también y además del uso del cubo visual, emplearon el uso de vibraciones, con las cual se comprobaba que induciéndole movimiento al sistema permitían al individuo desarrollar su área sensitivo-sensorial (Ludaby, 2014).
Metodología
Para la realización del proyecto, se identificaron las principales áreas de conocimiento abordados para resolver la problemática. Considerando lo anterior, se proponen tres módulos principales: Software, Hardware y Diseño Estructural. La Figura 1 muestra cómo se interrelacionan las diferentes disciplinas en base a las actividades planificadas.
Figura 1 .-Interacción entre áreas de conocimiento. (Fuente: elaboración propia)
Descripción funcional de cada módulo:
- Recolección de Información: Consulta bibliográfica sobre el tema de investigación, principalmente del aspecto del trastorno de espectro, apoyándose de diferentes artículos científicos, acudiendo con los expertos en el tema (Terapeutas, Psicólogos, etc.).
- Elección de los Materiales: Selección de componentes a emplear en el proyecto, se eligen los componentes que cumplan con las características que ayuden al desarrollo del proyecto de investigación.
- Programación en MikroC: Programación de las secuencias que contendrán los dispositivos (las secuencias se explicarán a detalle en el Modulo de Software), desarrollado con el programa MikroC.
- Desarrollo de la Aplicación en App Inventor: Desarrollo de la aplicación para el control de los prototipos, en la cual se establece el uso del Bluetooth del dispositivo, durante la ejecución de la aplicación en el móvil.
- Integración de los componentes de manera física: Diseño del sistema de control eléctrico que contendrán los prototipos.
- Diseño de la estructura de los prototipos: Con el programa RHINOS, se elabora el diseño de las estructuras de los prototipos, al concluir el mismo, se integra el circuito electrónico correspondiente en cada uno de los prototipos para comprobar su funcionamiento.
Módulo de Software
Cubo Visual
Éste módulo inicia con el establecimiento de las cinco secuencias con las que contará el cubo visual. En la Figura 2, se establecen las seis caras del cubo, con su respectiva matriz de colocación de Leds.
Figura 2 .-Distribución matricial de los LED`s dentro de las caras del cubo. (Fuente: elaboración propia)
- Secuencia uno: la cara 1 del cubo inicializa con el color rojo durante 2 segundos hasta apagarse, continúa el mismo proceso hasta la cara 6, manteniendo el estado activo durante la consecución del encendido de las caras del cubo. Al finalizar la operación se enciende el motor vibrador contenido en el cubo, comienza 2 segundos y finaliza. Comienza el encendido de la cara 6 de color azul durante dos segundos y después se apaga. El proceso continua hasta llegar a la cara 1 manteniendo el estado encendido por dos segundos. Después enciende el motor vibrador por el mismo tiempo hasta terminar. La secuencia 1 termina encendiendo los cuatro colores destinados para éste fin (rojo, verde, azul y amarillo) por dos segundos y finalmente se apaga.
- Secuencia dos: Las seis caras del cubo prenden durante medio segundo, pero cada una de diferente color, a excepción de las caras 1, 2, 3 y 4. La cara 1 y 3 prenden de color rojo y la cara 2 y 4 de color azul, estos pares de caras siempre prenderán del mismo color, es decir si la cara 1 prende de color verde entonces la cara 3 también, y de igual manera para la cara 2, si esta prende de color azul, la cara 4 prendera de color azul, mientras tanto la cara 5 y la cara 6 trabajan de manera independiente. Trascurrido el medio segundo las seis caras se apagan y prenden, pero ahora de diferente color, hasta que los cuatro colores se muestren en todas las caras.
- Secuencia tres: Prenden todas las caras de color rojo durante dos segundos, trascurrido el tiempo se apagan y el motor vibrador prende durante medio segundo, después las seis caras prenden de color azul durante dos segundos, continuando posteriormente de color verde y amarillo.
- Secuencia cuatro: En ésta secuencia se inicia con el motor vibrando durante cinco segundos, posteriormente se apaga y se prenden la cara 1 y 3 de color rojo. Trascurren tres segundos y prenden la cara 2 y 4 de color verde, trascurrido el mismo tiempo anterior prende la cara 5 de color azul. Trascurren de la misma manera tres segundos y prende la cara 6 de color amarillo duran tres segundos más y se apagan todas las caras nuevamente prende el motor vibrador durante cinco segundos, se repite lo anterior, pero de diferente color.
- Secuencia cinco: No hay presencia de color, exclusivamente el motor vibrador es el que prende durante medio segundo y se apaga por dos milésimas de segundos, trascurrido el tiempo nuevamente vuelve a prender por medio segundo.
En la Figura 3 se puede observar el diagrama de flujo del módulo de Software del cubo, en el cual se observa que para iniciar se ingresa un dato por medio de la aplicación móvil, haciendo uso de módulo Bluetooth. Al entrar el dato se compara, si éste corresponde a alguno de los valores ingresa a un ciclo while, en el cual se encuentran anidados los comandos IF y en éstos están implícitas las cinco secuencias que se pueden efectuar, si el dato no cumple con lo establecido en el ciclo while, este simplemente se mantendrá en estado inactivo.
Figura 3 .-Diagrama de Flujo (Cubo). (Fuente: elaboración propia)
Superficie Motriz
Este módulo inicia con el establecimiento de las dos secuencias prueba con las que contará la superficie motriz. En la Figura 4, se establecen las secciones de la superficie, con su respectiva matriz de colocación de Leds.
Figura 4.- Distribución matricial de los Leds dentro de las secciones de la superficie. (Fuente: elaboración propia)
- Secuencia uno: Prenden todas las 24 secciones de color rojo durante tres segundos, trascurrido el tiempo se apagan, después las 24 secciones prenden de color azul durante tres segundos, continuando posteriormente de color verde y amarillo.
- Secuencia dos: Inicia la sección A en color rojo se mantiene activa durante dos segundos, transcurrido el tiempo se apaga y prende de color azul durante dos segundos, continuando posteriormente de color verde y amarillo, concluido la iluminación de los 4 colores, la sección B iniciará en color rojo, se mantendrá activa durante dos segundos, trascurrido el tiempo se apagará y prenderá de color azul durante dos segundos, continuando posteriormente de color verde y amarillo, así se continuará con el resto de las secciones, hasta que todas las secciones hayan sido iluminadas por los cuatro colores.
En la Figura 5 se puede observar el diagrama de flujo del módulo de Software de la superficie motriz, en el cual se observa que para iniciar se ingresa un dato, dicho dato será transmitido por la aplicación móvil haciendo uso de modulo Bluetooth, al entrar un dato se compara si éste corresponde a alguno de los valores, si se cumple lo anterior ingresa a un ciclo while, en el cual se encuentran anidados los comandos IF y en éstos están implícitas las dos secuencias prueba que se pueden efectuar o la sección a iluminar con un color específico, si el dato no cumple con lo establecido en el ciclo while, éste simplemente se mantendrá en estado inactivo.
Figura 5 .-Diagrama de Flujo (Superficie). (Fuente: elaboración propia)
Módulo de Hardware
En la Figura 6 se puede observar el diagrama de bloques que comprende al módulo de Hardware de los prototipos. Se encuentra constituido por una batería de Litio para el caso del cubo y una fuente de alimentación para la superficie, la cual proporciona la alimentación a los motores y al controlador principal (PIC 18F4550). El controlador principal tiene como función la recepción de instrucciones emitidas por el usuario vía Bluetooth mediante la interfaz gráfica, así como la representación de estas mediante él envió de las instrucciones a los componentes electrónicos, así como a los motores.
Figura 6 .-Diagrama de bloques del Módulo de Hardware. (Fuente: elaboración propia)
Cabe destacar que si alguno de los elementos (Batería, PIC, Motores, Modulo Bluetooth, Componentes Electrónicos, etc.) que comprenden al módulo de Hardware no se encuentra funcionando o mal configurados, esto afectará a todo el modulo en general, ya que las instrucciones no se efectuarán como lo solicitó el usuario.
Módulo Estructural
Para el desarrollo del módulo estructural se inició con la elección de las medidas y materiales de cada uno de los prototipos, tomando en consideración que la longitud de los mismos sea adecuada para poder ser manipulados por los infantes.
En la Figura 7 se puede observar el diseño de las estructuras en ambos prototipos. El cubo mide , mientras que la superficie motriz se encuentra dividida en 24 secciones cada una de estas mide , en total la superficie motriz mide 1 metro de alto por 1.5 metros de ancho, esto para permitir que el niño pueda posicionarse encima de la superficie.
Figura 7.-Estructuras de los prototipos. (Fuente: elaboración propia)
Resultados
Se desarrolló y construyó la estructura del cubo visual y la superficie motriz, tomando en cuenta las consideraciones especificadas por los especialistas para el óptimo funcionamiento de ambos prototipos durante su ejecución. Se diseñaron y programaron las cinco diferentes secuencias del cubo visual, con las cuales el individuo pudo interactuar mediante los componentes de hardware, así mismo con la superficie motriz. Se diseñaron y programaron las dos secuencias denominadas prueba con las cuales el especialista pudo corroborar que los colores empleados en el prototipo estuvieran presentes, también el encendido de cada sección según el color que el especialista eligiera. Se realizó la aplicación en App Inventor, la cual permite la comunicación y la manipulación de los prototipos según lo desee el especialista. El resultado se muestra en la Figura 8.
Figura 8. Resultado de ambos prototipos con sus respectivas interfaces de usuario. (Fuente: elaboración propia)
Se desarrolló la etapa de control electrónico que permite convertir los datos enviados de la aplicación a secuencias de movimiento que se ven reflejadas en los prototipos permitiendo así que los niños interactúen con ellos, ver Figura 9. El control del Microcontrolador es por medio de un programa basado en lenguaje C, realizado en la herramienta correspondiente para el Microcontrolador que se está utilizando, en éste caso se utiliza un PIC18f4550 para el cubo y una PIC 18f4620 para la superficie motriz y se programan en el Software MikroC versión 5.61.
Figura 9. Etapa de control electrónico. (Fuente: elaboración propia)
Conclusiones
Ambos prototipos fueron implementados en un tiempo de tres meses, en el Centro de Atención Múltiple 14 (CAM 14), en la Ciudad de Tizayuca, Hidalgo. Los prototipos lograron la estimulación de los sentidos con el cubo visual, esto por medio de la terapia de integración sensorial, así como la estimulación en el área motora con la superficie motriz, permitiendo trabajar con los individuos la parte de orientación y acción reacción, de la misma manera mostraron interés por el diseño y material proporcionado, ya que fue innovador poder experimentar la manipulación de dichas herramientas.
Se trabajaron los colores, ubicación espacial, equilibrio, atención a corto plazo, motivación, direccionalidad, coordinación, secuencia y conteo (de acuerdo a las posibilidades, habilidades y capacidades de los alumnos) en base a los parámetros del personal de atención del CAM 14.
La implementación de los colores en éste proyecto, fueron en base a los requerimientos del especialista, debido a que los niños no toleran cierta clase de colores, optaron por trabajar con los colores primarios (RGB) y el color amarillo. Los trabajos a futuro serían implementar más colores dentro de las secuencias como el especialista lo solicite, así como también la presencia de sonido.
Bibliografía
Association, A. P. (2014). Manual de diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales (DSM-5). España: Panamericana.
Estudio, E. (19 de Febrero de 2014). Ingeniería Electrónica y Proyectos PICmicro. Obtenido de Ingeniería Electrónica y Proyectos PICmicro: http://www.electronicaestudio.com/microcontrolador.htm#inicio
Galindo, A. (24 de 09 de 2015). Análisis App inventor. Obtenido de Análisis App inventor: http://analaisiscursoinventor.blogspot.mx/
INEGI. (2016). Recuperado el 19 de Agosto de 2016, de https://www.cabildo.com.mx/portal/index.php/actualidad/1772-inegi-estima-que-hay-40-mil-niños-con-autismo-en-mexico
Ludaby (14 de Octubre de 2014). Juguetes de Navidad para niños con Autismo. Recuperado el 1 de Septiembre de 2016, de https://www.youtube.com/watch?v=dR60sEFFzbA
OMS. (2016). Organización Mundial de la Salud. Recuperado el 19 de Agosto de 2016, de http://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/autism-spectrum-disorders
Speaks, A. (2016). First estimate of autism prevalence in Mexico pegs number at 1 in 115. Recuperado el 19 de Agosto de 2016, de https://www.autismspeaks.org/science/science-news/first-estimate-autism-prevalence-mexico-pegs-number-1-115
Young, M. G. (2011). Juguete Terapéutico para Desarrollar la Motricidad Fina en niños con TEA (Trastorno del Espectro Autismo) de 1 a 6 años. Tesis de Licenciatura. Buenos Aires, Argentina
[a] Escuela Superior de Tizayuca, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo Tizayuca, Hidalgo, 43800, México heluit31@gmail.com
[b] Escuela Superior de Tizayuca, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo Tizayuca, Hidalgo, 43800, México coello@uaeh.edu.mx