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PROYECTO DESTACADO FABLAB
PROYECTO DESTACADO COMUNIDAD

Algoritmo de detección visual en tiempo real

Tarea Universitaria 07 Dic 2017

El proyecto consiste en la realización de un algoritmo de detección visual en tiempo real usando el lenguaje de programación Python. El proyecto se lleva a cabo utilizando únicamente librerías que se pueden descargar gratuitamente desde la interfaz de Python, principalmente TensorFlow la cual es una biblioteca de código abierto para aprendizaje automático desarrollado por Google. La principal característica de TensorFlow corresponde a que es capaz de construir y entrenar redes neuronales para detectar y descifrar patrones y correlaciones, lo cual es fundamental para realizar la comparación de la imagen entrante (tomada por la cámara) con relación a distintas bases de datos. Únicamente utilizando la cámara frontal de un notebook como material, se realizó este algortimo el cual es lo suficientemente robusto como para poder detectar sin problema distintas personas (aún cuando estas no aparezcan completas frente a la cámara) y distintos tipos de objetos que se posen en el rango de captura de la cámara en tiempo real. Dado el alto potencial que las redes neuronales tienen en el ámbito de la robótica, se considera que la mejora de este algoritmo y su implementación en distintos dispositivos electro-mecánicos como los realizados en el FabLab pueden entregar grandes y simples soluciones a problemas cotidianos, como por ejemplo saber si quien se encuentra parado fuera de la puerta de nuestro hogar es alguien conocido o no. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Las librerías utilizadas para Python: Numpy TensorFlow Pillow Lxml Jupyter (unicamente para revisar el código por celdas) Matplolib OpenCV (es externo a Python, se utilizó para obtener las imágenes de la cámara) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La base de datos para las comparaciones, así como el modelo de comparación se obtiene de: https://github.com/tensorflow/models --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Video del algoritmo en funcionamiento: https://youtu.be/I6XrZlTq0uc --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Este proyecto se basó en el trabajo realizado previamente sobre la detección de objetos utilizando TensorFlow por Daniel Stang, en la página medium.com, tal como se especificó en las referencias.

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NUEVOS PROYECTOS
Offendoor M2EHPHV - Touchless Device
Tarea Universitaria

IDEAS DE PROYECTOS PRELIMINARES Ya habiendo analizado y declarado las características deseadas para nuestro proyecto se optó por dar espacio al pensamiento creativo de cada uno de los integrantes del grupo y así presentar distintas alternativas que cumplan con el objetivo principal definido para el proyecto: Crear una “Interfaz de activación adaptable, intuitivo, ergonómico higiénico, esteril para abrir puertas de manera touchless para personal médico de UCI”.   Dentro de las puertas sin contacto, en lugar de evitarlo por completo nos enfocaremos en reducirlo al mínimo o al menos acotarlo a las zonas del cuerpo que no están en contacto directo con pacientesdescubrimientos realizados durante la etapa de investigación se aborda el problema de fabricar un dispositivo completamente “touchless” haciendo uso de las tecnologías de fabricación digital, principalmente de impresión 3D. Por esto y teniendo siempre en mente  se propone una nueva propuesta para abrir. Se decide por enfocar el trabajo en mecanismos activados con el codo ya que el usuario objetivo(personal UCI) debe realizar por protocolo un lado de manos intensivo el cual incluye parte del antebrazo, adicionalmente se determinó que el codo es una zona de bajo riesgo de contacto con la cara y manos del mismo usuario reduciendo los potenciales riesgos intencionales. De la misma forma se decidió concentrar los esfuerzos en tan solo uno de los modelo de puertas hallados en las zonas UCI en la actualidad, la opción seleccionada es la manilla tipo palanca ya que según nuestra fuente (Clínica Cordillera, Hospital Barros Luco)  son las más comúnmente encontradas y al tener un funcionamiento similar a las manillas de uso doméstico favorece el proceso de prototipado y prueba en casa.   A continuación se presenta una breve descripción de cada una de las ideas acompañada de su respectivo análisis de pros y contras.   IDEA 1: En grandes rasgos corresponde a una estructura en 2 partes, la primera con forma de “L” se posiciona por sobre la manilla y permite accionar una manilla tradicional con un movimiento lateral del codo, la segunda parte consiste en una especie de seguro para anclar la “L” desde la vista inferior de la manilla, el diseño de la imagen contempla la opción de ajustar el seguro a distintas secciones/diámetro de manilla..      Pros: Simple Adaptable a manilla Usa el codo Contras: Sistema de apertura no es tan intuitivo ni eficiente Mecanismo de acople puede fallar   IDEA 2:   La idea se resume en un brazo recto que se extiende de forma vertical desde la manilla, en la parte superior de éste se encuentra una especie de bandeja sobre la cual el usuario puede ejercer con el codo una fuerza hacia abajo y de esta forma activar la apertura de la puerta mediante el torque realizado a la manilla. Se plantea la opción de hacer el largo del brazo variable y así ajustarlo a distintos rangos de altura para distintos usuarios.   Pros: Movimiento más intuitivo Adaptable Usa el codo Contra: Acople mágico Rango adaptable desconocido (depende de la impresión) Frágil Geometría limita el movimiento   IDEA 3:   Corresponde a una única pieza diseñada de forma anatómica a la curvatura natural del codo la cual es colocada en el extremo libre de la manilla. La activación se realiza de la misma forma en que se haría convencionalmente con el beneficio de que la geometría evita que el codo “resbale” durante el proceso de apertura. Al estar ensamblado directamente sobre la manilla implica que está a la misma altura de la ya mencionada manilla y para algunos usuarios(dependiendo de su altura) resultaría necesario agacharse para hacer su uso de forma correcta.     Pros: Simple Ergonómico para el codo Contra: Altura del codo Acople indefinido Volumen de impresión Altura de la pieza necesita encontrarse   IDEA 4:   La última idea se compone de una estructura simple la cual permite un posicionamiento del codo y de la zona alta del antebrazo sobre una bandeja anatómicamente curvada. La activación del mecanismo de apertura se produce a través del lateral-abajo del codo, permite aplicar la fuerza de forma continua y más regulada debido a una área de contacto mayor.   Pros: Funcional Acople simple Separable en dos piezas Contra: Hay contacto con otras parte además del codo Volumen de impresión   PRIMERA ENTREGA   Para la primera entrega del proyecto correspondiente al Control 1 del curso ME4030 Seminario de Diseño e Innovación Tecnológica se ha decidido por adaptar la IDEA 1 de acuerdo a los comentarios realizados por el grupo.   La primera modificación consiste en cambiar la forma de “L’ con la que fue planteada inicialmente la idea y reemplazarla por una sección semicircular de uno 15 cm de diámetro. De esta forma se espera una interacción más cómoda y ergonómica con el usuario, además de reducir el volumen de impresión requerido para el brazo.   También se incorpora una pequeña y delgada saliente en el borde de la zona de contacto con el codo, con ella se espera que el mecanismo no sirva tan solo para activar el mecanismo de apertura de la puerta sino que también sea capaz de abrirla. Para el caso en que la puerta abra hacia “afuera” no hay mayor inconveniente ya que tan solo se debe empujar ligeramente puede ser con el mismo codo o incluso con alguna otra parte del cuerpo como el pie. Para el caso en que la puerta abra hacia “adentro” el problema se complica ya que se debe realizar el movimiento de “tirar” y sin ningún punto de apoyo o sujeción este se vuelve prácticamente imposible sin la ayuda de las manos.   Se diseña la “base” como la parte del mecanismo que se coloca por sobre la manilla y a la cual se ensamblan las otras parte del diseño, esta se sujeta de ambas secciones perpendiculares de la manilla proporcionando estabilidad frente a los movimientos laterales para activar el mecanismo y movimientos adelante-atrás para abrir la puerta.    El brazo se une a la base mediante un acople deslizante lo cual facilita su inserción y extracción de forma rápida e intuitiva, esto con el objetivo de higienizar periódicamente según establezcan los protocolos del área donde está inserto.    Se mantiene la idea de hacer un diseño adaptable a distintos diámetros de la sección transversal de la  manilla, los cuales varían entre la 15 mm y los 20 mm dependiendo del fabricante. El diseño contempla un cierre mediante “tapas” desde la vista inferior de la manilla, el cierre está pensado para 3 rangos de diámetros con el uso de pestañas de encaje tipo escalonado.       FEEDBACK PRIMERA ENTREGA Poca integración de ergonomía en el diseño: efectivamente debido a un error el diámetro de la sección curvada del brazo resultó mucho menor a lo discutido con el grupo, esta diferencia entre el valor necesario(alrededor de 15 cm, probado mediante prototipos casero) con el resultante en la impresión provoca una mal calce con el codo del usuario. Se plantea su corrección para la siguiente entrega.     Modelo poco eficiente para impresión 3D: tal como expresa el comentario, el objetivo del diseño era que cumpliese con la funcionalidad propuesta y nunca fue considerado los defectos del proceso de impresión que se realizaría posteriormente, solo se asumió que sería posible.   No se tuvo en cuenta la posición que debía tener cada pieza al momento de la impresión, por lo que en muchas partes se requería el uso de material de soporte. Aumentando el tiempo de impresión, el tiempo de preparación del producto antes de ser utilizado y  disminuyendo la calidad de las terminaciones. Se estudiaran las distintas estrategias para minimizar dentro de lo posible el material de soporte para futuras entregas.     Piezas muy voluminosas: El diseño es un tanto tosco y grueso, y no contempla una optimización del material utilizado así como el tiempo necesario para su impresión que en las condiciones actuales es de alrededor de 13 horas. Se enfatiza en que no basta la funcionalidad de la pieza por sí sola sino que también se debe hacer un uso eficiente de los recursos.   Adicionalmente una refinación en el diseño permitirá hacer el modelo más manual, fácil de ensamblar y por lo tanto más amigable con el usuario. Una propuesta es reducir el volumen de las piezas más grandes y modificar los cortes rectos a curvos para aumentar la resistencia mecánica de las piezas y mejorar la esteticidad del modelo.     Las “tapas” no calzan por lo que no es posible acoplar el modelo a la manilla: La poca experiencia modelando en 3D así como el mal uso de las tolerancias hicieron de un fracaso esta opción como cierre, se propone cambiar el diseño de la “tapas”.   Los comentarios de esta entregas serán utilizados como base al momento de re pensar las mejoras para hacer del diseño un dispositivo funcional y que se adapte a las realidades de fabricación del curso.   SEGUNDA ENTREGA    Se conserva la idea de la entrega anterior y se realizan las modificaciones con respecto a los comentarios del feedback.    Se corrige el diámetro del brazo en la zona de contacto con el codo, el nuevo diámetro de 12 cm fue definido al utilizar como referencia uno de los prototipo caseros realizados por uno de los integrantes del grupo.   También se suavizan los corte rectos y eliminación de piezas con “voladizos”, de esta forma se integra la geometría del diseño con su proceso de fabricación, específicamente, se reduce el volumen final de impresión y el uso de material de soporte (probado en Cura), a raíz de esto se reduce el tiempo de impresión y el tiempo de preparación del producto previo a su uso y, con estas modificaciones se hace visualmente más agradable a los usuarios.   Por último se cambia el diseño de las “tapas” con las que se cierra el modelo a la manilla, se decide su cambio por “tapas” de tipo deslizante fijas para un único diámetro de manilla predefinido. Aclarar que esto no significa restarle adaptabilidad al diseño ya que el diámetro de la sección transversal de la manilla puede ser modificado según los requerimientos de cada usuario desde el diseño en autocad.    FEEDBACK SEGUNDA ENTREGA   El principal feedback que se obtiene por parte de un profesional de la salud de la clínica Christus UC fue que es un buen diseño, pero que no es tan adaptable para manillas que tienen la punta curvada, lo cual dificulta su instalación y posterior uso. En términos de los atributos buscados para esta solución el especialista destaca que puede mejorarse cada uno de los atributos, especialmente lo intuitivo de la solución, es decir, mejorar el diseño para que sea más evidente que es necesario utilizar el codo para abrir la puerta, y que sea más intuitivo el uso de esta solución.     CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO   Para situaciones tan extremas como la actual pandemia nos presenta, hasta las situaciones más habituales requieren ser vistas con un ojo crítico, puesto que en este caso en particular pueden ser fuente de contagio. Si bien el objetivo propuesto a primera vista es simple, tiene una repercusión muy grande si hablamos de que su uso se hace en lugares que atienden a casos positivos de covid-19. Como tal, el proyecto propuesto se pudo lograr aunque no de manera perfecta, un factor que influyó de gran peso en el mejoramiento de imperfecciones del proyecto fue el no poder hacer de manera presencial, pues limitó la cantidad de impresiones de prueba a manera de arreglar posibles defectos funcionales y no funcionales; adicionalmente con lo anterior, el trabajo a nivel grupal de un proyecto físico por medio de plataformas digitales disminuye el tiempo de trabajo, ya que se trabaja con más eficiencia; pero no tiene tanto peso como lo dicho en un principio. Para trabajos posteriores del OFFENDOR M2ELHPHV es necesario tener en cuenta el feedback de la última entrega el cual requiere un perfeccionamiento mayor en la adaptabilidad de la manilla y la intuitividad del uso del codo.

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Salva Orejas para escudo facial
Tarea Universitaria

Contexto El proyecto nace a partir de la situación vivida en el 2020, en la que la pandemia obliga al personal médico a usar elemento de protección personal. Entre ellos, resaltamos el escudo facial y la mascarilla. La mascarilla es un elemento que busca proteger las vías respiratorias de diversos elemento en el aire, la cual usa las orejas como apoyo. Como el personal de salud trata con pacientes enfermos de COVID-19, siempre tienen que usar la mascarilla, y al estar apoyadas en las orejas, éstas sufren daño por la presión y rozamiento. En base a las molestias ocacionadas por el uso de mascarillas con elástico, se busca una solución al problema.   Antecedentes Con el fin de definir a nuestro público objetivo y entender el contexto en el que están inmersos, se aplica el método AEIOU. El método hace referencia a las actividades que realiza el público objetivo, el entorno en el que se encuentra, las intereacciones con otras personas, los obejtos con lo que se relaciona, y en definitiva, el usuario al que no referimos. Puesto que la situación no permitía una investigación a terreno, la información es en base a lo que se puede encontrar en vídeos, e información dada por personas involucradas en el servicio de salud. Método AEIOU Actividades Entorno Interacciones Objetos Usuario Atención de pacientes (conversar con paciente, tomas de muestras, cuidado intensivo de los pacientes). Box de cuidado intensivo, box de oficina, pasillos de mobilización y sala de descanso. Pacientes y personal. Escudos faciales, lentes óticos, mallas para pelos, guantes desechables, antiparras, credecial, cubre zapatos. Personal de salud UCI   Además de lo anterior, se descubrieron otros detalles que condicionan el problema: Existe un orden para ponerse y sacarse los elementos, importante es que la mascarillas, normalmente, se colcoca antes del escudo facial. Las mascarillas se usan por periodos prolongados, pues su vida útil es de 12 hrs.   Definiendo el producto En base a las necesidades, se realiza un primer acercamiento al producto, en el cual se definen los atributos deseados, y sus ragos formales asociados a ellos: Portable - Rasgo Formal: Ligero, pequeño, compacto, enganchado. Ergonómico - Rasgo formal: Suave, liso, flexible, borde curvo. Reconocible. Reutilizable. Fácil de maniobrar Resumiendo los atributos en una frase: " Distanciador fácil de desmontar, ubicable, y ligero que alivie el uso de mascarillas en personal de salud de la UCI."   Ideas y prototipado El principal problema es que la tensión del elástico de la mascarilla es transmitida directamente a las orejas, así que se trata de transmitir ese esfuerzo a otra parte de la cabeza. El primer aproximamiento a esto se hizo a través de un cintillo con ganchos para sostener la mascarilla. Esta idea fue prototipada con goma eva, palos de maqueta, silicona para pegar entre ambos, y corchetes para sostener la goma eva consigo misma. El problema que surgió fue que este dispositivo seguía apoyándose en las orejas, por lo que no solucionaba el problema.   Siguiendo la idea del cintillo, se busca ahora que el esfuerzo sea resistido en la componente horizontal, e, inspirándose en los escudos faciales, se crea un tipo de casco con el fin de sostener la mascarilla. Al igual que el caso anterior, el prototipo fua fabricado con goma eva, palos de maqueta, silicona, y corchetes. Este prototipo cumple con que la mascarilla deje de molestar a nivel de orejas; resiste la tensión a través del conector que pasa por detrás de la nuca, y es sostenido por la estructura que va en la cabeza. Sin embargo, es demasiado invasiva, y su uso dificulta el uso del escudo facial, otra protección que es requerida por los trabajadores de la UCI, por lo que la idea es descartada. En base a la idea de que el personal de la UCI usa escudos faciales, se crea el tercer prototipo. Este es similar al anterior en que los elásticos de la mascarillason sostenidos en el lateral de la cabeza, y existe un conector entre los ganchos que sujetan que pasa por atrás de la nuca, pero en vez de ser similar al escudo facial, se ancla a él. A diferencia del boceto, el prototipo tiene los ganchos de la mascarillas en el lado contrario al de los sujetadores que se ensamblan al escudo facial. En este prototipo, se cumple que sea ligero, enganchable, ubicable, y fácil de desmontar, pues está conectado al escudo facial.   Modelamiento Ya teniendo un prototipo que cumple con los requisitos, se pasa a crear el modelo, con el fin de imprimirlo en 3D. A diferencia del prototipo, la pieza tiene un sistema que permite su flexibilidad en PLA, con el fin de simular el material que es la goma eva. Se pudo optar por ABS, pero con el fin de que la pieza sea más accesible al público, se descarta. Las dimensiones son de 230x140x20 [mm], pero por limitaciones de la impresora, se redujo en un 80% el largo y ancho. El sistema para lograr flexión funciona, pero los ganchos que sujetan al escudo tienen problemas de dimensiones, pues el escudo probado es más grueso y menos ancho de lo estimado. Otro problema que surge en el modelo impreso es respecto a los apoyos necesarios en los ganchos para que tengan su forma de "C"; son difíciles de remover, y dificultan la instalación del modelo en el cintillo del escudo facial.   Se crea entonces un nuevo modelo, con base en las pinzas de ropa, los cuales se aferran al cintillo del escudo facial. Para este segundo modelo, el sistema se compone de cuatro piezas, dos por cada lado, las cuales se ensamblan; una parte se afirma del cintillo del escudo facial, mientras la otra sostienen la mascarilla. La impresión de este modelo presentó dos problemas. El primero fue la distancia de los dientes de la pinza, pues la separación es muy poca, y en la impresión se juntan. El segundo fue el tamaño de los encajes; no había juego, por lo que no entraban los cilindros en los agujeros. Ambos problemas fueron solucionados en una segunda iteración, de las cuales no se tienen imágenes físicas.   Resultado final Evaluación de Eduardo Kattar Ligero                  Fácil de usar          Cómodo              Satisfacción genreal 5.0 5.0 6.0 6.0     Proyecciones futuras El modelo final fue impreso y evaluado por un profesional en el área de medicina, el cual realizó las siguientes observaciones, las culaes pueden ser trabajadas en una segunda versión del proyecto: No es tan ligero: Este problema puede ser solucionado disminuyendo el tamaño de la estructura, el infill, y las capas, pero por falta de medios para poder imprimir modelos de forma más regular, no se pudo arreglar. Sólo puedeser usado con el escudo facial: El ideal del proyecto es usar un sistema que no dependa de otros, similar al los Ear Saver, pero que sea fácil de maniobrar. Mejorar los dos puntos anteriores debería ser el siguiente paso en este proyecto.   Créditos O3D, Clothespins:  https://www.thingiverse.com/thing:1766868

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INDICADORES DE PROYECTOS

99

tarea universitaria

17

investigación academica

53

proyecto personal

36

experimentación

14

nuevas máquinas

0

nuevos software

INDICADORES DE EMPRENDIMIENTOS

0

dispositivos

8

productos

1

servicios

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