Entorno de vida asistida inteligente: diseño de una arquitectura para la persona mayor con la inclusión de robots

LIBRO DE ACTAS Jornadas Nacionales de Robótica Spanish National Robotics Conference Alicante, SPAIN - June 13th-14th, 2019 ! ! ! ! ! ! Jornadas(Nacionales(de(Robótica( ( Spanish(Robotics(Conference( (( 2019( ! -"Libro"de"Actas"-" ! Alicante,!13-14!de!junio!de!2019! ! Organizado!por:! ! Universidad!de!Alicante! Universidad!Miguel!Hernández!de!Elche! Comité!Español!de!Automática!-!Grupo!Temático!de!Robótica! ! ! ! ! Editores:!!Fernando!Torres!Medina!!·!!Óscar!Reinoso!García! ! ISBN:!978-84-09-12133-5! ix Índice'de'contenidos' Estudio'de'descriptores'holísticos'basados'en'métodos'analíticos'y'técnicas'de'deep' learning'para'localización'con'robots'móviles!!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!1! ! S.!Cebollada,!L.!Payá,!A.!Peidró,!L.M.!Jiménez,!O.!Reinoso! Avances'en'BLUE:'Robot'para'la'Localización'en'Entornos'No'Estructurados'!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!9! ! Miguel!Á.!Muñoz-Bañón,!Iván!del!Pino,!Pablo!Gil,!Francisco!A.!Candelas,!Fernando!Torres! Robot'de'cables'para'operación'en'superficies'verticales!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!15! ! Raúl!Gómez!Ramos,!Eduardo!Zalama,!Jaime!Gómez-García-Bermejo! Desarrollo'y'validación'de'algoritmos'de'control'de'una'órtesis'activa'de'rodilla' para'sujetos'hemiparéticos'basados'en'la'cinemática'de'la'pierna'sana!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!21! ! Julio!Salvador!Lora!Millán,!Eduardo!Rocon! Seguimiento'de'las'esquinas'de'ojos'como'primer'paso'en'la'estimación'de' movimientos'de'cabeza'para'aplicaciones'clínicas'.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!29! ! Agostina!J.!Larrazabal,!César!E.!Martínez,!Cecilia!E.!García!Cena! Inferencia'Activa'para'la'Percepción'y'la'Acción'de'Robots'Humanoides!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!36! ! Guillermo!Oliver,!Pablo!Lanillos,!Gordon!Cheng! Análisis'de'las'reacciones'psicofisiológicas'de'los'usuarios'en'terapias'de' rehabilitación'para'un'jugador'y'competitivas'asistidas'por'dispositivos'robóticos!.!.!.!.!.!.!.!43! ! J.M.!Catalán,!A.!Blanco,!J.A.!Díez,!J.V.!García,!R.!Puerto,!N.!García-Aracil! Diseño'de'un'exoesqueleto'de'brazo'para'la'rehabilitación'del'hombro'controlado' por'una'interfaz'cerebro-máquina'(BCI)!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!48! ! J.!Belmar,!E.!Iáñez,!M.!Ortiz,!J.M.!Azorín! Algoritmo'de'Reconocimiento'de'Gestos'Dinámico'para'Cirugía'Endoscópica'Endonasal!!.!.!55! ! E.!Bauzano,!M.C.!López-Casado,!I.!Rivas-Blanco,!C.J.!Pérez-del-Pulgar,!V.F.!Muñoz! Controlling'Robot'Motion'by'Blinking'Eyes:'an'Experience'on'Users'Training!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!63! ! Fernando!Gómez-Bravo,!Rafael!López!de!Ahumada,!Juan!A.!Castro-García,! Raúl!Jiménez-Naharro,!Alberto!J.!Molina-Cantero,!Juan!A.!Gómez-Galán,!! Santiago!Berrazueta-Alvarado,!Manuel!Sanchez-Raya! Improvement'of'the'Sensory'and'Autonomous'Capability'of'Robots'Through' Olfaction:'the'IRO'Project.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!71! ! Javier!Monroy,!Jose-Raul!Ruiz-Sarmiento,!Francisco-Angel!Moreno,! Cipriano!Galindo,!Javier!Gonzalez-Jimenez! Localización'Visual'de'un'Robot'Submarino'de'bajo'coste'para'la'inspección'de' Minas'Inundadas!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!79! ! Olaya!Álvarez-Tuñón,!Alberto!Jardón,!Carlos!Balaguer! xi Desarrollo'de'Algoritmos'de'Reconstrucción'Cinemática'del'Brazo'para' Terapias'de'Neurorehabilitación'Asistidas'por'Robots'de'Efector'Final!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!181! ! Arturo!Bertomeu-Motos,!Nicolas!Garcia-Aracil! Towards'the'Automation'of'Visual'Inspections'of'Cargo'Holds'of' Large-Tonnage'Vessels!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.'189! ! Alberto!Ortiz,!Francisco!Bonnin-Pascual,!Emilio!Garcia-Fidalgo,!! Joan!P.!Company-Corcoles,!Kai!Yao! Sistema'Multi-Robot'para'Cooperacion'con'Equipos'de'Rescate'de'Primera' Respuesta'Humanos'y'Caninos'en'Escenarios'de'Catastrofe!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!197! ! Alfonso!J!García-Cerezo,!Anthony!Mandow,!Jose!Antonio!Gómez!Ruiz,!! Juan!Jesús!Fernández!Lozano,!Jesús!M.!Gómez!de!Gabriel,!Antonio!Jesús!Reina!Terol,! Jorge!Luis!Martínez!Rodríguez,!Jesús!Morales!Rodríguez,!Maria!Alcázar!Martínez!Sánchez,! Jesús!Miranda!Páez,!Ricardo!Vázquez!Marín,!Ana!Cruz!Martín,!Javier!Serón!Barba,! Francisco!Pastor!Martin,!Victoria!Plaza!Leiva,!Juan!Manuel!Gandarias,!Manuel!Toscano!Moreno! Metodología'para'el'diseño'y'puesta'en'funcionamiento'de'sistemas'de' manipulación'remota'en'instalaciones'con'radiación!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!206! ! Manuel!Ferre!Pérez,!Sofía!Coloma!Chacón,!Mario!di!Castro,!Miguel!A.!Sánchez-Urán!González! El'robot'social'Mini'como'plataforma'para'el'desarrollo'de'juegos'de'interacción' multimodales'.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!214! ! Elena!Velázquez-Navarro,!Sergio!González-Díaz,!Fernando!Alonso-Martín,!! José!Carlos!Castillo,!Álvaro!Castro-González,!María!Malfaz,!Miguel!A.!Salichs! Manipulación'Diestra'de'Objetos'Desconocidos'Usando'Puntos'de'Contacto'Virtuales!.!.!.!221! ! Andrés!Montaño,!Raúl!Suárez! Visualización'3D'de'las'deformaciones'geométricas'del'cerebro'en'tiempo'real' utilizando'realidad'aumentada'.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!229! ! Natividad!Bermejo-Herrero,!Karin!Correa-Arana,! Ernesto!Ávila!Navarro,!José!María!Sabater-Navarro! Detección'y'seguimiento'de'personas'utilizando'sensores'LIDAR!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!234! ! Claudia!Álvarez-Aparicio,!Ángel!Manuel!Guerrero-Higueras,!Francisco!Javier!Rodríguez-Lera,! Jonatan!Ginés!Clavero,!Francisco!Martín!Rico,!Vicente!Matellán! Entorno'de'Vida'Asistida'Inteligente:'Diseño'de'una'arquitectura'para'la'' Persona'Mayor'con'la'Inclusión'de'Robots!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!241! ! David!Loza!M.,!Alexandra!Verdugo!C.,!Eduardo!Zalama!C.,!Jaime!Gómez-García-Bermejo! Predicción'de'la'Estabilidad'en'Tareas'de'Agarre'Robótico'con'Información'Táctil!.!.!.!.!.!.!.!249' ! Brayan!S.!Zapata-Impata,!Pablo!Gil,!Fernando!Torres! Jornadas Nacionales de Rob´ otica Spanish Robotics Conference 13-14 Junio 2019 http://jnr2019.ua.es Entorno de Vida Asistida Inteligente: Dise˜ no de una arquitectura para la Persona Mayor con la Inclusi´ on de Robots Loza M. Davida,b,1,∗, Verdugo C. Alexandraa, Zalama C. Eduardoc, G´ omez-Garc´ ıa-Bermejo Jaimec aUniversidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolqu´ı, Ecuador bDISA, Universidad de Valladolid, Valladolid - Espa˜na cITAP-DISA, Universidad de Valladolid, Valladolid - Espa˜na Resumen El art´ ıculo describe los aspectos generales de un sistema de asistencia para el cuidado de personas mayores. Tambi´ en se muestran los diferentes componentes tanto en software como en hardware implementados dentro del sistema. La arquitectura analiza los diferentes elementos como el planificador, monitor de desempe˜ no, balc´ on de servicios, etc. tanto a nivel local como global. Por ´ ultimo, se presenta un caso de uso en un robot de telepresencia, para validar el sistema y se analizan de los resultados obtenidos con el sistema propuesto. Copyright c XXXX CEA. Palabras Clave: Entorno de vida asistida inteligente, Interacci´ on Hombre-M´ aquina, Robots de servicio, Tecnolog´ ıa para la salud, Envejecimiento activo. Datos de la tesis: T´ıtulo de la tesis: Desarrollo de una arquitectura de control para un robot social para el cuidado del adulto mayor, con el fin de mejorar la interacci´ on hombre-m´ aquina a largo plazo. Doctorando: David Loza Matovelle Directores: Eduardo Zalama y Jaime G´ omez Garc´ ıa Bermejo Fecha Inicio/Fecha estimada terminaci´on: Octubre 2016 - Octubre 2020 Programa de doctorado: 595 - Doctorado en Ingenier´ ıa Industrial Universidad: Universidad de Valladolid 1. Introducci´ on Los entornos de vida cotidiana asistida inteligente (en ingl´ es ambient assisted living AAL ) se han introducido para facilitar y extender la vida independiente de las personas mayores. Las primeras investigaciones en este campo datan de la d´ ecada de los 90 seg´ un Cowan et al. (1999). Existen diferentes proyectos, sobre todo de la Comunidad Europea, en los cuales se derivan investigaciones acerca de robots, arquitecturas y planificadores orientados al cuidado de las personas mayores. Por citar algunos proyectos, TERESA (Telepresence Reinforcement-learning Social Agent), es un proyecto de la Universidad de Oxford desarrollado por Shiarlis et al. (2015) que consiste en un robot de telepresencia con caracter´ ısticas sociales. Otro proyecto reciente es MARIO (Managing active and healthy aging with use of caring service robot), seg´ un Recupero et al. (2015) se centra en desarrollar robots de asistencia social en conjunto con la evaluaci´ on geri´ atrica por medio de la utilizaci´ on de la plataforma Kompai Kompai Robotics (2018). El proyecto RADIO (Robots in assisted living environment. Unobtrusive, efficient, reliable and modular solution for independent ageing), seg´ un Antonopoulos et al. (2018) ∗Autor en correspondencia. Correo electr´onico: [email protected] (Loza M. David) desarrolla robots que asistan, en conjunto con un AAL, las necesidades de las personas mayores y a su vez que monitorizan de manera efectiva signos vitales. Con dicho pre´ ambulo se han desarrollado proyectos con diferentes estrategias. Algunos ejemplos incluyen el envejecimiento activo, nuevos tipos de vivienda que apoyan la vida independiente y un mayor uso de los servicios de atenci´ on domiciliaria y de las tecnolog´ ıas emergentes. Un resumen de dichas propuestas se encuentra en Woll y Bratteteig (2019). Dichos proyectos o plataformas han logrado un amplio desarrollo. Sin embargo, por el momento cuentan con un mercado limitado en la sociedad, lo cual nos indica que existen vac´ ıos que a´ un se pueden mejorar para que este tipo de tecnolog´ ıas lleguen a tener mejores prestaciones. De acuerdo a Jaschinski y Ben Allouch (2014) se pueden percibir ciertos problemas comunes, tales como la poca confiabilidad, falta de interacci´ on humana, costos elevados, falta de experiencia a la hora de usar, etc. Los problemas mencionados reflejan que persiste un d´ eficit con respecto a los estudios previos, por lo tanto es importante realizar un an´ alisis del potencial de los robots de asistencia +AAL desde la perspectiva de satisfacci´ on real de las necesidades del usuario. El art´ ıculo proporciona una visi´ on general de la tesis, se describen los diferentes elementos que conforman la arquitectura propuesta y se analiza un caso de uso. El documento se ha es241 Jornadas Nacionales de Rob´otica 2019 tructurado de la siguiente manera: La secci´ on 2 habla acerca de diferentes tecnolog´ ıas relacionadas con el trabajo propuesto, la secci´ on 3 presenta el concepto del sistema, la secci´ on 4 y 5 se refieren al hardware y software desarrollados para su implementaci´ on y en la secci´ on 6 se analiza el funcionamiento del sistema. Por ´ ultimo en la secci´ on 7 se eval´ uan y analizan los resultados. 2. Tecnolog´ ıas relacionadas con los entornos inteligentes Dentro de los diferentes trabajos relacionados existen tendencias que son generales para todos. Est´ an enfocados en las ´ areas de: salud, seguridad, interacci´ on social y condici´ on f´ ısica. A continuaci´ on se realiza un breve an´ alisis de las tecnolog´ ıas desarrolladas en estos ´ ambitos. Dentro de las tecnolog´ ıas de asistencia a las personas mayores, las que brindan soporte a la salud tienen un lugar prioritario. Dichas tecnolog´ ıas se clasifican en aquellas que pueden responder a emergencias, detectar ca´ ıdas y monitorizaci´ on de variables f´ ısicas. Una variedad de tecnolog´ ıas se describen y comparan en Shi (2015). La seguridad dentro de los entornos se puede entender como una gran variedad de alternativas entre las cuales se pueden mencionar el control de alarmas y novedades, dispositivos de puertas y camas, etc. Adem´ as la monitorizaci´ on de actividades puede ayudar a la detecci´ on temprana de deterioro cognitivo o f´ ısico de las personas. Estudios y ejemplos de estos sistemas se pueden encontrar en Ohta et al. (2002). La participaci´ on social tambi´ en es un elemento clave para una buena calidad de vida. Dentro de las tecnolog´ ıas orientadas a esta participaci´ on existen dos ramas principalmente: los robots dedicados a la compa˜ n´ ıa y los robots que facilitan la interacci´ on (como son los de telepresencia). Un ejemplo de lo primero es PARO (Inoue et al. (2012)),un robot foca beb´ e con diferentes sensores (t´ actiles, luz, audio, temperatura y posici´ on los cuales utiliza para sentir su ubicaci´ on y percibir desde donde la hablan) que le permiten interaccionar con su medio y la personas. En cuanto a los robots que facilitan la interacci´ on social cabe citar el robot GiraffeCoradeschi et al. (2014), que incorpora una interfaz para la comunicaci´ on con familiares o doctores, y adem´ as proporciona un sistema que permite monitorizar las actividades en el paciente. En algunas personas mayores la condici´ on f´ ısica se ve reducida. La tecnolog´ ıa puede ayudar a compensar este d´ eficit por medio de actividades diarias o proveer funciones auxiliares en rehabilitaci´ on f´ ısica (por medio de andadores o elementos de terapia). De hecho en cuanto al uso en actividades diarias, los robots dom´ esticos pueden ayudar en tareas comunes del hogar (limpieza, cocina, etc) es m´ as generalizado. Algunos ejemplos de estos tipos de robots son el roomba iRobot (2018), Moley (Moley – Robotic kitchen (2018)), etc. Con respecto a los robots de soporte podemos citar el proyecto LEA (Robot Care Systems (2018)) que es un andador rob´ otico que permite brindar estabilidad y apoyo, a trav´ es de un sistema de detecci´ on de la postura. En todas las tecnolog´ ıas anteriormente descritas, existen numerosos factores que deben ser tomados en cuenta para la aceptaci´ on por parte del usuario. De acuerdo con ciertos modelos y experiencias como Fink et al. (2011), Young et al. (2008) y Torta et al. (2014), los principales elementos a tomar en consideraci´ on Figura 1: Concepto del proyecto son: funcionalidad (percepci´ on de uso), usabilidad (facilidad en su uso), apariencia, seguridad, costo y confiabilidad. El objetivo central del trabajo es mostrar el potencial de adaptar varios equipos a un sistema de AAL y con ello integrar caracter´ ısticas que permitan a las personas mayores tener una soluci´ on completa. 3. Concepto del proyecto La presente secci´ on analiza la idea inicial del trabajo propuesto con sus diferentes caracter´ ısticas. Tambi´ en, se describe la estructura general del sistema as´ ı como sus elementos principales tanto a nivel local como v´ ıa web. 3.1. Idea inicial Se propone el desarrollo de un sistema de asistencia que combine robots aut´ onomos con sensores y actuadores externos conformando un ambiente inteligente gestionado por un planificador de naturaleza h´ ıbrida. En concreto, los dispositivos trabajan de manera descentralizada (los robots que operan dentro del sistema que pueden realizar acciones propias sin necesidad de recursos externos) pero las actividades est´ an siendo constantemente planificadas, monitorizadas, supervisadas y analizadas. Esto permite al sistema realizar cambios de forma din´ amica en los planes o actividades, admitir que el usuario haga ciertas modificaciones en lo planificado, cambiar estados dentro del sistema, etc. Tambi´ en, incorpora un entorno de gesti´ on web que permite realizar tareas tanto a usuarios locales como externos, en actividades tales como: v´ ıdeo-llamada, revisi´ on de signos vitales, telemedicina, etc. En la figura 1 se describe el concepto general del proyecto donde se muestra la interacci´ on del usuario con los diferentes elementos del mismo, as´ ı como la relaci´ on con los servicios de la red tanto para usuarios directos como indirectos. La propuesta es integral en tanto el n´ ucleo de la interacci´ on es el usuario, y se tienen en cuenta sus necesidades tanto f´ ısicas como sociales. Todo ello se realiza a trav´ es de una interacci´ on natural e intuitiva, no invasiva en cuanto a controles, promoviendo la independencia del usuario y su seguridad. El sistema tiene tres caracter´ ısticas importantes: modularidad, adaptabilidad e integralidad. El sistema es modular debido 242 Jornadas Nacionales de Rob´otica 2019 Figura 2: Arquitectura propuesta a que permite la integraci´ on de una gran variedad de dispositivos. Dichos m´ odulos pueden estar encargados de la salud, comunicaciones, interacci´ on, entre otros. Por ejemplo, se tiene una pulsera biom´ etrica que est´ a encargada de la medici´ on de ciertas variables f´ ısicas como son: presi´ on, temperatura y otras variables. En cuanto a la adaptabilidad del sistema, se manifiesta en que no es una estructura r´ ıgida sino que se enfoca en las individualidades de los usuarios. Para lograrlo el sistema eval´ ua peri´ odicamente las acciones realizadas ya sea a trav´ es de m´ etricas, encuestas o por evaluaciones externas. Esta informaci´ on permite al sistema generar soluciones particularizadas dependiendo de los gustos y necesidades del usuario. Un claro ejemplo de la adaptabilidad del sistema es que se puede tener diferentes perfiles de usuario (en donde se puede modificar el n´ umero de usuarios, actividades, calendarios, etc.) y modalidades de uso (vigilancia, vacaciones entre otros). Por ´ ultimo, el sistema planteado pretende tener integralidad, debido que no se enfoca ´ unicamente en una necesidad espec´ ıfica de la persona mayor sino que presenta diversas soluciones dentro de los aspectos biol´ ogicos, ps´ ıquicos y sociales. 3.2. Estructura general del sistema. La arquitectura completa del sistema se puede ver en la figura 2. El sistema esta compuesto de dos servidores: uno a nivel local, encargado de las necesidades del usuario directo y otro con servicios web, que se utiliza para brindar diferentes facilidades a los usuarios externos al sistema. Tambi´ en, en la figura 2 se pueden ver los diferentes elementos que interact´ uan en el servidor local por medio de los usuarios, como son: sensores, robots, sistemas de interacci´ on, etc. Dichos elementos pueden tener su propia estructura y c´ odigo pero comparten informaci´ on acerca de sus estados y ciertas propiedades como pueden ser ubicaci´ on, actividades en ejecuci´ on, etc. Por otro lado, es importante mencionar que los usuarios indirectos pueden interactuar con el sistema a trav´ es de diferentes equipos y plataformas (tel´ efonos, tabletas, aplicaciones dedicadas, etc.) que permiten una comunicaci´ on m´ as natural y efectiva a trav´ es del servidor web. Para ello se ha desarrollado un conjunto de herramientas que permiten la comunicaci´ on tanto web-usuario (int´ erprete-web) como ambiente inteligenteusuario (int´ erprete-usuario). En su funcionamiento los int´ erpretes toman dicha informaci´ on de nodos especializados instalados dentro de cada dispositivo y que est´ an desarrollados de acuerdo con un conjunto de protocolos (mqtt, coap, rfid, etc). La informaci´ on compartida con el sistema puede ser variada y va desde variables globales hasta niveles de energ´ ıa o fallos 4. Hardware del sistema Como se mencion´ o en la introducci´ on, existe una diversidad de necesidades de las personas mayores, las cuales tienen sus particularidades. Con este fin, se han dise˜ nado, construido e implementado algunos elementos especiales que tienen funciones espec´ ıficas. La figura 3 muestra tres de estos elementos: una pulsera biom´ etrica, una pir´ amide de interacci´ on y un robot de 243 Jornadas Nacionales de Rob´otica 2019 Figura 3: Hardware del sistema (a) Pulsera biom´ etrica (Aguilar y Ort´ ı (2017)) (b) Pir´ amide de interacci´ on (Loza et al. (2018)) y (c) Robot de telepresencia (Medina y C´ ordova (2018)) telepresencia. A ello se une una red de sensores distribuidos por el entorno. Todos ellos tienen informaci´ on valiosa del entorno que luego de recibirla y procesarla de acuerdo a cada dispositivo es enviada al servidor local por medio del int´ erprete-ROS. A continuaci´ on, se describen algunos de estos sistemas. 4.1. Red de sensores La red de sensores implementada en el entorno consiste en un conjunto de dispositivos que por medio de comunicaci´ on WiFi interaccionan con el servidor local puede enviar y recibir informaci´ on. Los dispositivos est´ an implementados para la sensorizaci´ on y control de luces, persianas y puertas, as´ ı como para controlar las c´ amaras ubicadas en el entorno. Adem´ as, esta red se encarga de organizar los datos recopilados en una ubicaci´ on central para que puedan ser procesados y explotados de una forma m´ as eficiente. La red de sensores se conecta al sistema por medio del int´ erprete-ROS al cu´ al env´ ıan la informaci´ on de sus sensores tales como el estado de las puertas, persianas, luminosidad, entre otros factores a monitorizar en el entorno. Adem´ as, por medio de este mismo int´ erprete reciben los comandos necesarios para poder poner en marcha sus actuadores tales como: los rel´ es para encender las luces o los motores para abrir y cerrar las persianas. Las c´ amaras tambi´ en se comunican por medio del int´ erprete para enviar las im´ agenes del entorno y que esta informaci´ on pueda ser usada en prop´ ositos espec´ ıficos. 4.2. Sistema de interacci´on - Pir´amide hologr´afica La pir´ amide hologr´ afica desarrollada por Loza et al. (2018) es utilizada como medio de interacci´ on con la persona mayor. Su funcionamiento est´ a basado en el efecto pepper ghost y en ella se proyecta un avatar animado. Se trata de un sistema de interacci´ on f´ acil de replicar y con el que se pueden alcanzar una interacci´ on natural. Est´ a compuesto b´ asicamente por tres subsistemas: el subsistema de retroproyecci´ on hologr´ afica que utiliza la pir´ amide como medio de proyecci´ on, el subsistema generador de gestos que se encarga de las diferentes expresiones y visemas del avatar y por ´ ultimo el subsistema de interacci´ on que incluye los m´ odulos en conjunto de visi´ on, chatbot y otros. La pir´ amide se ha integrado en la arquitectura propuesta y provee una interacci´ on natural por medio de comandos de voz. La pir´ amide hologr´ afica se conecta al sistema por medio del int´ erprete-ROS al cu´ al env´ ıan la informaci´ on obtenida de la interacci´ on entre el avatar y el usuario. Dicho avatar se encarga de ser el contacto directo del sistema con el usuario y por medio del cu´ al se puede entablar un v´ ınculo directo entre los dos. La informaci´ on es recibida por la pir´ amide por medio de la c´ amara y los micr´ ofonos con los que cuenta el dispositivo, para ser procesada y convertida en datos adecuados que el int´ erprete pueda procesar. 4.3. Robot de telepresencia El robot de telepresencia desarollado en Medina y C´ ordova (2018) tiene unas dimensiones de 500 ×500 ×1500 mm y un peso de 35 Kg. El robot cuenta con una plataforma m´ ovil de configuraci´ on diferencial y un sistema de regulaci´ on de altura y un mecanismo de dos grados de libertad para la pantalla, con la finalidad de mejorar el campo visual del usuario al realizar video-llamadas. Adem´ as tiene un sistema de sensores infrarrojos para evitar posibles colisiones con su entorno. El sistema es capaz de autolocalizarse dentro del entorno, esquivar obst´ aculos y ser teleoperado de manera sencilla. Adem´ as entre sus funcionalidades est´ a el reconocimiento de rostros (Viola y Jones (2004)) que permite fijar la atenci´ on del robot en el usuario durante la interacci´ on. Para la autolocalizaci´ on cuenta con un sistema basado en direcciones IP que permite conocer la ubicaci´ on aproximada del robot (siempre y cuando el mismo se encuentre conectado al servidor web). El robot de telepresencia se conecta al sistema por medio del int´ erprete-ROS al cu´ al se env´ ıa la informaci´ on obtenida por medio de sus sensores como detecci´ on de obst´ aculos, solicitud de videollamadas, reconocimientos faciales, entre otros. Luego de recibir esta informaci´ on de su entorno o por parte del usuario se procede a procesarla por medio de su l´ ogica interna y convertirla en informaci´ on adecuada para enviar al int´ erprete-ROS. Asimismo, a este robot por medio del int´ erprete le llega la informaci´ on necesaria para que sus actuadores puedan entrar en funcionamiento y realizar las acciones para las cuales fue implementado como moverse hacia adelante, atr´ as y los lados, as´ ı como rotar en ambos sentidos y permitir el ajuste de su pantalla en el eje vertical. 4.4. Pulsera biom´etrica El brazalete consiste en un sistema de monitorizaci´ on e interpretaci´ on de signos vitales de personas de edad avanzada que se integra en el sistema mediante Openhab(openHAB (2018)) seg´ un Aguilar y Ort´ ı(2017). El dispositivo es capaz de monitorizar e interpretar signos vitales como: temperatura corporal y ritmo card´ ıaco. Tambi´ en posee la capacidad de detectar ca´ ıdas y 244 Jornadas Nacionales de Rob´otica 2019 emitir alertas de emergencia en caso de ser necesario. Transmite la informaci´ on recopilada inal´ ambricamente mediante radio frecuencia de 433 MHz. Para la detecci´ on de ca´ ıdas se estudia el comportamiento de la aceleraci´ on angular en los ejes x,y,z de un gir´ oscopo y aceler´ ometro. Dicho dispositivo fue creado con una estructura ergon´ omica fabricada en impresi´ on 3D. Adem´ as de ello tiene la autonom´ ıa energ´ etica suficiente para trabajar en funcionamiento continuo durante aproximadamente 15 horas. La pulsera biom´ etrica se conecta al sistema por medio del int´ erprete-ROS al cu´ al env´ ıan la informaci´ on obtenida por medio de sus sensores como: temperatura del usuario, signos vitales, detecci´ on de ca´ ıdas, entre otros. Luego de recibir esta informaci´ on se procede a procesarla por medio de su l´ ogica interna y convertirla en informaci´ on adecuada para enviar al int´ erpreteROS. De igual manera, a esta pulsera le pueden llegar se˜ nales de alertas o informaci´ on interesante para el usuario. 5. Software del sistema Como se present´ o en la figura 2 el sistema cuenta con dos servidores: uno a nivel local (comunicaci´ on con las personas mayores) que controla todos los elementos que se encuentran in-situ y un sistema online (comunicaci´ on con familiares, m´ edicos, etc.) que maneja el balc´ on de servicios. A continuaci´ on se detalla los diferentes elementos del sistema. 5.1. Servidor Local El servidor local es un conjunto de m´ odulos que puede realizar las siguientes actividades: recibir peticiones del entorno, planificar las diferentes actividades, manejar los recursos del sistema y realizar las peticiones a servicios en web, entre otros. Las funciones del servidor local se pueden descomponer en tres grupos: interacci´ on social (estado del usuario, sistema de recompensas), organizaci´ on (planificador y interprete-ROS) y rendimiento (monitor de desempe˜ no y base de conocimiento). Los elementos que conforman el servidor local son: Interprete-ROS, planificador, base de conocimiento, monitor de desempe˜ no, estado del usuario y sistema de recompensas, elementos que se describen a continuaci´ on. 5.1.1. Interprete-ROS El Int´ erprete-ROS permite la comunicaci´ on de los diferentes equipos conectados de manera local con el servidor local. El sistema funciona por la conexi´ on entre nodos tanto en los equipos como en el servidor local, dichos nodos especifican varios elementos: caracter´ ısticas principales (nombre, peso), variables (posici´ on o nivel de bater´ ıa), entradas, salidas, y funciones particulares (como por ejemplo el tipo de comportamiento social del robot de telepresencia); que depender´ an directamente del tipo de elementos que se han conectados al sistema. Actualmente, se soportan elementos en mqtt “Message Queuing Telemetry Transport” MQTT (2018) y ROS (“Robot Operating System” ROS (2018). En un futuro se plantea incluir otros tipos de protocolos. Un ejemplo de c´ omo interpreta el sistema los diferentes elementos se puede ver el figura 4, donde todos los elementos del robot se describen por etiquetas: “caracter´ ısticas”, “acciones”, “social”. A partir de ah´ ı se describen los diferentes elementos. Figura 4: Configuraci´ on del robot KRONOS en el sistema dentro del monitor de desempe˜ no Por ejemplo en el caso de “caracter´ ısticas”se describen las dimensiones y el peso del robot. Tambi´ en es interesante notar que cada etiqueta tambi´ en puede tener asociadas funciones. En este caso del robot de telepresencia se puede llamar a las siguientes funciones: contestar, llamar o buscar en el directorio, etc. Cada funci´ on tiene asociado un tipo de mensaje con una estructura propia en ROS dentro del robot para el caso. Por ultimo, dicha informaci´ on se respalda en un archivo json al cual se actualizar´ a peri´ odicamente. El int´ erprete-ROS se conecta con cada uno de los elementos registrados en el sistema y a su vez se conecta con el monitor de desempe˜ no y el planificador. 5.1.2. Planificador El planificador funciona como entrada principal del sistema y tiene las funciones de encontrar un plan para resolver cada tarea en particular si esto es posible. El planificador del sistema es de acci´ on probabil´ ıstica parcialmente observable (basado en cadenas de Markov o POMDPs (Kaelbling et al. (1998)). Estas caracter´ ısticas hacen que se generen planes temporales (teniendo en cuenta acciones con dependencias absolutas de tiempo y tiempos relativos entre las acciones) y de car´ acter probabil´ ıstico (las acciones pueden no llevarse acabo o llevar a resultados diferentes) lo cual a su vez genera otros planes. La entrada para el planificador es un grupo de tareas divididas en intervalos de tiempo discretos (la expansi´ on del planificador para manejar diferentes usuarios, equipos y robots es parte del trabajo futuro). El planificador produce un plan de acuerdo con los objetivos del sistema, el estado del entorno, las restricciones impuestas por la secuencia de acciones del ser humano y el costo de las acciones. El plan obtenido es del tipo condicional, que obtendr´ a metas secundarias a medida que el plan avance. Por ejemplo, si se pide a un robot limpiar la vivienda, el sistema verificar´ a que el usuario no este en casa o sea una hora pertinente para dicha tarea. 245