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UNIVERSIDAD PRIVADA DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE ELECTRÓNICA MENCIÓN: TELECOMUNICACIONES

SISTEMA DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS PARA PERSONAS CON DICAPACIDAD VISUAL CON BASE EN TECNOLOGÍA WI-FI, APOYADO

EN DISPOSITIVOS MÓVILES

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO MENCIÓN: TELECOMUNICACIONES

PRESENTADO POR:

FRANCO, Erick HERNÁNDEZ, Andrés

ASESORADO POR:M.Sc OSORIO, Guillermo Dr. CARABALLO, Ricardo

MARACAIBO, DICIEMBRE DE 2018

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SISTEMA DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS PARA PERSONAS CON DICAPACIDAD VISUAL CON BASE EN TECNOLOGÍA WI-FI, APOYADO

EN DISPOSITIVOS MÓVILES

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DEDICATORIA

Antes que nada, a Dios, ya que, gracias a él, he logrado concluir mi

carrera. A mis padres Dinorah Rivas y Erick G. Franco que han sido parte

fundamental en este camino brindándome todo su apoyo incondicionalmente.

A mi novia Wendy Cáceres que fue ese impulso que necesitaba para

culminar esta meta. A mi hermano Enmanuel Franco también por su apoyo

en esos momentos que lo necesite, a mi tía Desiree Rivas y a mi tío Wuilgger

Cruz que siempre estuvieron allí cuando lo necesite, A mi abuela Marlene

Jaimes por darme aliento en momentos difíciles de mi carrera, A mi profesor

y tutor Guillermo Osorio por brindarme sus conocimientos y ser el principal

guía de este camino. Y Gracias a todas esas personas que de alguna u otra

manera me apoyaron en la realización de este trabajo.

FRANCO, ERICK

vi

DEDICATORIA

Antes que nada, a Dios, que me ha permitido cumplir con esta meta. A

mi padre José Luis y mi tío Gregorio que a pesar de no estar presentes en

forma física siempre serán los ejemplos más importantes que han existido en

mi vida y espero algún día poder ser como ellos. A mis tíos German, Ciraida,

Carmen, Roberto, Marisabel, Claudio, Mela, Chepa, Ramón, Mercedes, Félix,

Teresa, Henry, Rafa, Héctor y Luis por su constante apoyo, enseñanzas y

cariño. A todos mis primos, que me han acompañado y con los cuales he

pasado por excelentes experiencias de vida. Especialmente a mis abuelas

Alicia y Delia por todo el amor y cariño que me han brindado a lo largo de mi

vida, son y serán siempre la fuerza que me hace dar más de lo puedo. A mis

amigos y todas las personas que de alguna manera me han apoyado y

compartido conmigo a lo largo de toda la carrera y la vida. Por último y los

más importante, a mi hermano Alejandro por todo el cariño, amor y apoyo

que siempre me ha dado y mi madre María que es la persona más grande

que conozco, gracias por tu apoyo y amor incondicional, te lo dedico a ti

especialmente.

HERNANDEZ, ANDRES

vi

AGRADECIMIENTOS

Primordialmente agradecer a Dios, por ser nuestra guía y por unirnos en

el camino dándonos así la oportunidad de trabajar en este proyecto de

investigación

Agradecer a nuestros padres, por su apoyo incondicional y por ser parte

de nuestros logros.

A nuestros familiares, que han estado presentes y nos han apoyado en

cada momento. A nuestros profesores, por su esfuerzo y dedicación.

Agradecer a nuestros tutores, Guillermo Osorio y Ricardo Caraballo, por

sus conocimientos, por su paciencia y por presionarnos y hasta regañarnos

para avanzar. Esto no hubiese sido posible sin su ayuda.

Agradecer a nuestros compañeros y amigos, los cuales han formado

parte del camino. Y finalmente, gracias a nuestra Universidad, por ser el

lugar que nos convirtió en profesionales

FRANCO, ERICK

HERNÁNDEZ, ANDRÉS

vi

FRANCO ERICK, HERNÁNDEZ, ANDRÉS. SISTEMA DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS PARA PERSONAS CON DISCAPACIDAD VISUAL CON BASE EN TECNOLOGÍA WI-FI APOYADO EN DISPOSITIVOS MÓVILES. UNIVERSIDAD PRIVADA DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN. FACULTAD DE INGENIERÍA. ESCUELA DE ELECTRÓNICA. MENCIÓN TELECOMUNICACIONES. MARACAIBO. 2018.

RESUMEN

La presente investigación tiene como propósito mejorar la capacidad de desplazamiento de las personas con discapacidad visual ya que de cierta forma estas se encuentran expuestas a posibles caídas y golpes provocados por los obstáculos que se localizan en su área de movilización. Del mismo modo se ve afectado su desarrollo en la sociedad ya que no tienen conocimiento del entorno que les rodea constantemente. Esta investigación está sustentada teóricamente por los autores Tomasi (2003) y Carlson (1998) y metodológicamente a través de los autores Fitzgerald (2009) y Savant (2000), el tipo de investigación se catalogó como proyectiva y descriptiva. La recolección de los datos se llevó a cabo mediante el guion de sondeo y la observación directa. La metodología se empleó de la siguiente manera: Fase I: Comprender el sistema existente, Fase II: Definir los requerimientos del sistema, Fase III: Elegir la lista de componentes, Fase IV: Diseñar sistema de comunicaciones propuesto, Fase V: Construir el prototipo del sistema y Fase VI: Finalizar el diseño. La solución propuesta fue el desarrollo de un sistema de detección de obstáculos que percibe obstrucciones a través de un sensor ultrasónico y que permite enlazarse mediante un punto de acceso inalámbrico (IP) a un dispositivo móvil para indicar la distancia del obstáculo. Al mismo tiempo, a través un buzzer el sistema alerta de manera sonora sobre la presencia de objetos en la vía de desplazamiento de la persona con discapacidad visual estableciendo distintos tonos de acuerdo con la distancia a la que se encuentra el obstáculo. Como conclusión, ante la necesidad de movilización de las personas con discapacidad visual se creó el dispositivo planteado en el cual se pusieron a prueba los conocimientos electrónicos adquiridos en la carrera. Se recomienda agregar más sensores al sistema de detección de obstáculos desarrollado.

Palabras clave: Discapacidad Visual, Detección, Tecnología Wi-Fi.

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FRANCO, ERICK; HERNÁNDEZ, ANDRÉS. OBSTACLE DETECTION SYSTEM FOR VISUALLY IMPAIRED PEOPLE BASED ON WI-FI TECHNOLOGY COMPATIBLE WITH MOBILE DEVICES. PRIVATE UNIVERSITY DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN. FACULTY OF ENGINEERING. SCHOOL OF ELECTRONICS. MENTION TELECOMMUNICATIONS. MARACAIBO 2018.

ABSTRACT

The purpose of the present investigation is to improve the displacement capacity of people with visual impairment, since in a certain way they are exposed to possible falls and blows caused by obstacles located in their area of mobilization. In the same way their development in society is affected since they do not have knowledge of the environment that surrounds them constantly. This research is supported theoretically by the authors Tomasi (2003) and Carlson (1998) and methodologically through the authors Fitzgerald (2009) and Savant (2000); the type of research was classified as projective and descriptive. The data collection was carried out through the sounding script and direct observation. The methodology was used as follows: Phase I: Understand the existing system, Phase II: Define the system requirements, Phase III: Choose the list of components, Phase IV: Design the proposed communications system, Phase V: Build the prototype of the system and Phase VI: Finish the design. The solution proposed was the development of an obstacle detection system that perceives obstructions through an ultrasonic sensor and that allows linking through a wireless access point (IP) to a mobile device to indicate the distance of the obstacle. At the same time, through a system look for a sound warning about the presence of objects in the path of displacement of the visually impaired person establishing different tones according to the distance to which the obstacles are located. In conclusion, in view of the need to mobilize people with visual disabilities, the proposed device was created in which the electronic knowledge acquired during the race was put to the test. It is recommended to add more sensors to the obstacle detection system developed.

Keywords: Visual Disability, Detection, Wi-Fi Technology.

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INDICE GENERAL

Pág.

VEREDICTO.................................................................................................. IIIDEDICATORIA...............................................................................................VAGRADECIMIENTO.....................................................................................VII

RESUMEN...................................................................................................VIII

ABSTRACT................................................................................................... IXINDICE GENERAL.........................................................................................XINDICE DE CUADROS...............................................................................XIV

INDICE DE GRAFICOS...............................................................................XV

INDICE DE IMÁGENES..............................................................................XVI

INTRODUCCIÓN.............................................................................................1

CAPITULO I. EL PROBLEMA........................................................................4

1. DESCRIPCION DE LA SITUACION OBJETO DE

ESTUDIO..............................................................................................4

1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA............................................6

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN…..............................................6

2.1. OBJETIVO GENERAL...............................................................6

2.2. OBJETIVO ESPECIFICO..........................................................6

3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN..........................................7

4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN............................................8

CAPITULO II. MARCO TEORICO................................................................12

1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN......................................12

2. BASES TEÓRICAS.............................................................................15

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2.1. SISTEMAS..............................................................................16

2.1.1. TIPOS DE SISTEMAS.......................................................17

2.1.1.1. SISTEMAS DE COMUNICACIONES

INALÁMBRICOS.....................................................18

2.1.1.2. SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE DATOS........18

2.1.1.3. SISTEMAS DE DETECCIÓN…...............................20

2.1.1.3.1. SISTEMAS DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS......20

2.2. DISCAPACIDAD.......................................................................21

2.2.1. DISCAPACIDAD VISUAL...................................................22

2.2.2. DISCAPACIDAD VISUAL MODERADA Y GRAVE (BAJA

VISIÓN)...............................................................................22

2.2.3. CEGUERA..........................................................................23

2.2.3.1. AGUDEZA VISUAL..................................................24

2.2.3.2. CAMPO VISUAL......................................................25

2.2.3.3. CEGUERA LEGAL...................................................25

2.3. WI-FI….....................................................................................26

2.4. IEEE 802.11.............................................................................27

2.4.1. DISTINTOS ESTÁNDARES WI-FI......................................28

2.4.2. RANGOS Y DISTANCIAS...................................................28

2.4.3. IEEE 802.11a......................................................................29

2.4.4. IEEE 802.11b......................................................................30

2.4.5. IEEE 802.11g......................................................................30

2.5. MÓDULO WI-FI........................................................................31

2.6. PROTOTIPO….........................................................................32

2.7. SENSORES.............................................................................32

2.7.1. TIPOS DE SENSORES......................................................33

2.7.2. SENSORES DE PROXIMIDAD...........................................33

2.7.3. SENSORES INFRARROJOS..............................................33

2.7.4. SENSORES ULTRASÓNICOS...........................................34

2.8. ARDUINO………………………………………………. 34

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2.8.1. TIPOS DE ARDUINO.........................................................35

2.9. DISPOSITIVOS MÓVILES......................................................37

2.9.1. SMARTPHONE..................................................................37

3. DEFINICIÓN DE LA VARIABLE.........................................................38

3.1. DEFINICIÓN NOMINAL...........................................................38

3.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL...................................................39

3.3. DEFINICIÓN OPERACIONAL.................................................40

CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO..................................................41

1. TIPOS Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN......................................42

1.1. INVESTIGACIÓN PROYECTIVA.............................................42

1.2. DISEÑO NO EXPERIMENTAL................................................43

1.3. DISEÑO TRANSECCIONAL....................................................43

2. POBLACIÓN.......................................................................................44

3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS… 46

3.1. GUION DE SONDEO..............................................................46

3.2. CHECK LIST............................................................................47

4. METODOLOGÍA SELECCIONADA....................................................47

5. CUADRO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES..............................54

CAPITULO IV. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN............................55

1. ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS...................56

1.1. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA.................................56

1.1.1. FASE I: COMPRENDER EL SISTEMA EXISTENTE.........56

1.1.2. FASE II: DEFINIR LOS REQUERIMIENTOS DEL

SISTEMA............................................................................59

1.1.3. FASE III: ELEGIR LOS COMPONENTES..........................62

1.1.4. FASE IV: DISEÑAR EL SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE

DATOS PROPUESTO.......................................................64

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1.1.5. FASE V: CONSTRUIR EL PROTOTIPO DEL SISTEMA... 68

1.1.6. FASE VI: FINALIZAR EL PROTOTIPO…...........................71

CONCLUSIÓN...............................................................................................76

RECOMENDACIONES.................................................................................78

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.............................................................79

ANEXOS........................................................................................................82

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INDICE DE CUADROS

CUADRO.1: PRESUPUESTO DEL PROTOTIPO..........................................8

CUADRO.2: CAPAS DEL MODELO OSI.....................................................28

CUADRO.3: CARACTERÍSTICAS DE LA NORMA IEEE 802.11................29

CUADRO.4: VELOCIDAD Y RANGO DE DISTANCIA DEL ESTÁNDAR IEEE 802.11A................................................................................................29

CUADRO.5: VELOCIDAD Y RANGO DE DISTANCIA DEL ESTÁNDAR IEEE 802.11B................................................................................................30

CUADRO.6: VELOCIDAD Y RANGO DE DISTANCIA DEL ESTÁNDAR IEEE 802.11G................................................................................................31

CUADRO.7: LISTA DE VERIFICACIÓN DE COMPONENTES...................63

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INDICE DE GRÁFICOS

GRÁFICO.1: DIAGRAMA DE FLUJO DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS..............................................................................................57

GRÁFICO.2: REPRESENTACIÓN DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS ACTUAL..............................................................................58

GRAFICO 3: DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE DETECCIÓN..................................................................................................65

GRÁFICO.4: DIAGRAMA DE CONEXIÓN ENTRE EL ARDUINO Y EL MÓDULO WI-FI (ESP 8266)..........................................................................66

GRÁFICO.5: DIAGRAMA DE CONEXIÓN ENTRE EL ARDUINO Y SENSOR ULTRASÓNICO............................................................................67

GRÁFICO.6: DIAGRAMA DE CONEXIÓN ENTRE EL ARDUINO Y EL BUZZER........................................................................................................67

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INDICE DE FIGURAS

FIGURA.1: INTERCONEXIÓN ENTRE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA....................................................................................................68

FIGURA.1.1: PRUEBA DE ENCENDIDO DEL SISTEMA..........................72

FIGURA.2: PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE DETECCIÓN DE OBSTÁCULOS...........................................................................................69

FIGURA.3: PROGRAMACIÓN DEL SENSOR ULTRASÓNICO................69

FIGURA.4: CONFIGURACIÓN DEL BUZZER............................................70

FIGURA.5: PROGRAMACIÓN DEL MÓDULO WI-FI.................................70

FIGURA.6: PROGRAMACIÓN DE LA PÁGINA WEB Y LA I.P.................71

FIGURA.7: PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR ULTRASÓNICO..........................................................................................73

FIGURA.8 PÁGINA WEB DEL SISTEMA INALAMBRICO........................73

FIGURA.9 DIRECCIÓN IP GENERADA POR EL MÓDULO WI-FI............74

FIGURA.10 PRUEBA COMPLETA DEL SISTEMA DE DETECCIÓN........75

FIGURA.11: ARDUINO UNO.......................................................................82

FIGURA.12: MODULO WI-FI ESP8266.......................................................82

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INTRODUCCIÓN

La detección de obstáculos es uno de los mayores problemas para las

personas con discapacidad visual en el mundo. Ya que este aspecto, les

impide transitar por las distintas áreas de desplazamiento, conocer su

entorno, y a su vez, desarrollarse con normalidad en la sociedad. Es por ello,

que el siguiente proyecto investigativo que llevara por nombre “Sistema de

detección de obstáculos para personas con discapacidad visual con base en

tecnología Wi-Fi, apoyado en dispositivos móviles” abordara esta

problemática y planteara una solución para este problema.

La investigación estará estructurada en cuatro capítulos. En el capítulo I

se describirá la situación objeto de estudio y se precisaran los objetivos. En

el capítulo II se establecerán los antecedentes, las bases teóricas y se

definirán las variables de la investigación.

En el capítulo III se implantará la metodología, de la cual, se

desglosarán las fases metodológicas o los pasos a seguir para cumplir con el

propósito de la investigación. La metodología se tomará de uno o varios

autores de acuerdo a los objetivos específicos. Por último, se efectuará un

cuadro de actividades que permitirá llevar a cabo cada una de las fases

metodológicas.

En el capítulo IV se ejecutarán las fases y se expondrán los resultados

de la investigación. Posteriormente, se realizarán las correspondientes

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conclusiones, recomendaciones, anexos y referencias bibliográficas sobre la

investigación desarrollada.

Para finalizar, este trabajo investigativo servirá como precedente para

posibles investigaciones y aportará al investigador experiencia científica en el

área especializada.