MEIGA

Módulo Espacial de Integración de Giróscopo y Acelerómetro

MEIGA es un sistema sustitutorio del ratón para personas con tetraplejia u otra dolencia que impida el movimiento de los brazos o manos pero que conserven el movimiento de la cabeza.

MEIGA es un pequeño dispositivo que se ancla a una montura de unas gafas permitiendo sustituir el ratón. Funciona tanto en ordenadores como en teléfonos y tabletas. MEIGA controla el movimiento del ratón en todas las direcciones y con leves movimientos laterales de la cabeza permite controlar el scroll de la pantalla sustituyendo la rueda del ratón.

La sustitución de los botones se realiza mediante el pestañeo y el movimiento de la mejilla que se produce con él. Mediante un pestañeo rápido se genera la pulsación del botón izquierdo, con un pestañeo superior a 1 segundo se genera la pulsación del botón derecho y con pestañeo de duración mayor se pulsa el botón izquierdo de modo contínuo para seleccionar texto, mover ventanas, etc.

El dispositivo se alimenta por USB o batería conectada al puerto USB-C de MEIGA. La conexión con el ordenador, teléfono o tableta la realiza por bluetooth. MEIGA se presenta como un dispositivo de entrada HID de tipo ratón, por lo que se reconoce automáticamente y se instala sin necesidad de aplicaciones.

El dispositivo se ancha a cualquier tipo de gafa, con cuidado de que el sensor de pestañeo se encuentre en la zona de movimiento de la mejilla.

Esquema de componentes

MEIGA está compuesta de 3 componentes:

ESP32-C3 Super Mini. Es el procesador principal
MPU6050. Es una unidad de gestión inercial. Recupera la posición de la cabeza del usuario.
TCRT5000. Se encarga de leer la posición de las mejillas para leer el pestañeo.

Ficheros 3D: Caja

MEIGA_CFG

Meiga_cfg es una aplicación de configuración de las gafas que permite activar y desactivar cada una de sus funciones, así como configurar parámetros de tiempo, velocidad e inclinaciones para activar las distintas funciones.

En la aplicación se distinguen dos zonas muy diferenciadas, a la izquierda, en la parte superior tenemos la zona de datos:

Puerto de comunicaciones en la que se conecta MEIGA. Pulsando el botón (11) el sistema escanea los puertos e identifica el puerto de conexión.
Desplazamiento en X
Desplazamiento en Y
Inclinación lateral de la cabeza. Los cuadros amarillos pasan a verdes si cumple los criterios de configuración para activar el desplazamiento de la pantalla.
Muestra la lectura de distancia de la mejilla. El cuadro amarillo pasa a verde cuando la distancia entre en el márgen de pulsación configurado.
Multiplicadores de velocidad de cada uno de los ejes de desplazamiento
Zona de pulsaciones por tiempo. La pulsación corta pulsa el botón izquierdo, la media el central y la larga el derecho.
Margen de distancia que debe medir el detector de la mejilla para detectar una pulsación.
Son los márgenes de inclinación para activar el desplazamiento de pantalla.
Permite activar y desactivar funciones de MEIGA, dado que sabemos que no todas las personas tendrán la capacidad de mover con precisión los músculos necesarios para activar las distintas acciones que permite emular MEIGA.
Permite escanear todos los puertos para detectar la conexión de MEIGA.

Pulsador por ocultación

En casos de parálisis cerebral con afectación muscular (espástica), Meiga puede ser una opción en los casos en los que conserven el movimiento de la cabeza. En algunos de estos casos puede emplearse el seguimiento ocular, pero en otros casos en los que el paciente también padece de nistagmus o movimiento involuntario de los ojos, Meiga puede ser una opción muy válida para permitir que interactúe con el mundo. En muchos casos conservan el movimiento del brazo con imprecisión pero les resulta complicado mover correctamente la mejilla para realizar el clic del ratón. En estos casos, en lo que se conserva el movimiento del brazo y subsidiariamente de la mano de forma imprecisa, aunque no se conserve el movimiento de los dedos, es posible emplear un sistema de pulsación como el que se muestra, en el que sólo es necesario colocar la mano encima de los sensores para realizar el clic sin necesidad de pulsar ningún interruptor. Incluso no es necesario desplazar la mano completa para tapar el sensor, resulta suficiente con ladear la parte superior de la mano para que se sitúe encima del sensor sin necesidad de mover la base de la mano. El dispositivo puede simular un boton por cada uno de los sensores.

Conexiones del pulsador

Este es un prototipo inicial para probar el concepto por lo que se ha desarrollado con hardware que tenía disposible de modo inmediato. El diseño de pulsador final debería contener un ESP32 que se conecte al ESP32 de MEIGA, de forma que todo el sistema tiene un solo cable de conexión con el ordenador y MEIGA se conecta al pulsador o bien en una versión totalmente inhalámbrica, todo el conjunto se conectaría por bluetooth. La comunicación entre MEIGA y el pulsador se realiza por Wifi.

Hay que leer la función de los pines del TRCT5000, el de la imágen tienen la siguiente función de izquierda a derecha: GND, VCC, OUT.

En esta versión inicial, MEIGA tiene un cable de alimentación y el pulsador debe conectarse al ordenador mediante USB. En el ordenador hay que arrancar la aplicación MEIGA_CFG que será la que realmente genere las pulsaciones con la lectura del estado del pulsador.

Meiga inalámbrico

En la versión inalámbrica susituimos el ESP32C3 SuperMini por la versión Xiao Esp32C3 y añadimos una batería de 500mAh. También cambiamos la alimentación del sensor de distancia TCRT5000 a la patilla de 3.3v, dado que con la entrada de alimentación por batería la patilla de 5v deja de ser funcional. El micro Xiao Esp32C3 está diseñado para ser alimentado con una batería de Li-ion de 3.7v. Adicionalmente tiene un módulo de gestión de carga a partir de la alimentación del USB-C. Debe tenerse en cuenta que la batería se conecta a los terminales + y - marcados como BAT que se encuentran en el reverso del Xiao Esp32C3

Eliminación de componentes

Para que quepa todo el conjunto en la caja hay que eliminar el potenciómetro azul. Adicionalmente para reducir el consumo innecesario también hay que eliminar de la placa los dos leds marcados en la imagen. Si se desea también se puede desoldar el chip comparador, dado que no es necesario para el funcionamiento del dispositivo

Enlace al proyecto (Software, Firmware y modelos 3D): Código fuente

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