Alternative and augmentative communicationbased support technology. Tecnologías de apoyo basadas en la comunicación aumentativa y alternativa

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1 Alternative and augmentative communicationbased support technology Tecnologías de apoyo basadas en la comunicación aumentativa y alternativa Alvaro Varela 1, Juan Carlos Bohórquez 2, Nahir de Salazar 3, Mario Pinilla 4, Antonio García 5, Mónica Gonzales, Hugo Macías, Jaime Rivera 6 Centro de Microelectrónica de la Universidad de Los Andes. { 1 al-varel, 2 jubohorq, 4 marpinil, 5 angarcia, 6 3 ABSTRACT One of the most compelling tools man has develop is the computer. However, because it is not entirely compatible with the human being, we need peripherals to establish basic communication with it, in order to use it. These peripherals were designed for global and general usage, that means that for most people in the world these peripherals work in excellent conditions, but there are portions of people for which these general designed peripherals do not work, obstructing them for computer use, and the alternatives for them are very costly for our region s average economic status. Based on this problem, we developed an interdisciplinary project in which we redesigned the most known peripherals (keyboard and mouse) and the work environment surrounding the computer, based on alternative and augmentative communication teaching methods, to develop a access to the computer for the portions of people mentioned earlier, so they can use it as a learning tool. As a result we have obtained designs with a aggregated value in electronic, physical, economic and teaching terms. Which are being evaluated by expert teachers and constant users, in a alternative and augmentative communication computer lab, in the Universidad Pedagógica Nacional, which is being adapted based on the designs resulting from this project. In this article we will present the environmental, physical and electronic designs that resulted from this project, in hope to receive your opinions and obtain expert feedback to take into consideration to optimise future results and designs. RESUMEN Una de las herramientas mas impactantes en la historia del hombre ha sido el computador, desafortunamente esta herramienta no es completamente compatible con el ser humando, dado que necesitamos periféricos para su uso. Estos periféricos se han diseñado pensando en una utilización global y general, lo que significa que no toma en cuenta el hecho que existe una porción de la población a los cuales esta clase de periféricos son insuficientes para una comunicación efectiva con el computador, por tanto se obstruye el acceso a esta herramienta, y las que existen son de muy alto costo para el promedio económico de nuestra región. En este contexto, realizamos un proyecto interdisciplinario rediseñando los periféricos más conocidos (teclado y ratón), así como el ambiente de trabajo alrededor del computador, teniendo como objetivo la pedagogía y la comunicación aumentativa y alternativa, para generar herramientas de acceso al pc para esta porción de la población, de tal manera que puedan utilizar el computador como herramienta pedagógica. Como resultado hemos obtenido diseños con valor agregado en términos electrónicos, físicos, económicos y pedagógicos. Los cuales están siendo evaluados por docentes y usuarios constantes, en una sala de comunicación aumentativa y alternativa de la universidad pedagógica nacional, la cual está siendo adaptada en su ambiente con los diseños realizados. En este artículo presentaremos los diseños de ambiente, físicos y electrónicos, para su evaluación, opinión y obtener una realimentación d un público especialista en electrónica, tal que nos ayude a evolucionar los sistemas.

2 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 2 Alternative and augmentative communication based technology Tecnologías de apoyo basadas en la comunicación aumentativa y alternativa Alvaro Varela 1, Juan Carlos Bohórquez 2, Nahir de Salazar 3, Mario Pinilla 4, Antonio García 5, Mónica Gonzales, Hugo Macías, Jaime Rivera 6 Centro de Microelectrónica de la Universidad de Los Andes. { 1 al-varel, 2 jubohorq, 4 marpinil, 5 angarcia, 6 3 Resumen Una de las herramientas mas impactantes en la historia del hombre ha sido el computador, desafortunamente esta herramienta no es completamente compatible con el ser humando, dado que necesitamos periféricos para su uso. Estos periféricos se han diseñado pensando en una utilización global y general, lo que significa que no toma en cuenta el hecho que existe una porción de la población a los cuales esta clase de periféricos son insuficientes para una comunicación efectiva con el computador, por tanto se obstruye el acceso a esta herramienta, y las que existen son de muy alto costo para promedio económico de nuestra región. En este contexto, realizamos un proyecto interdisciplinario rediseñando los periféricos más conocidos (teclado y ratón), así como el ambiente de trabajo alrededor del computador, teniendo como objetivo la pedagogía y la comunicación aumentativa y alternativa, para generar herramientas de acceso al pc para esta porción de la población, de tal manera que puedan utilizar el computador como herramienta pedagógica. Como resultado hemos obtenido diseños con valor agregado en términos electrónicos, físicos, económicos y pedagógicos. Los cuales están siendo evaluados por docentes y usuarios constantes, en una sala de comunicación aumentativa y alternativa de la universidad pedagógica nacional, la cual está siendo adaptada en su ambiente con los diseños realizados. En este artículo presentaremos los diseños de ambiente, físicos y electrónicos, para su evaluación, opinión y obtener una realimentación d un público especialista en electrónica, tal que nos ayude a evolucionar los sistemas. Indice de Términos Comunicación alternativa y aumentativa, diseño digital, ratón y teclado. I. INTRODUCCIÓN STE documento es una presentación formal de los resultados del proyecto Tecnologías de apoyo para la comunicación aumentativa y altermativa. Estos se E presentarán desde diferentes perspectivas dado que el proyecto es un sistema interdisciplinario, éste se divide en equipos pedagógicos (las personas que prueban la efectividad del sistema diseñado), electrónicos / software (diseñan el interior de los aparatos y la interfase con el usuario), y diseño industrial (diseñan el ambiente, y los contenedores de los aparatos diseñados), mostrando el estado de arte y el valor agregado por cada una de las partes. II. COMUNICACIÓN AUMENTATIVA Y ALTERNATIVA A. Breve Introducción La comunicación aumentativa y alternativa es un concepto relativamente nuevo en donde como su nombre lo indica es una metodología que busca formas o métodos alternativos para establecer una de las capacidades más básicas del hombre que es la comunicación con otras personas. Esto es comúnmente aplicable en personas que tienen problemas comunicativos como personas sordo-mudas, autistas, o que tengan deficiencias físicas o mentales necesarias para lograr una comunicación normal eficiente. B. El papel de la tecnología en la comunicación alternativa y aumentativa. Como describimos en el resumen el hombre diseña herramientas para su beneficio, pero éste no toma en cuenta que su herramienta aunque sea de uso general no pueda ser utilizada por personas con discapacidades, en este caso especifico, la computadora muestra como la herramienta de preferencia para la comunicación alternativa y aumentativa dada su facilidad de uso y aplicabilidad, pero las interfaces comunes de ésta, sufren del mismo fenómeno descrito anteriormente. Al rescate de esto, entra la tecnología, pero las opciones tecnológicas que se existen para la solución del fenómeno descrito en las interfaces comunes de la computadora son

3 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 3 demasiado costosas para el poder adquisitivo de una persona de nuestra región. Para solucionar esta problemática tomamos las interfaces comunes, aprendimos su funcionamiento interno y rediseñamos las interfaces del computador en conjunto con el ambiente para crear un espacio de trabajo universal en donde tanto una persona normal y una persona con discapacidad puedan utilizar el computador en igualdad de condiciones, logrando así el objetivo de la comunicación alternativa y aumentativa que es el establecimiento de comunicación entre todo tipo de persona. Este espacio se dividió según el equipo que debería diseñar o evaluar el ambiente correspondiente: maquina de escribir la cual se le atribuye a Henry Mill en La evolución de este periférico se puede ver en el árbol de vida de la maquina de escribir en donde al final se hace un paso completo y definido al uso de computadoras, para escribir en forma impresa. La Computadora ha desplazado a la maquina de escribir 50 años antes de escribir sin mucho esfuerzo físico. 50 años antes de poder ver que se estaba escribiendo. Espacio pedagógico Espacio diseño industrial Espacio Electrónica y software 50 años antes de producción de la primera máquina comercial. Fig 1.Contextualización del ambiente de trabajo dividido por equipos. III. ESPACIO DE ELECTRONICA Y SOFTWARE El espacio electrónico y software como pueden verlo es el centro de todo el ambiente de trabajo, pero esto no significa que sea el más o el menos importante de los tres, cada uno de los espacios tiene un papel importante y la falla de cualquiera de ellos sería una perdida importante para el proyecto propuesto. El componente electrónico del equipo se encargó, de hacer un estudio a fondo de las interfaces normal y alternativas existentes en el mercado actual, y basándose en ellas diseñas nuevas interfaces con opciones diferentes. A. Reseña histórica de las interfases. La interfase conocida como ratón, fue concebida por Douglas Englebart en el Stanford Research Institute durante el año de Englebart también es responsable por varios de los conceptos de la computación moderna como el hipertexto y los sistemas de ventanas. El ratón original similar a una caja, y se convirtió en una herramienta popular por su facilidad de control y fácil fabricación. El primer ratón utilizado en un computador personal, fue en el Apple Macintosh en 1984, pero la popularidad de éste se dio por la aparición de los sistemas operativos en ventanas (Windows). En donde la combinación de estos conceptos obtuvieron como resultado los computadores personales modernos con los sistemas operativos que conocemos. A diferencia del ratón, el cual fue creado después del computador, el teclado electrónico proviene de la evolución de Tomo 100 años para que apareciera otra maquina para escribir aparte de la imprenta de Guttemberg Fig 2. Árbol de evolución de la máquina de escribir mediante los modelos diseñados. B. Funcionamiento electrónico de las interfaces a) Operación normal del ratón. Un ratón común funciona mediante un concepto conocido como detector de cuadratura. Este se maneja mediante una esfera, que esta parametrizada, por detectores mecánicos, en dos ejes: el horizontal y el vertical (Ver Figura 3), esta información se interpreta y se manda al computador mediante un protocolo. En la actualidad tenemos dos tipos de protocolos disponibles de comunicación, entre el ratón y el computador, el RS 232 y el PS/2. De los cuales se hizo un estudio y se escogió uno de ellos para diseñar el ratón alternativo, por razones que se darán más adelante.. b) Operación normal del teclado electrónico. El concepto del teclado electrónico no diferencia mucho de la máquina de escribir mecánica, en donde en vez de una botón mecánico que activa un mecanismo exacto para mover un formato y formarlo en papel carbón e imprimir en una hoja, tenemos un botón codificado, que envía un código específico

4 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 4 al computador, el trabajo del computador en la interacción es interpretar el código y los efectos que este tiene sobre él. Esfera interna Interior de un Ratón Resorte Detector de dirección vertical Fig 3. Esquemático físico de un detector de cuadratura. Detector de dirección horizontal Este código consiste en un byte (o dos) determinado que significa la activación de esa tecla, y para representar la desactivación de esta misma se manda además del código identificador, un byte que significa desactivación (El código hexagesimal F0 ). Dado que existen teclas que tienen la misma función existe un byte adicional que identifica las TABLA I CODIFICACIÓN MÁS UTILIZADA DE UN TECLADO ELECTRICO (PARCIAL) Tecla Activado Desactivado Tecla Activado Desactivado A 1C F0,1C 9 46 F0,46 B 32 F0,32 ` 0E F0,0E C 21 F0,21-4E F0,4E D 23 F0,23 = 55 FO,55 E 24 F0,24 \ 5D F0,5D F 2B F0,2B BKSP 66 F0,66 G 34 F0,34 ESPACIO 29 F0,29 H 33 F0,33 TAB 0D F0,0D I 43 F0,43 CAPS 58 F0,58 J 3B F0,3B SHIFT IZQ. 12 FO,12 K 42 F0,42 CTRL IZQ. 14 FO,14 L 4B F0,4B GUI IZQ. E0,1F E0,F0,1F M 3A F0,3ª ALT IZQ. 11 F0,11 N 31 F0,31 SHIFT DER. 59 F0,59 O 44 F0,44 CTRL DER. E0,14 E0,F0,14 P 4D F0,4D GUI DER. E0,27 E0,F0,27 Q 15 F0,15 ALT DER. E0,11 E0,F0,11 R 2D F0,2D APPS E0,2F E0,F0,2F S 1B F0,1B ENTER 5ª F0,5A T 2C F0,2C ESC 76 F0,76 U 3C F0,3C F1 05 F0,05 V 2A F0,2A F2 06 F0,06 W 1D F0,1D F3 04 F0,04 X 22 F0,22 F4 0C F0,0C Y 35 F0,35 F5 03 F0,03 Z 1A F0,1A F6 0B F0,0B 0 45 F0,45 F7 83 F0, F0,16 F8 0A F0,0A 2 1E F0,1E F9 01 F0, F0,26 F10 09 F0, F0,25 F11 78 F0,78 5 2E F0,2E F12 07 F0, F0,36 IMPR PANT E0,F0, E0,12, 7C,E0, E0,7C F0,12 7 3D F0,3D SCROLL 7E F0,7E No hay. 8 3E F0,3E PAUSA E1,14,77, E1,F0,14, F0,77 teclas del teclado extendido (código hexagesimal E0 ). Podemos ver en la TABLA I algunos de los códigos utilizados en la codificación de teclados electrónicos más comúnmente utilizada internacionalmente. La comunicación respectiva de teclado con el computador al igual que el ratón tiene dos protocolos AT y PS/2, que son completamente aparte de la codificación explicada. c) El ratón alternativo. Para rediseñar la idea original del ratón (la esfera parametrizada y conectada a los sensores), debemos idear nuevas formas de parametrización de los datos que necesitamos, y generar información que pueda ser interpretada por el computador como un ratón normal. Para ello debemos entender el funcionamiento de la interfase del ratón, como mencionamos anteriormente existen dos protocolos de comunicación el RS 232 y el PS/2. Después de un estudio de posibilidades encontramos que el RS 232, nos postulaba una interacción más interesante en el ambiente, dado que la mayoría de computadores ahora tienen puertos para ratones PS/2 y puertos complementarios para RS 232, comúnmente conocido como el puerto serial de 9 pines, esto logra que un computador sin mayor adaptación (un objetivo interno del proyecto) tuviese dos posibles entradas de ratón, una para una persona normal y una discapacitada. RS 232 es un estándar de interfase del computador este mediante una interpretación de una línea de pulsos determina el periférico que tiene conectado y la información que este le envía y viceversa. La línea de pulsos esta compuesta por voltajes de 5 a 12 Voltios en representación de un 1 lógico, y voltajes de 5 a 12 Voltios en representación de un 0. El ratón siendo el periférico más popular entre los que utilizan este estándar es especial, dado que el computador no tiene ninguna información que darle (excepto la inicialización y potencia), por lo tanto el ratón únicamente transmite lo necesario para su correcto funcionamiento, en paquetes de tres bytes en donde cada uno de eso byte esta organizado de la forma muestra en la figura 4. Fig 4. Forma de envió de un byte en el formato RS 232. ( En donde el 0 es el bit de menor significado.)[12] El paquete mencionado tiene siguientes los datos: 1) La pulsación de alguno de los dos o tres posibles botones de datos. 2) Movimiento horizontal relativo al último paquete enviado. 3) Movimiento vertical relativo al último paquete enviado. Estos datos son organizados como lo muestra la figura 5, para luego ser enviados en el formato de byte explicado anteriormente. Con lo anterior conocido se propuso hacer un estudio de las posibilidades de implementación, y entre estas se encontraron se obtuvieron dos opciones a implementar: un ratón de 6

5 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 5 botones y uno de un botón único. Fig 5. Organización de los datos de una ratón para ser enviados con el formato RS 232[11]. (1) Ratón de 6 botones Es básicamente un ratón que en vez de tener una esfera parametrizada por sensores, tenemos unos parámetros ya establecidos dentro de cuatro botones de dirección (arriba, abajo, izquierda y derecha) en donde al pulsar cada uno de ellos se obtiene un movimiento constante del puntero de ratón en la dirección respectiva. Los dos botones de datos funcionan igual que en un ratón normal. Botones de dirección y de datos 0 a 5V Circuito Lógico de Interpretación y organización de bytes según el estándar RS 232 Fig 6. Diagrama de bloques del funcionamiento de una ratón de 6 botones. Conociendo el funcionamiento estándar de esta implementación del ratón, se prosiguió a hacer un estudio de las posibilidades para el circuito lógico de organización y envío de la línea de datos. Dentro del estudio se encontró una implementación similar hecha en la Universidad de Los Andes en la cual se utilizo un microprocesador de marca Motorota que funcionó con cierto éxito, pero dentro de esta implementación se encontró un problema de potencia en el circuito lógico, el cual necesita una fuente de poder externa al computador, lo cual invalida esta solución en nuestro caso. Otra posible implementación encontrada fue una opción presentada por Microchip 1 con un PIC ( Programmable Integrated Circuit Circuito integrado programable), en donde se muestra un ratón normal (de esfera parametrizada) hecho con varios sensores, en donde el circuito lógico fue hecho con un PIC 16C54 2, el cual no tiene un consumo alto de potencia por ser un circuito integrado de bajo consumo. Con base en esta aplicación, se hizo un estudio de tecnología disponible en el mercado colombiano, encontramos 1 2 Application Note 519C en Microchip 0 a 5V Amplificador a los voltajes del RS a 5V Computador Personal (puerto serial de 9 pines) que del PIC 16C54 se encuentran fácilmente los modelos OTP ( One Time Program, programables sólo una vez), lo cual fue el factor que invalidó el uso de este PIC específico. Pero con los datos de disponibilidad y los datos de bajo consumo de potencia, se encontró el PIC 16F84A, que además de su disponibilidad y su bajo consumo de potencia, tiene la capacidad de reprogramación y como valor agregado, su precio es económico en comparación con otras opciones similares. Con el circuito lógico programable de bajo consumo de potencia escogido, se comenzó a diseñar un macroalgoritmo que simplificara el trabajo de programación del circuito. INICIO Secuencia de Inicialización del ratón Se ha presionado un boton? Identificar el botón presionado, organizar y enviar los tres bytes del estándar. Fig 7. Macroalgoritmo del funcionamiento lógico del circuito del ratón de 6 botones. El macroalgoritmo que se puede ver, es muy general de lo que en realidad se necesita hacer en programación, y para una mayor comprensión de lo logrado haremos una breve explicación de cada una de los puntos que tiene. Primero, la secuencia de inicialización fue el resultado de una investigación hecha en Internet en donde encontramos el comportamiento y funcionamiento de un ratón serial normal, en donde descubrimos las señales generadas por el computador para controlar los periféricos que se conectarán a este puerto. El puerto serial que conocemos es una conexión de 9 pines (figura 8), en donde cada una de estas señales es utilizada por el ratón como lo muestra la TABLA II Fig 8. Puerto serial con el numero correspondiente de señales. Como se puede ver tenemos una señal DTR ( Detect Terminal Ready, detección de terminal) funciona como un reset para nuestro ratón, esto es debido a que el computador

6 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 6 TABLA II[14] UTILIZACIÓN RESPECTIVA DE LAS SEÑALES DEL PUERTO SERIAL Pin: Símbolo: Utilización: Caparazón Conexión a Tierra (Protección) Conexión de datos del computador al periférico (solo se utiliza para 3 TD potencia) 2 RD Conexión de datos del ratón al computador. 7 RTS Voltaje positivo al ratón. 8 CTS 6 DSR 5 Signal Ground 4 DTR Tierra (Señal suministrada por el Computador) Voltaje positivo al ratón (reset y detección) utiliza esta señal para decirle al periférico que se debe identificar mediante el envío de un byte en código ascii simbolizando el tipo de periférico que es, en nuestro caso que tenemos el ratón, este debe mandar el código ascii en hexagesimal representando M que es 4D. El computador al reconocer el periférico le suministra por las señales denotadas de potencia 12 Voltios para generar así 5 Voltios de polarización necesarios para el circuito lógico. Después de la secuencia de inicialización, nos movemos a reconocer si alguno de los botones han sido presionados, y determinar cuales. Para reconocerlos tomamos que cada uno de los botones tiene una conexión directa al PIC, y dentro de la programación preguntamos acerca de la línea conectada al botón que ha sido activada. Además de los botones le agregamos una señal para cambiar la velocidad constante con la cual se ha de mover el ratón (lenta, normal lento, normal rápido y rápido). Con la velocidad determinada y el botón reconocido activamos la secuencia de organización y envío (discutida anteriormente) donde según los datos anteriores se organizan los tres bytes a enviar, y se envían en una velocidad de 1200 bps por la línea RD. Completando así la operación completa del circuito lógico en la estructura definida del ratón. los datos enviados al computador y los interpreta dentro de un ciclo donde muestra al usuario todas las opciones de movimiento y activación de un ratón normal (arriba, abajo, izquierda, derecha, botón izquierdo y derecho), y simplemente el usuario al ver la opción que quiere, activa el botón cumpliendo así con la interfase completa del ratón. d) El teclado alternativo. El rediseño del teclado electrónico, tiene como objetivo (aparte de hacerlo más amigable mecánicamente para las personas) es darle la versatilidad de programación, para este funcione no sólo como una herramienta para comunicarse en forma escrita con el computador, sino también en forma grafica, o como un ratón, o como un periférico hecho a la medida de los operarios. Este nuevo diseño esta basado en un co-diseño de investigadores de ingeniería electrónica y de sistemas de software y diseñadores industriales, en este punto hablaremos de la contribución de los dos primeros, que es la formulación de señales (como en el ratón) y la interpretación que el computador debe darles respectivamente. En la parte electrónica, nos dedicamos a emular un teclado normal, en donde las señales que generamos, según un estándar determinado, son recibidas e interpretadas para el computador por el sistema de software que maneje el teclado aumentativo. Como fue mencionado la comunicación del teclado al igual que en el ratón tiene un estándar, en este caso es el AT, y al igual que en el ratón tiene su actual competencia con la versión para teclados del estándar PS/2. Para fines de simplificación del diseño nos hemos basado en el estándar AT, dado que el PS/2 tiene un numero casi exagerado de comandos, pero dado que la diferencia general entre los dos, no es mucha, la opción de un cambio entre estos siempre es contemplada, dado que las tendencias tecnológicas demuestran una afinidad por el último. Al igual que el RS 232 en el ratón, el AT en el teclado Puerto RS232 Circuito de traducción PIC 16F84A Botones de Dirección. Arriba, Abajo, Derecha e Izquierda Circuito de traducción polarización Botones de Información Fig 9. Esquema de la estructura del ratón. El ratón de un solo botón es una combinación de los componentes vistos hasta el momento y un programa que toma necesita señales determinadas provenientes del computador el cual las transmite por medio de un puerto (ver figura 10).

7 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 7 5 Pin DIN 1. Reloj del Teclado 2. Datos del teclado 3. No Conectar 4. Tierra 5. +5V(Polarización) Fig 10. Puerto AT, con la descripción de las líneas[13]. Como pueden ver a diferencia del puerto serial, el puerto AT suministra directamente el teclado con 5 voltios, por lo tanto no hay necesidad de un circuito de polarización. Las líneas de reloj y de datos se manejan para administrar los datos que el computador le manda al teclado y viceversa mediante una comunicación bidireccional. Dentro de esta comunicación se organiza el byte y se manda del teclado al computador de la siguiente forma: Fig 11. Formato de envío de datos del teclado al computador [13]. El teclado genera pulsos de reloj de una frecuencia de 10 a 20KHrz[13], y al mismo tiempo manda por la señal de datos el byte, en donde 0 es el bit de menor significado, y P es el bit de paridad, que es determinado por el número de bits en 1 dentro del byte enviado, si este es par (bit de paridad = 1 ) o impar (bit de paridad = 0 ), este bit usualmente se utiliza para que el computador determine si hubo algún error en el envío. Fig 12. Formato de recibimiento de datos del computador al teclado [13]. Para el recibimiento de datos del computador, este utiliza la señal de reloj y la envía a 0 por un tiempo determinado, el teclado reconoce esto y manda la línea de datos a 0, y comienza a generar el reloj, y en este caso el computador manda los datos por la línea, al finalizar el teclado manda un bit en 0 significando que no ha habido problema en la recepción de los datos. Los comandos de envío al computador aparte de la codificación del teclado ya vista la podemos ver claramente el la TABLA III, al igual que los comandos que el computador le envía al teclado. Con la comunicación ya establecida debemos hablar acerca de la versatilidad mencionada que queremos darle al diseño. Esta versatilidad se debe lograr en varios puntos: Estructuralmente, debemos hacer un teclado matricial plano sin formato de 70 activadores. Sistemáticamente, el computador debe programar e imprimir los formatos y reconocer la función según el formato cargado en el teclado TABLA III[13] CÓDIGOS DE ENVÍO AL COMPUTADOR Codigo Hex. Significado Codigo Hex. ED EE F0 F3 F4 F5 FE FF matricial plano. FA Recibido AA Reiniciado completo y operacional EE Eco FE Petición de reenvío 00 Error o sobrecarga en el buffer FF Error o sobrecarga en el buffer Por tanto el teclado no es únicamente lo que hemos mencionado, además de ello debe tener un sistema de reconocimiento de formato para mandar los datos necesarios para que el computador reconozca que debe interpretar del teclado. Por facilidad de implementación y costos se decidió utilizar un lector de código de barras, el código estaría impreso en el formato, en donde el teclado lee y manda un byte identificando la función se dispone a hacer. Según esto el diseño electrónico completo del teclado es algo así: Matriz de 70 activadores. (7 x 10) Línea de activación del teclado matricial Lector de código de barras CÓDIGOS DE L COMPUTADOR AL TECLADO Significado Iniciar los LED de estado, este comando es utilizado para reiniciar las luces y los estados (activado no activado) de NUM-LOCK, MAYUS/MINUS y SCROLL LOCK. El teclado responde con recibido (FA) y espera por otro byte que determina el estado. El bit 0 el SCROLL LOCK, el bit 1 NUM-LOCK y el bit 2 es el MAYUS/MINUS, el resto son ignorados. Eco: al recibir eco, el teclado responde con eco(ee). Especifica el código del teclado. El Teclado responde con recibido (FA) y espera por otro byte significando el código a utilizar de 01 a 03 y después un 00, determinando el código que se esta utilizando. Especifica la Rata de repetición. El teclado responde recibido y manda un segundo byte determinando la rata de repetición a utilizar. Habilita el Teclado. Deshabitar el Teclado. Volver a enviar. El teclado retransmite lo último enviado Reset. Circuito Lógico: Decodifica la matriz y el código de barras, organiza los bytes y se encarga de la comunicación con el computador. Fig 13. Esquemático del sistema electrónico del teclado aumentativo. Para circuito lógico se hicieron pruebas con el PIC16F84A, pero por su falta de pines para las señales necesarias para la decodificación, se cambio a uno de la misma familia con mayor número de pines el PIC16F873A. A nivel software se implemento un programa que permite realizar la transformación del teclado en la herramienta PC

8 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 8 versátil deseada. Se obtuvo una aplicación que nos permite tomar la información enviada por el teclado y convertirla en la información que nosotros deseamos enviar a cualquier software de interfaz con usuario (Microsoft Word, Excel, etc). El estado actual de sistema electrónico/software es la prueba directa con el usuario (dirigida por el equipo pedagógico) utilizando los primeros prototipos en donde los primeros resultados han sido satisfactorios. El objetivo final de este espacio es hacer un sistema de interconexiones entre las aplicaciones alternativas y las aplicaciones normales, en el cual se pueda trabajar con cualquiera de los dos para generar universalidad en el puesto de trabajo. e) Contribuciones virtuales del equipo software Hasta el momento hemos únicamente hablado de los diseños que tienen componente electrónico y en parte componentes de software y diseño industrial (del cual hablaremos más detalladamente en la siguiente sección). Pero dentro de nuestro proyecto encontramos posibilidades aplicativas que son completamente virtuales, y no necesitan componente electrónico o de diseño industrial, por si solas son un aporte muy interesante al proyecto, y tomamos un breve espacio para mencionarlas y describirlas. Pensando en términos de interfases, se implementó la idea de hacer un teclado virtual aparte del teclado diseñado o de un teclado normal, esta aplicación permite usar cualquiera de los tres, y hacer una edición de texto con retroalimentación de sonido, entre otras aplicaciones como controlar el puntero del ratón. Fig 14. Ventana del aplicativo de edición de texto con retroalimentación de lectura del texto. del espacio físico de un computador y de los implementos a utilizar, para pensar en una sala de computadores con la capacidad de desarrollo de comunicación alternativa y aumentativa. Con esto en mente propusimos los siguientes objetivos para el mobiliario, que sería en donde nosotros ubicaríamos los computadores y los componentes ya diseñados. Los objetivos propuestos fueron: 1) Deben ser facilitadotes del proceso comunicativo. 2) Deben permitir la reconfiguración de la sala. 3) Deben facilitar los procesos de asepsia. 4) Cumplir con especificaciones de posición sedente funcional. 5) Cumplir con los requisitos promedio de la antropometría de los usuarios de la sala de comunicación aumentativa y alternativa de la universidad Pedagógica Nacional. El equipo de diseñadores industriales tomo estos objetivos e hizo los siguientes prototipos: Fig 15. Propuesta tridimensional a escala de la sala reconfigurable. (primera gráfica y segunda gráfica) y el prototipo del puesto de trabajo completo con computador y los prototipos hechos para el ratón y el teclado. Para las aplicaciones ya diseñadas electrónicamente, nuestro equipo de diseñadores se encontró con otros objetivos, como por ejemplo para el ratón, estipulamos lo siguiente: 1) Los botones deben ser de tal forma que permita configurar los seis botones en diferentes formas geométricas. 2) Deben incorporarse a la estética de los muebles y deben ayudar al usuario a llegar a su objetivo: no pueden tener cortes perpendiculares fuertes entre soporte mesa, ni entre soporte - botón. Para lo cuales ellos respondieron con las siguientes propuestas para los accionadores: IV. ESPACIO DISEÑO INDUSTRIAL Los diseños únicamente electrónicos tienen usualmente una falla, los ingenieros usualmente no están entrenados con en el concepto comodidad o ergonomicidad, para ello utilizamos la experiencia y conocimiento de los diseñadores industriales. Las aplicaciones descritas anteriormente deben tener un espacio respectivo que sea cómodo para los usuarios, esto uno de los métodos que pueden facilitar la comunicación alternativa y aumentativa. Entonces, primero debemos pensar en los requerimientos Fig 16. Prototipos funcionales de los botones a conectar al ratón. Como pueden ver las formas de los botones son reconfigurables en diferentes formas y no tienen bordes pronunciados que sean peligrosos para los usuarios.

9 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 9 Para el caso del teclado hablamos de un diseño completo y renovado pues, la porción de la población a la cual es nuestro usuario principal, el teclado normal es mecánicamente agresivo. La propuesta se constituyó en hacer un teclado matricial sin accionadores con relieve, la respuesta fue un sistema de separación mediante material aislante creando campos de activación (vea figura 17). Fig 18. OPTIMIST II 3 Interfase reconfigurable tipo teclado. Precio: $2,995 (US). El teclado aumentativo que diseñamos es de similar diseño, más el precio de fabricación a escala esta estimado a un precio de $200.00(US) (incluyendo software, cualidad que no toma en cuenta el anterior), y se puede utilizar con diferentes teclados incluyendo el teclado normal. Desafortunadamente no podemos dar más detalle sobre este aspecto del proyecto dado que los precios solo se pueden establecer completamente cuando el proyecto sea complemente validado y evaluado, en ese momento, se hará un estudio de horas de estudio, trabajo y costos de fabricación para hacer una comparación verdadera, pero el estimado es muy cercano a nuestras presentes expectativas. Fig 17. Prototipo funcional del teclado alternativa. Con este apoyo entre disciplinas hemos logrado hacer un conjunto de aplicaciones, que deben ser probadas y medidas en su nivel de eficiencia para entender la clase de impacto que podemos obtener en esta área. V. ESPACIO PEDAGÓGICO Aunque es el último recurso que miramos es el que compone en realidad todo, el espacio pedagógico es el generador de la teoría, el controlador y el evaluador final. De ellos tendremos los verdaderos resultados de todos los esfuerzos hechos, y con sus opiniones trabajaremos en pro de conseguir el objetivo principal de todos, que es generar un ambiente de trabajo en donde todas las personas en general tengan acceso a la herramienta del computador, no importe su condición física o mental y demostrar que tenemos la capacidad de hacer tecnología alternativa propia disponible a las personas con poder adquisitivo promedio de nuestra zona. VI. BREVE COMPARACION ECONOMICA Dentro de los objetivos del proyecto, hemos procurado establecer un precio de manufacturación a gran escala más económico que el mercado actual. Aunque este precio no sea el exacto (debido al estado presente del proyecto) lo tomamos en comparación con productos similares en venta. Optimist II: VII. CONCLUSIONES Los objetivos del proyecto en los espacios de electrónica/software y diseño industrial se han cumplido, hemos llevado a cabo un esfuerzo en conjunto y hemos obtenido prototipos muy prometedores, además hemos comprobado definitivamente que nuestro país tiene la capacidad de generar tecnología de bajo perfil, pero con valores agregados. En el punto actual del proyecto hemos ya diseñado la mayoría de prototipos y estos están siendo probados, por lo tanto estas conclusiones que hemos presentado pueden cambiar según los resultados pedagógicos obtenidos. RECONOCIMIENTOS Un reconocimiento completo y total a las personas responsables por el contenido del artículo y los integrantes del proyecto: Grupo de electrónica: Fredy Segura, Alvaro Varela. Grupo de Software: Yony Gonzalez, Juan Carlos Bohórquez Grupo de diseño industrial: Mario Pinilla, Mónica Gonzalez, Hugo Macías, Jaime Rivera. Grupo de pedagogía: Nahir de Salazar, Sandra Guido, Irma Toro. Coordinadores del Proyecto: Juan Carlos Bohorquez, Antonio Garcia.. REFERENCIAS [1] AMARAL, Isabel. Medios no simbólicos de comunicación: intervención en niños multideficientes. Material de curso. Escuela Superior de Educación. Lisboa, [2] AZCOAGA, Juan. Del Lenguaje al Pensamiento Verbal. Segunda Edición. México, [3] AZEVEDO, Luis y NUNES, Margalida. Ayudas técnicas para la comunicación en contexto pedagógico. Material de curso. Lisboa [4] AZEVEDO, Luis y NUNES, Margarida. Assistive technology training in Europe. Heart Horizontal. European Activities in Rehabilitation Technology Sacado de

10 > REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 10 [5] AZEVEDO, Luis y NUNES, Margarida. Innovación curricular para la implementación de medios alternativos de comunicación en niños con grave deficiencia neuromotora. Relatorio del proyecto PCED/C/DC/15/ [6] ANDER-EGG, Ezequiel y AGUILAR, María José. Cómo elaborar un proyecto. Guía para diseñar proyectos culturales y sociales. Edit. Lumen Humanitas, Argentina, [7] BONILLA, C. Elsy y Rodríguez, s. Penélope. Más allá del dilema de los métodos. Universidad de los Andes, Bogotá, BRIONES, Guillermo. La investigación social y educativa módulos 1, 2, 3 y 4. Convenio Andrés Bello, Bogotá, [8] BAUMGART, Diane; JOHNSON, Jeanne y HELMSTETTER. Sistemas alternativos de comunicación para personas con discapacidad. Madrid, España: Alianza Editores [9] JOHNSON, Roxana. The picture communication symbols. Mayer Johnson Co. U.S.A.,1981. [10] JOHNSON, Roxana. The picture communication symbols, Book II. Mayer Johnson. U.S.A., REFERENCIAS VIRTUALES [11] Application notes AN519 en: [12] RS 232 Interfacing en:http://www.beyondlogic.org [13] Interfacing the PC s keyboard en : [14] PC MOUSE INFO: [15] Dispositivos electrónicos y software: Alvaro Varela es Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad de Los Andes. Ha trabajado en el tema de redes neuronales y aplicaciones digitales (ASICs) durante los últimos años. Ha asistido a varios eventos de la comunidad internacional de ingenieros, como el Asiem (2001) en Colombia, como asistente, y al IberCHIP 2002 como participante. Actualmente trabaja en el proyecto: Tecnologías de apoyo para la comunicación aumentativa y alternativa, como investigador y diseñador de componentes electrónicos, es investigador en el Centro de Microelectrónica de la Universidad de Los Andes y está comenzando su tesis de maestría alrededor de las temáticas trabajadas que fueron anteriormente mencionadas.

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