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