CPN-2807: Cinturón de Control Prenatal para la FLL Open European Championship

Resumen

La selección de robótica del Colegio Mayor Secundario Presidente del Perú se ha preparado para representar a nuestro país en la FLL Open European Championship en Delft, Holanda, y competir con 80 equipos ganadores a nivel mundial en una verdadera celebración global. El trabajo en equipo y la competencia de robots basada en las misiones de ingeniería biomédica de la FIRST LEGO League FLL-2010, nos ha permitido integrar nuevas competencias a nuestra formación en ciencia y tecnología; computación e informática; biología, química y física; investigación, desarrollo e innovación. De tal forma que se va al festival con un proyecto de investigación, el CPN 2807: "Las Manos de Dios sobre Ti". Se trata de una faja inteligente diseñada y construida íntegramente por el equipo con materiales comunes y de bajo costo. Es una contribución a nuestra comunidad: funciona con energía proporcionada por baterías triple A recargables y permite monitorear el embarazo de mujeres en gestación de riesgo, tanto en zonas urbanas como rurales, que no tienen posibilidades de acudir a sus controles regulares en centros asistenciales. En junio del 2011, el equipo Phi Kappa Psi ocupó el primer puesto a nivel mundial en la categoría trabajo en equipo.

Palabras clave— CPN-2807, cinturón, faja de control prenatal, equipo phi kappa psi, FLL OEC, ingeniería biomédica, trabajo en equipo.

CPN-2807: Prenatal Control Belt for the FLL Open European Championship

Abstract

The robotics school team from Colegio Mayor Secundario Presidente del Peru has prepared to represent our country in the FLL Open European Championship in Delft, The Netherlands, and compete with 80 winner teams from all over the world in a truly global celebration. Teamwork and robot competition based on the biomedical missions of FIRST LEGO League FLL-2010 has allowed us to incorporate new skills to our education in science and technology: computer science and information technology; biology, chemistry and physics; investigation, development and innovation. We come to this festival with our research project CPN 2807, "God´s Hands over You". It is an intelligent belt designed and built completely by the team, with common materials and low cost. It is a contribution to our community that operates with energy coming from AAA batteries and allows to monitor risk pregnancy women, in urban and rural zones, that don´t have possibilities to attend regular controls in health centers. In June 2011, the Phi Kappa Psi team ranked first worldwide in the teamwork category.

Key words— CPN-2807, prenatal control belt, phi kappa psi team, FIRST LEGO League Open European Championship, biomedical engineering, teamwork.

Introducción

El presente trabajo, muestra los resultados de una investigación iniciada el año 2010 por los miembros del equipo Phi Kappa Psi del Grupo I+D+i en Robótica y Energías Renovables que se muestra en la Fig. 1 [1]. El objetivo fue la creación de un sistema integral de control prenatal que prevenga los problemas que se presentan en la etapa de gestación. Así, como producto final se obtuvo un cinturón con sensores de presión, temperatura y ultrasonido, similares a los controlados por robots. La información es procesada con un microcontrolador e inmediatamente enviada a una base hospitalaria donde un especialista examinará en tiempo real y alertará a la gestante acerca de su situación. Debido al alto índice de mortalidad materno–infantil que afronta nuestro país, se contribuye con las comunidades rurales y campesinas de las zonas alejadas de nuestro territorio, utilizando un diseño innovador basado en la tecnología biomédica y los conocimientos de biología y física recibidos en el Colegio Mayor Secundario. Se contó con la asesoría técnica permanente de los alumnos Máximo Ramos Medina y Juan Mochcco Salcedo de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la FIME-UNICA Lima y Alejandro Gonzales Paredes de la FIEE-UNMSM.

Fig. 1. Grupo I+D+i en Robótica y Energías Renovables.

Los miembros del equipo, Fig. 2, fueron los alumnos Ahmed Tarqui y Karol Méndez de la región Huancavelica; Marcia Mendoza, Maxwel Rubio y Diego Cotrina de la región La Libertad, Miguel Nizama y Benyhi Mantilla de Lima; Juan Acosta de la región Lambayeque; Cristhian Iquiapaza de la región Puno; y Ronny Mendoza de la región San Martín. Su mentor y entrenador, el profesor Hipólito Rodríguez.

Fig. 2. Equipo Phi Kappa Psi con el tapete campo de juego FLL 2010 Body Forward.

Todo el proyecto ha sido difundido antes, durante y después del campeonato mundial en la página de la referencia [2].

Diseño del Robot

El robot se caracteriza por su funcionalidad, velocidad e innovadora estructura. Las pruebas realizadas nos han permitido modificar eficientemente las misiones FLL propuestas [3]. La dedicación diaria puesta en Robot-Picchu, visto en detalle en la Fig. 3, es de cada miembro del equipo Phi Kappa Psi. Hemos comunicado esa experiencia a los demás miembros de nuestra comunidad: alumnos, profesores, padres y opinión pública de nuestro país [4][5].

Fig. 3. Diseño del robot de competencias con piezas LEGO MINDSTORMS NXT 9797.

Misiones de la Competencia y Desarrollo de la Investigación

Las misiones del año de competencias FIRST LEGO League (FLL-2010) denominadas BODY FORWARD, están enfocadas al tema de la biomedicina. Por ello, los retos representan ciertas circunstancias en la que se pueden presentar enfermedades que pueden afectar la salud del ser humano. Algunas de estas consisten en curar una fractura de hueso, colocar un marcapaso y un parche en el corazón e incluso poder destruir células malas, mapeo de nervios, filtro de sangre, activar un brazo mecánico, control de objetos a través del pensamiento, dispensador de medicinas, sensibilidad y otras más [6].

Fig. 4. Detalle de la construcción de algunos modelos con dual lock necesario.

CPN-2807, es una idea desarrollada que surgió de una problemática existente en nuestro país y en muchos lugares del mundo. En este tema influyen dos factores importantes: la mortalidad materna-infantil, y las malformaciones. Se quería innovar en la salud [7].

Estos problemas surgen por complicaciones y anormalidades durante el periodo de embarazo; y al no ser atendidas o alertadas a tiempo, generan muchas situaciones de riesgo y, en la mayoría de los casos, lamentables muertes.

La presentación del proyecto en Holanda fue plena en experiencias trasversales de cooperación y colaboración con los equipos de todo el mundo. Durante los días previos a la competencia, el equipo peruano participó en una mesa de trabajo ligada a los problemas climáticos y las energías renovables. El diálogo con el embajador del Perú en el Reino de los Países Bajos, Allan Wagner Tizón, permitió intercambiar opiniones sobre el aporte del colegio mayor como ecocolegio en el tratamiento y cuidado de las aguas en forma sostenible. La presencia in-situ en la capital Real de La Haya permitió además tomar conocimiento de las actividades de la Corte Internacional de Justicia en materia de energías renovables.

Se visitó uno de los principales liceos holandeses, el colegio Liceo Cristiano de Delft, participando directamente en las clases de latín, historia, matemática por computador y dutch. Al final realizaron una visita guiada con sus compañeros del gimnasio holandés al más grande centro tecnológico de esta parte de Europa, la Universidad Tecnológica de Delft y el Parque de Ciencias TUDelft.

Durante los siguientes tres días, en la verdadera competencia mundial de robótica, el Perú instaló en el área de pit #1 su posición ID #87 en lugar privilegiado. Todas las delegaciones e invitados de los países visitaron el stand del trabajo de investigación denominado "CPN 2807, Las Manos de Dios sobre ti" y diversas muestras de nuestro pasado histórico y cultural. El Cinturón PreNatal, visualizado en la Fig. 5 es un completo sistema de control con sensores de presión, temperatura y ultrasonido, similares a los sensores de Vernier utilizados por LEGO Mindstorms, RoboLab o NXT.

Fig. 5. Prototipo funcional del Cinturón Prenatal CPN-2807.

Funcionamiento del Sistema CPN-2807

El objetivo fundamental de este equipo es identificar posibles complicaciones que alteren la normalidad del embarazo, así como alertar de estos problemas.

El proceso de funcionamiento, mostrado en la Fig. 6, es el siguiente:

• Se obtiene los datos (temperatura en ºC y otros parámetros) a través de los sensores.

• Se envía la información captada hacia el microcontrolador con la ayuda de un amplificador de señales.

• Los datos se procesan con la programación que contiene el PIC (con hardware y software).

• Se emite señales hacia el teléfono móvil a través de los puertos de salida del microcontrolador.

• El teléfono móvil realiza una llamada y transfiere la codificación.

• En el sistema de recepción, se calculan los datos y son mostrados en la pantalla LCD.

• En caso de que se presenten anomalías, se hará una llamada a un centro médico o a un familiar cercano.

Una completa presentación interactiva y narración de las diapositivas que presentan los procesos electrónicos de hardware y software, pueden revisarse en detalle en la referencia [2].

En la figura 7 puede verse la hoja de información del equipo Phi Kappa Psi con la que se participó en este evento mundial.

Fig. 6. Diseño y programación del emisor y receptor.

Resultados y Análisis

En las ligas mayores de la robótica mundial el equipo Phi Kappa Psi ocupó el sábado 4 de junio de 2011 en la ciudad de Delft, Holanda, el PRIMER LUGAR en la categoría TRABAJO EN EQUIPO. Comparten esta satisfacción para sus países los equipos de Arabia Saudita en segundo lugar de la categoría; India y Singapur en la categoría Proyecto "Body Forward"; Taiwán e Israel en la categoría "desempeño del robot". Alemania, Holanda y Tailandia respectivamente en las posiciones generales.

Ha sido evidente la sólida formación integral del equipo Phi Kappa Psi, quienes haciendo gala de su nombre, phi por su racionalidad, kappa por la constante de equilibrio y psi por su conducta, unificaron el conocimiento, la ciencia y los valores F.I.R.S.T. (For Inspiration and Recognition of Science and Technology), puestos en competencia luego de ganar la etapa nacional el sábado 27 de noviembre del 2010 [8].

Fig. 7. Team introduction sheet.

La evidencia de este premio demuestra que los peruanos somos capaces de trabajar en equipo e involucrarnos en un trabajo colaborativo entre alumnos de la educación superior y la educación secundaria, siempre desde un enfoque de procesos.

Conclusiones

Se revisaron los Materiales de hardware y software más avanzados que resolvieran los problemas del mundo real usando la robótica y el control de procesos. Se buscó las compatibilidades entre los países para hacer una contribución a las comunidades rurales peruanas, sobre todo usando nuestra Mano de obra con ciencia y tecnología. El grupo de robótica ha revisado los Métodos y mejores procedimientos para una correcta investigación, desarrollo e innovación. La curiosidad por las Máquinas y juguetes, su ensamblaje y operación, ha permitido la mejora continua de Robot-Picchu y del CPN-2807 desde el lanzamiento del reto Body Forward a mediados de setiembre del 2010. Nada hubiese sido posible sin una alta motivación intrínseca y un gran respeto por la Madre naturaleza. El uso de estas 5 "emes" para crear la calidad y lograr la mejora continua de nuestra participación desde el enfoque de la gestión de procesos en los eventos internacionales puede ser analizado en la página de la referencia [9].

Se llegó al torneo científico tecnológico más emocionante del mundo, plenamente convencidos que "Nuestra recompensa se encuentra en el esfuerzo".

La participación de diez alumnos y su profesor del equipo Phi Kappa Psi del CMSPP en este festival global fue fructífera y meritoria. La FLL OEC es el concurso escolar más emocionante a nivel mundial en el campo de la tecnología y robótica escolar. Durante su transmisión en vivo por las redes sociales, destacó la realizada por Twitter donde más de un millón de jóvenes de los 55 países participantes siguieron la participación de sus compañeros en 71 equipos de todos los continentes. El equipo peruano del Colegio Mayor obtuvo el derecho para participar en esta etapa internacional al ganar en la competencia de FLL Nacional llevada a cabo en noviembre del 2010 en la ciudad de Lima, donde ganó además tres copas por mejor tarea de investigación y mejor trabajo en equipo.

Fig. 8. Cubierta del DVD preparado para la presentación de la investigación ante el jurado calificador.

La participación ante el Jurado de Trabajo en Equipo tuvo como estrategia cuatro pilares: la eficiencia en el uso de los recursos, el alcance de metas altas, la obtención de mejores resultados y el desarrollo del respeto, confianza, liderazgo y buena comunicación entre todos sus miembros. Se utilizó un reloj confeccionado horas antes, que reflejaba las funciones y los resultados obtenidos por cada alumno trabajando colaborativamente durante los últimos meses. Se hizo evidente la propuesta de Peter Senge con su "Quinta disciplina", donde nos indica que el trabajo en equipo es una de las cinco disciplinas que deben ejercitar las organizaciones inteligentes u organizaciones abiertas al aprendizaje. El desempeño en la prueba psicológica de alta competencia deportiva para armar estructuras utilitarias con sogas gruesas impresionó al jurado. La presentación científica y artística de la investigación (ver Fig. 8) recibió además un reconocimiento especial del Dr. Woodie Flowers, fundador de la competencia robótica FIRST y profesor de ingeniería mecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Los ganadores de premios pueden revisarse en la página de la referencia [10].

Finalmente, para llegar a esta jornada mundial, el equipo compartió previamente valores y experiencias con los demás miembros del grupo I+D+I del colegio, y de forma global con todos los internautas desde su web hacia el mundo. Ya están de regreso y luego de reeditar su participación nacional en el 2011 [11], defenderán su título esta vez en la FIRST LEGO League Open European Championship 2012 en Mannheim, Alemania.

Fig. 9. Premiación del equipo Phi Kappa Psi como Primer Puesto a nivel mundial en la categoría de Trabajo en Equipo.

Referencias

• [1] H. Rodríguez, "Robótica Colegio Mayor". Portal del Grupo I+D+i en Robótica y Energías Renovables del Colegio Mayor Secundario Presidente del Perú (CMSPP), Último acceso: 08 de diciembre de 2011.

http://www.roboticacolegiomayor.info

• [2] Phi Kappa Psi, "CPN-2807, Las manos de Dios sobre ti". Plataforma del equipo PKP del CMSPP, Último acceso: 08 de diciembre de 2011. http://www.roboticacolegiomayor.info/flloecdelft.

• [3] FIRST LEGO League, "The Challenge & Resources", Manchester FIRST Community, Último acceso: 03 de junio de 2011. http://firstlegoleague.org/challenge/thechallenge.

• [4] Diario El Peruano, "Alumnos inventan cinturón de control para gestantes", CIENCIA. Médicos podrán monitorear embarazos a distancia, Fecha: 04/04/2011, Último acceso: 08 de diciembre de 2011. http://www.elperuano.com.pe/edicion/noticia.aspx?key=3md52pVtJcI=

• [5] RPP, Radio Programas del Perú, "Conoce la faja inteligente que reduce los riesgos del embarazo", Salud en RPP, Programa emitido en 16.06.2011, Último acceso: 08 de diciembre de 2011.

http://www.rpp.com.pe/2011-06-16-conoce-la-faja-inteligente-que-reduce-los-riesgos-del-embarazo-noticia_375868.html.

• [6] FLL 2010, "Body Forward" Missions Robot Game, Último acceso: 08 de diciembre de 2011. http://www.youtube.com/watch?v=tEwTO3S5eOs.

• [7] S. Heinrichs Gray, "Artificial Limbs" (Innovation in Medicine – 21st Century Skills). Ann Arbor, Cherry Lake Pub, 2008.

• [8] FLL Perú 2010, "Acerca de cómo el Colegio Mayor se llevó tres copas de la FLL-2010 Peru". Robótica colegio, Último acceso: 08 de diciembre de 2011.

http://www.youtube.com/watch?v=npAULDnYvT8.

• [9] FLL OEC 2011, "Phi Kappa Psi from Peru is the First Place in Teamwork at the FLL Open European Championship 2011". Robótica colegio, Último acceso: 08 de diciembre de 2011. http://www.youtube.com/watch?v=qfR2J74ic0s.

• [10] FIRST® LEGO® League, "The winners are…" Total award overview, Open European Championship 2010/2011. Último acceso: 08 de diciembre de 2011.

http://www.flloecdelft.org/images/stories/Pricewinners.pdf

• [11] FLL Perú 2011, " Acerca de Cómo el Colegio Mayor se llevó cinco copas de la FLL-2011 Peru". Robótica colegio, Último acceso: 08 de diciembre de 2011.

http://www.youtube.com/watch?v=FLohNwho1lk.

Autor:

Hipólito Martín Rodríguez Casavilca

Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima Perú