Diseño e implementación de un prototipo de muro interactivo de bajo costo basado en matriz de sensores ópticos y proyección de escenarios virtuales

Abstract

El avance tecnológico en los últimos años, ha cambiado el paradigma de la forma en que las personas se comunican, aprenden y se divierten. Por esta razón, el uso de dispositivos electrónicos que permitan interacción y estímulos visuales se vuelve cada vez más atrayente. Sin embargo, el costo de sistemas que incluyen pantallas interactivas es elevado. Ante esta situación, el presente trabajo de titulación propone un prototipo de muro interactivo de 72” de diagonal, que permita la interacción del usuario con 3 tipos de escenarios virtuales: uno de actividad física, uno de enseñanza lúdica y otro destinado a terapia de salud mental.

La tecnología de pantalla táctil usada en este proyecto es de tipo óptica, con sensores infrarrojos. Los sensores están montados dentro del marco del muro, formando una estructura matricial de 14 x 26 celdas. La interacción del usuario con la aplicación se realiza por medio de toques con la mano o algún tipo de objeto en el interior del marco del muro. El sistema utiliza un controlador para monitorizar la celda estimulada por el usuario, y de acuerdo a ello gestiona la aplicación. Los escenarios proyectados en el muro fueron desarrollados en el motor gráfico Unity 3D. Para cumplir con el objetivo del proyecto, el controlador debe: a) monitorizar 40 entradas simultáneas de la matriz de sensores; b) tener una plataforma liviana para el despliegue de vídeo; y, c) ser de costo reducido. Estos requisitos fueron satisfechos mediante el uso de dos componentes: un dispositivo de lógica programable (FPGA) para el monitoreo de entradas, y un computador embebido (SBC) que utiliza Sistema Operativo y librerías de código abierto. La evaluación del proyecto dio como resultado una precisión de 90,5%, una exactitud de 95,2% y un tiempo de respuesta media de 2,55 segundos. En cuanto al consumo de potencia, éste es 6 veces menor que el consumo de un sistema basado en un computador portátil. Por otro lado, resultó ser 24 veces más económico que un dispositivo comercial. La evaluación de la experiencia de usuario obtuvo una calificación del 80% como muy favorable y el 20% como favorable.