Diseño y construcción de una silla de ruedas inteligente con reconocimiento de voz para contribuir en la autonomía móvil de una persona tetrapléjica

Abstract

Este trabajo consiste en el diseño y construcción de una silla de ruedas inteligente controlada por comandos de voz, la cual permite mejorar la autonomía móvil de una persona tetrapléjica. Se considera medidas antropométricas del usuario y las medidas externas en base a la normativa ISO 7176-5 para definir el tamaño ideal del equipo y generar cálculos mecánicos con un factor de seguridad superior a 2; se establece zonas seguras contra el volcamiento y se calcula la fuerza de empuje para la selección de motores. Se diseña una ley de control en base al modelo cinemático de un robot móvil diferencial. El controlador de alto nivel, que da seguimiento a caminos y el controlador de medio nivel, que regular la posición del robot, se apoya la implementación de un controlador de bajo nivel en cada rueda que permite seguir las velocidades determinadas por los algoritmos de control cinemático. Además, se analiza la estabilidad de los controladores mediante el criterio de Lyapunov. El sistema de reconocimiento de voz aprovecha las facultades de habla de las personas con tetraplejia y dispone de dos niveles: (1) el reconocimiento de palabras claves que consiste en obtener los coeficientes cepstrales de frecuencias Mel de los audios y clasificarlos por medio de una red neuronal convolucional CNN en categorías que permiten habilitar comandos y a detener el movimiento de la silla; y (2) la conversión de lenguaje hablado a texto permite identificar comandos de voz útiles para enviar al controlador robótico, generar movimiento e interactuar con el usuario.