REVISTA

JUVENTUD Y CIENCIA SOLIDARIA:

En el camino de la investigación

Prototipo de chaleco con sistema de

señalización de luces led para ciclistas

controlado por protocolo Bluetooth

para mejorar la seguridad en las vías

públicas

Pablo Estefano Bastidas Riofrio, Alexis Lizandro Haro Chacón,

Flavio Said Nono Naranjo, Erick Urapari Perugachi

Mi nombre es Pablo Estefano Bastidas Mi nombres es Alexis Lizandro Haro Riofrio, tengo 18 años y estudio el tercer Chacón, tengo 17 años y estudio el tercer año BT del Colegio Técnico Salesiano Don año BT del Colegio Técnico Salesiano Don

Bosco. Me gusta pasar tiempo con mis seres Bosco. Me gusta entrenar natación y jugar

queridos, jugar vóley y dormir. Todavía no baloncesto. Quiero entrar a la Marina o

he decidido que estudiar en la universidad. estudiar psicología.

Mi nombre es Flavio Said Nono Mi nombres es Erick Urapari Peru-Naranjo, tengo 17 años y me encuentro gachi, tengo 17 años y estudio actualmente en el tercer año de BT del Colegio Técnico el tercer año de BT en el Colegio Técnico

Salesiano Don Bosco. Me agrada pasar Salesiano Don Bosco. Me gusta una varie-

tiempo con mis amigos y practicar ciclismo. dad de cosas, entre ellas amo el fútbol, mi

Estoy en proceso para entrar al programa deporte favorito, al igual que los videojuegos.

de voluntarios. En la Universidad quiero En la Universidad quiero estudiar Ingeniería

estudiar alguna carrera relacionada con la en Software. electrónica.

30

En el camino de la investigación 31

Resumen

Este proyecto tiene como objetivo implementar una Carece de una impermeabilización del 100 % por lo

chompa inteligente que cuente con la capacidad de que los sistemas pueden verse comprometidos si se usa

ejecutar un sistema de luces similar a las de un carro, bajo lluvias torrenciales. Su peso tampoco es el ideal,

con el objetivo de mostrar las intenciones, acciones y pero esto depende enteramente de los materiales de

movimientos a realizar del ciclista mediante un aplica- fabricación por los que se podría mejorar este apartado

tivo Bluetooth. Para la elaboración de este proyecto en una segunda versión. Dentro de la funcionalidad

se utilizó luces led del modelo (Ws2812b), las cuales del prototipo, este representa un avance significativo

son programables, y un ESP32 para aprovechar el mó-en lo que a seguridad vial se refiere, ya que se trata de

dulo Bluetooth integrado. Esto permitió programar las un producto totalmente nuevo e innovador gracias a la

diferentes funciones en el IDE de Arduino, que forman implementación de tiras led, mejorando la experiencia

de un sistema de luces similar a los de vehículos motori- al salir en bicicleta por las calles de Quito.

zados como lo son: avanzar, luces de parqueo, frenado, Como fundamento del sistema de luces, nos remiti-

entre otras. Una vez que se completó la programación, mos al marco legal que regula estos aspectos. En primer

se realizaron pruebas iniciales en una protoboard y con lugar, se toma como referencia al Art. 204 de la Ley

el celular, con el fin de enviar un carácter legible por el Orgánica de Transporte Terrestre Transito y Seguridad

módulo Bluetooth del ESP32, el cual ya contaba con Vial (LOTTTSV), donde se establecen los derechos de

la programación preestablecida. Después de verificar los ciclistas, tales como transitar libremente en todo

su funcionalidad, se inició el diseño de la aplicación el país, disponer de espacios exclusivos para ellos y

en el software KODULAR, para poder implementar tener derecho preferente de vía o circulación, entre

todas las funciones de manera sencilla. El diseño de otros [1]. Además, en el mismo artículo en la sección C,

la chompa fue modelado en el software CLO 3D, que literal I se especifica: “Usar las luces direccionales, de

proporciona tanto el diseño en 3D como en 2D, lo acuerdo con lo estipulado para vehículos automotores”

que facilita la confección y evita errores en medidas [1]. Por lo tanto, el marco legal respalda el uso de esta

o diseño. Los materiales utilizados para la confección clase de elementos de protección, y lo que facilita la

fueron tela Bioto e impermeable, con el fin de prote-construcción segura del prototipo.

ger el cableado interno contra salpicaduras y lluvias

ligeras. Este prototipo fue realizado de acuerdo con

lo establecido en la Ley Orgánica de Transporte Te-

rrestre, Tránsito y Seguridad Vial, en lo que respecta

a señalética.

Palabras clave: ciclistas, chompa ciclismo, tiras LED,

sistema de luces, seguridad vial, IDE Arduin, CLO3D

Explicación del tema

Figura 1. Representación de la Ley

Fuente: [2]

Este proyecto presenta una prenda inteligente contro-

lada por un aplicativo Bluetooth a través del teléfono, El software CLO3D es una herramienta de diseño

diseñada para salvaguardar la integridad física de los de modas que permite modelar prendas completa-

ciclistas. El sistema opera inalámbricamente mediante mente nuevas sin necesidad de contar con una plantilla

el ESP32 y un dispositivo móvil, ofreciendo una alter- definida en 2D. Incluso, con la simple creación del

nativa a los clásicos controles físicos. El proyecto está modelo 3D, se generaran las plantillas necesarias para

enfocado en la seguridad del ciclista, implementando la confección y corte de la prenda. Además, cuenta con

un sistema de señalización como el de los automóviles. diversas herramientas, destacando especialmente la op-

32 Juventud y Ciencia Solidaria

ción de crear avatares para modelar las prendas. Esto significativas. Entre ellas, destaca el microcontrolador

facilita la observación del ajuste y las proporciones, integrado, que en este caso es el ESP32, el cual se dife-

permitiendo identificar y corregir errores o realizar rencia del ATmega328P por incluir tecnología Blue-

ajustes según las necesidades del usuario. Por lo tanto, tooth y Wi- Fi. Este microcontrolador fue desarrollado

se trata de un software altamente completo y de gran por Espressif Systems y es el sucesor del ESP8266 [5].

utilidad para cualquier diseñador de moda [3].

Figura 4. ESP32

Figura 2. Interfaz Kodular

Fuente: [6]

Fuente: [3]

Kodular es un entorno web que permite el desa- Las tiras LED WS2811 son unas tiras que cuenta

rrollo de aplicaciones móviles para sistemas Android con microcontroladores para el manejo de los leds, cada

e iOS. Se caracteriza por ofrecer herramientas para uno de estos puede ser configurado en un diferente

el autoaprendizaje, incluyendo clases y cursos gratui-color, por este motivo tiene la capacidad de presentar

tos integrados en su plataforma. Su diseño es formal varios efectos como colores continuos [7].

y se basa en el estilo de programación de MIT App

Inventor, empleando bloques de comandos editables

y preestablecidos. Kodular mejora esta metodología

mediante la inclusión de componentes nuevos, una in-

terfaz más intuitiva y la facilidad para crear pantallas

a través de bloques visuales. Esto lo convierte en una

Figura 5. Tira LED 2811B

herramienta eficiente y accesible para desarrolladores Fuente: [8]

de diferentes niveles de experiencia.

El diagrama simplifica la funcionalidad del proyecto

dividiéndolo en bloques representativos de sus partes

clave. El primer bloque es la alimentación, propor-

cionada por una Power bank de 5V. Luego, se encuen-

tra el sensor de corriente, que mide la potencia y la

energía de la Power bank. La unidad de procesamiento,

el ESP32, gestiona la programación y las órdenes a los

demás componentes. El control del prototipo facilita la

Figura 3. Interfaz Kodular comunicación entre el ESP32 y la aplicación móvil. Fi-

Fuente: [4]

nalmente, el diagrama incluye el envío de datos desde

El ESP32 es un microcontrolador de bajo consumo la aplicación al procesamiento y las secuencias de luz

y costo similar a un Arduino Nano, pero con diferencias y control por voz.

En el camino de la investigación 33

Figura 6. Diagrama de bloques

Fuente: [9]

Finalmente, el programa principal integra los dia-pondiente. Todo esto se controla de manera manual

gramas y las programaciones necesarias para garan-desde la interfaz de la aplicación.

tizar un procesamiento eficiente. Para ello, se utiliza Posteriormente, se inicia la comunicación y la ini-

el entorno basado en web Kodular. Las tiras LED cialización de las tiras LED para garantizar su correcto

son operadas mediante condicionales asociados a los funcionamiento. El programa principal incluye más

botones de la aplicación. Cuando se presiona uno de condicionales además de los mencionados. Por ejemplo,

estos botones, se invoca la función Bluetooth_Client, la letra “Y” inicia la secuencia de parqueo, “U” activa

la cual envía un dato de tipo carácter previamente la secuencia de apagado, “I” da inicio al modo niebla, y

definido con una letra que representa cada una de “O” activa la secuencia llamativa. Si ninguno de estos

las secuencias. Este dato se transmite al dispositivo condicionales es activado, el programa permanece en

conectado, en este caso la tarjeta ESP32, que procesa un bucle, reiniciando los condicionales y repitiendo el

la información recibida y ejecuta la secuencia corres- proceso de manera indefinida.

Figura 7. Diagrama de bloques en Kodular

Fuente: [9]

34 Juventud y Ciencia Solidaria

Gracias a la simulación de funciones en Tinkercad, se edita el patrón utilizando la herramienta polígona

es posible observar la conexión entre las tiras LED y para ajustar el diseño, crear mangas largas y un cuello

su comunicador. Para fines de ejemplo, se utiliza un que cubra la cabeza, con una longitud de 2.286 mm.

Arduino; sin embargo, en el prototipo se emplea una

ESP32, que opera de manera similar y es compatible

con la misma programación utilizada en un Arduino

convencional.

Figura 10. Apartado Library

Fuente: [9]

El modelo finalizado sirve como un esquema base

para la fabricación física de la chompa, ofreciendo

Figura 8. Simulación Tinkercad una vista previa de cómo será el producto final con

Fuente: Autores

una contextura estándar adecuada para la mayoría del

Como ya se mencionó, para el diseño de la prenda público.

se utilizó el software CLO3D, que ofrece vistas tanto

en 3D como en 2D, facilitando la edición de medidas

y simulación del producto final. El proceso comienza

eligiendo un avatar con una contextura promedio y una

altura de 1.70 cm desde la biblioteca del programa.

Figura 11. Modelado final

Fuente: [9]

Para comenzar con la elaboración de este prototipo,

es necesario crear un molde basado en el diseño que

Figura 9. Diseño prenda

se desea dar a la chompa. Para ello, se tomarán como

Fuente: [9]

referencia las medidas de una chompa previamente con-

Una vez seleccionado el avatar, se eligen las partes feccionada en un tamaño estándar para una persona

de la chompa desde la Modular Library en la carpeta de 1,70 m de altura. Se elaborarán moldes para las

Men, seleccionando las opciones de Polo que incluyen partes principales: la parte delantera, la parte trasera

frente, espalda, mangas y cuello. En el apartado 2D, y las mangas laterales.

En el camino de la investigación 35

Una vez finalizada la soldadura y conexión, se está

en condiciones de iniciar las funciones del chaleco, lo

que permitirá realizar pruebas de las diferentes fun-

ciones previamente configuradas en la ESP32. Sin em-

bargo, antes de proceder, es necesario realizar una

prueba inicial de encendido para verificar que todas

las conexiones sean correctas y que no exista ningún

tipo de fallo o mala conexión.

Figura 12. Moldes prenda

Fuente: [9]

En el siguiente paso se realiza el trazado sobre la

tela indicando las medidas y la posición de todos los

bolsillos en donde se encontrarán los distintos elemen-

tos.

Figura 14. Conexiones hacia la prenda

Fuente: [9]

El prototipo cuenta con dos modos: el modo ma-

nual y el modo control por voz. En la pantalla de

control manual se observan diferentes botones, estos

ejecutan diferentes funciones de la chompa a través

de una instrucción simple para su activación. Cada

uno de estos botones cuenta con una función diferente,

el primer modo de funcionamiento se muestra en la

Figura 13. Corte de moldes

Fuente: [9] Figura 15.

Figura 15. Pruebas de funcionamiento del prototipo para el modo manual

Fuente: [9]

36 Juventud y Ciencia Solidaria

Tabla 1. Asimetría, curtosis y correlación r de Pearson de procrastinación académica y ansiedad social con sus dimensiones

Comando Descripción

Flecha Arriba-Abajo Inicia la secuencia de luces “Avanzar”: enciende las tiras LEDs en color verde

de manera estática, indicando el movimiento del ciclista.

Flecha Derecha-Izquierda Inicia la secuencia de luces “Derecha o izquierda”: enciende la tira LED derecha

en color naranja de manera intermitente, indicando que el usuario desea girar a

la derecha o izquierda.

Parking Inicia la secuencia de luces “Parqueo”: enciende las tiras LEDs en color naranja

de manera intermitente, indicando que el usuario va a parar o desea hacerlo.

FOG Inicia la secuencia de luces “Niebla”: enciende las tiras LEDs en color amarillo

intenso de manera estática.

Rainbow Inicia la secuencia de luces “Llamativo”: enciende diferentes secciones de las

tiras LEDs en varios colores al mismo tiempo y de manera secuencial.

Emergency Inicia la secuencia de luces “Emergencia”: usada para alertar por fallos mecánicos,

robo u otras situaciones extremas.

Fuente: Autores

Al interactuar con el ícono, se activa un recuadro que manubrio, reduciendo riesgos. Además, permite cambios

permite usar comandos de voz a través del micrófono. Este rápidos en las luces, mejorando la seguridad y comodidad

modo es clave para la prenda de ciclistas, ya que facilita un en tiempo real.

control seguro y eficiente sin distraer al usuario ni soltar el

Figura 16. Pruebas de funcionamiento del prototipo para el modo control por voz

Fuente: [9]

En el camino de la investigación 37

Tabla 2. Comandos aceptados para el modo de control por voz

Comando Descripción

Avanzar Inicia la secuencia de luces “Avanzar”.

Izquierda Inicia la secuencia de luces “Izquierda”.

Derecha Inicia la secuencia de luces “Derecha”.

Freno Inicia la secuencia de luces “Freno”.

Parqueo Inicia la secuencia de luces “Parqueo”.

Modo Llamativo Inicia la secuencia de luces “Llamativo”.

Modo Neblina Inicia la secuencia de luces “Neblina”.

Emergencia Inicia la secuencia de luces “Emergencia”.

Apagado Inicia la secuencia de apagado del circuito entero.

Fuente: Autores

Conclusiones Agradecimientos

Expresamos nuestra profunda gratitud a Dios y a la Vir-

gen Auxiliadora por darnos vida, salud y fortaleza para

El diseño de una prenda requiere imaginación y una clara

visualización de lo que se desea lograr, de modo que sirva realizar este proyecto. También queremos agradecer a nues-

tras familias, cuyo apoyo constante fue crucial para nuestro

como guía para producir una prenda totalmente cómoda y

funcional. Durante el proceso de confección, se identificó la objetivo.

cantidad de trabajo necesario para crear una chompa, así Agradecemos profundamente a los docentes por su

como diversos obstáculos, tales como proteger la circuitería carisma y dedicación inquebrantable, que nos han inspi-

interna, resguardar las luces frente a los cambios ambien- rado a aprender y explorar nuevas posibilidades en el campo

tales y garantizar que el uso prolongado de la chompa no de la tecnología. En particular, queremos expresar nuestro

afecte los cables en su interior. La solución a estos desafíos agradecimiento al Ing. Esteban Martínez, nuestro tutor. Su

consistió en diseñar una prenda impermeable y con dimen- apoyo ha trascendido lo académico, actuando como amigo,

siones ligeramente amplias, lo que permite evitar la fricción guía y mentor. Su orientación precisa y sus valiosos aportes

del cableado interno con el movimiento del usuario. fueron fundamentales para la concepción y desarrollo de

este proyecto.

La confección de prendas requiere un proceso estruc-

turado, que incluye el diseño en 2D y, en ocasiones, en

3D. Con la ayuda del software CLO3D, logramos reducir Referencias

significativamente el tiempo de desarrollo, ya que la visua-

[1] Ministerio de Transporte, «Ley Orgánica de Trans-

lización en tiempo real de cómo se verá la prenda facilita la

porte Terrestre Tránsito y Seguridad Vial | Descar-

corrección de posibles errores en el diseño. Posteriormente,

gar PDF Ley Orgánica de Transporte Terrestre Trán-

se procede a realizar los moldes, cortar la tela según los

sito y Seguridad Vial | Actualizado 2024», Lexis S.A.

patrones, unir las partes cortadas y, finalmente, coserlas

Accedido: 27 de diciembre de 2024. [En línea].

para conformar una prenda completa

Disponible en: https://shorturl.at/z9bYq

El diseño de un proyecto desde cero nos brinda la opor- [2] J. Vázquez, «Control técnico vehicular», SlideShare.

tunidad de comprender y mejorar las habilidades adquiridas Accedido: 27 de diciembre de 2024. [En línea].

durante los años lectivos en asignaturas como Electrónica Disponible en: https://tinyurl.com/bdeff2jk

Digital, Electrónica General, Equipos y Sistemas Micro- [3] U. Peña-Cabrera, «¿Qué es E-Moda? CLO 3D, Tú

procesados, y Equipos y Sistemas Microinformáticos. Este y Yo - The Miami School of Fashion & Design

proceso nos permite adquirir nuevos conocimientos, como %», The Miami School of Fashion & Design. Acce-

la resolución de problemas, el trabajo en equipo, la comu- dido: 27 de diciembre de 2024. [En línea]. Disponible

nicación asertiva y el liderazgo, los cuales nos beneficiarán en: https://tinyurl.com/ms63n7m5

en futuras ocasiones en las que necesitemos aplicar estas [4] CLO3D.COM, «“Optimise for High Resolution Dis-

habilidades. play” user interface issues», How can we help you? Ac-

38 Juventud y Ciencia Solidaria

cedido: 27 de diciembre de 2024. [En línea]. Disponible dido: 27 de diciembre de 2024. [En línea]. Disponible

en: https://tinyurl.com/ypaw8jm6 en: https://tinyurl.com/4p6mpzan

[5] Kodular, «Hello World - Kodular Docs». Accedido:

[8] LEDBOX, «Ficha Técnica Tira LED IC Digital 2811,

27 de diciembre de 2024. [En línea]. Disponible en:

RGBX, DC12V, 5m, (30 Led/m) IP67». 2024. [En línea].

https://tinyurl.com/bdcnvujc

Disponible en: https://tinyurl.com/bddedzef

[6] J. Guerra-Carmenate, «ESP32 Wifi + Bluetooth en un

solo lugar». Accedido: 27 de diciembre de 2024. [En [9] ALITOVE, «Amazon.com: ALITOVE WS2811 - Tira de

línea]. Disponible en: https://tinyurl.com/44hjj593 luces LED RGB direccionable 12 V 16.4 ft 150 LED de

[7] AITRIP, «Amazon.com: ESP-WROOM-32 ESP32 ESP- ensueño programable digital LED Pixel Lights imper-

32S Placa de Desarrollo 2.4GHz Modo dual WiFi meable IP65 con 3M VHB parte trasera autoadhesiva

+ Bluetooth Dual Cores Microcontrolador Procesador resistente para Arduino DIY: Herramientas y Mejoras

Integrado con Antena RF AMP Filtro AP STA Com- del Hogar». Accedido: 27 de diciembre de 2024. [En

patible con Arduino IDE (1 PCS): Electrónica». Acce- línea]. Disponible en: https://tinyurl.com/a7emu2uz