REVISTA JUVENTUDYCIENCIASOLIDARIA: Enelcaminodelainvestigación PrototipodechalecoconsistemadeseñalizacióndelucesledparaciclistascontroladoporprotocoloBluetoothparamejorarlaseguridadenlasvíaspúblicas PabloEstefanoBastidasRiofrio,AlexisLizandroHaroChacón,FlavioSaidNonoNaranjo,ErickUrapariPerugachi Minombrees PabloEstefanoBastidas Riofrio ,tengo18añosyestudioeltercer añoBTdelColegioTécnicoSalesianoDon Bosco.Megustapasartiempoconmisseres queridos,jugarvóleyydormir.Todavíano hedecididoqueestudiarenlauniversidad. Minombreses AlexisLizandroHaro Chacón ,tengo17añosyestudioeltercer añoBTdelColegioTécnicoSalesianoDon Bosco.Megustaentrenarnataciónyjugar baloncesto.QuieroentraralaMarinao estudiarpsicología. Minombrees FlavioSaidNono Naranjo ,tengo17añosymeencuentro eneltercerañodeBTdelColegioTécnico SalesianoDonBosco.Meagradapasar tiempoconmisamigosypracticarciclismo. Estoyenprocesoparaentraralprograma devoluntarios.EnlaUniversidadquiero estudiaralgunacarrerarelacionadaconla electrónica. Minombreses ErickUrapariPeru- gachi ,tengo17añosyestudioactualmente eltercerañodeBTenelColegioTécnico SalesianoDonBosco.Megustaunavarie- daddecosas,entreellasamoelfútbol,mi deportefavorito,aligualquelosvideojuegos. EnlaUniversidadquieroestudiarIngeniería enSoftware. 30
Enelcaminodelainvestigación 31 Resumen Esteproyectotienecomoobjetivoimplementaruna chompainteligentequecuenteconlacapacidadde ejecutarunsistemadelucessimilaralasdeuncarro, conelobjetivodemostrarlasintenciones,accionesy movimientosarealizardelciclistamedianteunaplica- tivoBluetooth.Paralaelaboracióndeesteproyecto seutilizólucesleddelmodelo(Ws2812b),lascuales sonprogramables,yunESP32paraaprovecharelmó- duloBluetoothintegrado.Estopermitióprogramarlas diferentesfuncionesenelIDEdeArduino,queforman deunsistemadelucessimilaralosdevehículosmotori- zadoscomoloson:avanzar,lucesdeparqueo,frenado, entreotras.Unavezquesecompletólaprogramación, serealizaronpruebasinicialesenunaprotoboardycon elcelular,conelfindeenviaruncarácterlegibleporel móduloBluetoothdelESP32,elcualyacontabacon laprogramaciónpreestablecida.Despuésdeverificar sufuncionalidad,seinicióeldiseñodelaaplicación enelsoftwareKODULAR,parapoderimplementar todaslasfuncionesdemanerasencilla.Eldiseñode lachompafuemodeladoenelsoftwareCLO3D,que proporcionatantoeldiseñoen3Dcomoen2D,lo quefacilitalaconfecciónyevitaerroresenmedidas odiseño.Losmaterialesutilizadosparalaconfección fuerontelaBiotoeimpermeable,conelfindeprote- gerelcableadointernocontrasalpicadurasylluvias ligeras.Esteprototipofuerealizadodeacuerdocon loestablecidoenlaLeyOrgánicadeTransporteTe- rrestre,TránsitoySeguridadVial,enloquerespecta aseñalética. Palabrasclave: ciclistas,chompaciclismo,tirasLED, sistemadeluces,seguridadvial,IDEArduin,CLO3D Explicacióndeltema Esteproyectopresentaunaprendainteligentecontro- ladaporunaplicativoBluetoothatravésdelteléfono, diseñadaparasalvaguardarlaintegridadfísicadelos ciclistas.Elsistemaoperainalámbricamentemediante elESP32yundispositivomóvil,ofreciendounaalter- nativaalosclásicoscontrolesfísicos.Elproyectoestá enfocadoenlaseguridaddelciclista,implementando unsistemadeseñalizacióncomoeldelosautomóviles. Carecedeunaimpermeabilizacióndel100%porlo quelossistemaspuedenversecomprometidossiseusa bajolluviastorrenciales.Supesotampocoeselideal, peroestodependeenteramentedelosmaterialesde fabricaciónporlosquesepodríamejoraresteapartado enunasegundaversión.Dentrodelafuncionalidad delprototipo,esterepresentaunavancesignificativo enloqueaseguridadvialserefiere,yaquesetratade unproductototalmentenuevoeinnovadorgraciasala implementacióndetirasled,mejorandolaexperiencia alsalirenbicicletaporlascallesdeQuito. Comofundamentodelsistemadeluces,nosremiti- mosalmarcolegalqueregulaestosaspectos.Enprimer lugar,setomacomoreferenciaalArt.204delaLey OrgánicadeTransporteTerrestreTransitoySeguridad Vial(LOTTTSV),dondeseestablecenlosderechosde losciclistas,talescomotransitarlibrementeentodo elpaís,disponerdeespaciosexclusivosparaellosy tenerderechopreferentedevíaocirculación,entre otros[1].Además,enelmismoartículoenlasecciónC, literalIseespecifica:“Usarlaslucesdireccionales,de acuerdoconloestipuladoparavehículosautomotores” [1].Porlotanto,elmarcolegalrespaldaelusodeesta clasedeelementosdeprotección,yloquefacilitala construcciónseguradelprototipo. Figura1. RepresentacióndelaLeyFuente:[2] ElsoftwareCLO3Desunaherramientadediseño demodasquepermitemodelarprendascompleta- mentenuevassinnecesidaddecontarconunaplantilla definidaen2D.Incluso,conlasimplecreacióndel modelo3D,segeneraranlasplantillasnecesariaspara laconfecciónycortedelaprenda.Además,cuentacon diversasherramientas,destacandoespecialmentelaop-
32 JuventudyCienciaSolidaria cióndecrearavataresparamodelarlasprendas.Esto facilitalaobservacióndelajusteylasproporciones, permitiendoidentificarycorregirerroresorealizar ajustessegúnlasnecesidadesdelusuario.Porlotanto, setratadeunsoftwarealtamentecompletoydegran utilidadparacualquierdiseñadordemoda[3]. Figura2. InterfazKodularFuente:[3] Kodularesunentornowebquepermiteeldesa- rrollodeaplicacionesmóvilesparasistemasAndroid eiOS.Secaracterizaporofrecerherramientaspara elautoaprendizaje,incluyendoclasesycursosgratui- tosintegradosensuplataforma.Sudiseñoesformal ysebasaenelestilodeprogramacióndeMITApp Inventor,empleandobloquesdecomandoseditables ypreestablecidos.Kodularmejoraestametodología mediantelainclusióndecomponentesnuevos,unain- terfazmásintuitivaylafacilidadparacrearpantallas atravésdebloquesvisuales.Estoloconvierteenuna herramientaeficienteyaccesibleparadesarrolladoresdediferentesnivelesdeexperiencia. Figura3. InterfazKodularFuente:[4] ElESP32esunmicrocontroladordebajoconsumo ycostosimilaraunArduinoNano,perocondiferencias significativas.Entreellas,destacaelmicrocontrolador integrado,queenestecasoeselESP32,elcualsedife- renciadelATmega328PporincluirtecnologíaBlue- toothyWi-Fi.Estemicrocontroladorfuedesarrollado porEspressifSystemsyeselsucesordelESP8266[5]. Figura4. ESP32Fuente:[6] LastirasLEDWS2811sonunastirasquecuenta conmicrocontroladoresparaelmanejodelosleds,cada unodeestospuedeserconfiguradoenundiferente color,porestemotivotienelacapacidaddepresentar variosefectoscomocolorescontinuos[7]. Figura5. TiraLED2811BFuente:[8] Eldiagramasimplificalafuncionalidaddelproyecto dividiéndoloenbloquesrepresentativosdesuspartes clave.Elprimerbloqueeslaalimentación,propor- cionadaporunaPowerbankde5V.Luego,seencuen- traelsensordecorriente,quemidelapotenciayla energíadelaPowerbank.Launidaddeprocesamiento, elESP32,gestionalaprogramaciónylasórdenesalos demáscomponentes.Elcontroldelprototipofacilitala comunicaciónentreelESP32ylaaplicaciónmóvil.Fi- nalmente,eldiagramaincluyeelenvíodedatosdesde laaplicaciónalprocesamientoylassecuenciasdeluz ycontrolporvoz.
Enelcaminodelainvestigación 33 Figura6. DiagramadebloquesFuente:[9] Finalmente,elprogramaprincipalintegralosdia- gramasylasprogramacionesnecesariasparagaran- tizarunprocesamientoeficiente.Paraello,seutiliza elentornobasadoenwebKodular.LastirasLED sonoperadasmediantecondicionalesasociadosalos botonesdelaaplicación.Cuandosepresionaunode estosbotones,seinvocalafunción Bluetooth_Client , lacualenvíaundatodetipocarácterpreviamente definidoconunaletraquerepresentacadaunade lassecuencias.Estedatosetransmitealdispositivo conectado,enestecasolatarjetaESP32,queprocesa lainformaciónrecibidayejecutalasecuenciacorres- pondiente.Todoestosecontrolademaneramanual desdelainterfazdelaaplicación. Posteriormente,seinicialacomunicaciónylaini- cializacióndelastirasLEDparagarantizarsucorrecto funcionamiento.Elprogramaprincipalincluyemás condicionalesademásdelosmencionados.Porejemplo, laletra“Y”inicialasecuenciadeparqueo,“U”activa lasecuenciadeapagado,“I”dainicioalmodoniebla,y “O”activalasecuenciallamativa.Siningunodeestos condicionalesesactivado,elprogramapermaneceen unbucle,reiniciandoloscondicionalesyrepitiendoel procesodemaneraindefinida. Figura7. DiagramadebloquesenKodularFuente:[9]
34 JuventudyCienciaSolidaria GraciasalasimulacióndefuncionesenTinkercad, esposibleobservarlaconexiónentrelastirasLEDy sucomunicador.Parafinesdeejemplo,seutilizaun Arduino;sinembargo,enelprototiposeempleauna ESP32,queoperademanerasimilaryescompatible conlamismaprogramaciónutilizadaenunArduino convencional. Figura8. SimulaciónTinkercadFuente:Autores Comoyasemencionó,paraeldiseñodelaprenda seutilizóelsoftwareCLO3D,queofrecevistastanto en3Dcomoen2D,facilitandolaedicióndemedidas ysimulacióndelproductofinal.Elprocesocomienza eligiendounavatarconunacontexturapromedioyuna alturade1.70cmdesdelabibliotecadelprograma. Figura9. DiseñoprendaFuente:[9] Unavezseleccionadoelavatar,seeligenlaspartes delachompadesdela ModularLibrary enlacarpeta Men ,seleccionandolasopcionesdePoloqueincluyen frente,espalda,mangasycuello.Enelapartado2D, seeditaelpatrónutilizandolaherramientapolígona paraajustareldiseño,crearmangaslargasyuncuello quecubralacabeza,conunalongitudde2.286mm. Figura10. ApartadoLibraryFuente:[9] Elmodelofinalizadosirvecomounesquemabase paralafabricaciónfísicadelachompa,ofreciendo unavistapreviadecómoseráelproductofinalcon unacontexturaestándaradecuadaparalamayoríadel público. Figura11. ModeladofinalFuente:[9] Paracomenzarconlaelaboracióndeesteprototipo, esnecesariocrearunmoldebasadoeneldiseñoque sedeseadaralachompa.Paraello,setomaráncomo referencialasmedidasdeunachompapreviamentecon- feccionadaenuntamañoestándarparaunapersona de1,70mdealtura.Seelaboraránmoldesparalas partesprincipales:lapartedelantera,lapartetrasera ylasmangaslaterales.
Enelcaminodelainvestigación 35 Figura12. MoldesprendaFuente:[9] Enelsiguientepasoserealizaeltrazadosobrela telaindicandolasmedidasylaposicióndetodoslos bolsillosendondeseencontraránlosdistintoselemen- tos. Figura13. CortedemoldesFuente:[9] Unavezfinalizadalasoldadurayconexión,seestá encondicionesdeiniciarlasfuncionesdelchaleco,lo quepermitirárealizarpruebasdelasdiferentesfun- cionespreviamenteconfiguradasenlaESP32.Sinem- bargo,antesdeproceder,esnecesariorealizaruna pruebainicialdeencendidoparaverificarquetodas lasconexionesseancorrectasyquenoexistaningún tipodefalloomalaconexión. Figura14. ConexioneshacialaprendaFuente:[9] Elprototipocuentacondosmodos:elmodoma- nualyelmodocontrolporvoz.Enlapantallade controlmanualseobservandiferentesbotones,estos ejecutandiferentesfuncionesdelachompaatravés deunainstrucciónsimpleparasuactivación.Cada unodeestosbotonescuentaconunafuncióndiferente, elprimermododefuncionamientosemuestraenla Figura15. Figura15. PruebasdefuncionamientodelprototipoparaelmodomanualFuente:[9]
36 JuventudyCienciaSolidaria Tabla1. Asimetría,curtosisycorrelaciónrdePearsondeprocrastinaciónacadémicayansiedadsocialconsus dimensiones ComandoDescripción FlechaArriba-Abajo Inicialasecuenciadeluces“Avanzar”:enciendelastirasLEDsencolorverde demaneraestática,indicandoelmovimientodelciclista.FlechaDerecha-Izquierda Inicialasecuenciadeluces“Derechaoizquierda”:enciendelatiraLEDderecha encolornaranjademaneraintermitente,indicandoqueelusuariodeseagirara laderechaoizquierda.Parking Inicialasecuenciadeluces“Parqueo”:enciendelastirasLEDsencolornaranja demaneraintermitente,indicandoqueelusuariovaapararodeseahacerlo.FOG Inicialasecuenciadeluces“Niebla”:enciendelastirasLEDsencoloramarillo intensodemaneraestática.Rainbow Inicialasecuenciadeluces“Llamativo”:enciendediferentesseccionesdelas tirasLEDsenvarioscoloresalmismotiempoydemanerasecuencial.Emergency Inicialasecuenciadeluces“Emergencia”:usadaparaalertarporfallosmecánicos, robouotrassituacionesextremas. Fuente:Autores Alinteractuarconelícono,seactivaunrecuadroque permiteusarcomandosdevozatravésdelmicrófono.Este modoesclaveparalaprendadeciclistas,yaquefacilitaun controlseguroyeficientesindistraeralusuarionisoltarel manubrio,reduciendoriesgos.Además,permitecambios rápidosenlasluces,mejorandolaseguridadycomodidad entiemporeal. Figura16. PruebasdefuncionamientodelprototipoparaelmodocontrolporvozFuente:[9]
Enelcaminodelainvestigación 37 Tabla2. Comandosaceptadosparaelmododecontrolporvoz ComandoDescripción AvanzarInicialasecuenciadeluces“Avanzar”. IzquierdaInicialasecuenciadeluces“Izquierda”.DerechaInicialasecuenciadeluces“Derecha”.FrenoInicialasecuenciadeluces“Freno”.ParqueoInicialasecuenciadeluces“Parqueo”.ModoLlamativoInicialasecuenciadeluces“Llamativo”.ModoNeblinaInicialasecuenciadeluces“Neblina”.EmergenciaInicialasecuenciadeluces“Emergencia”.ApagadoInicialasecuenciadeapagadodelcircuitoentero. Fuente:Autores Conclusiones Eldiseñodeunaprendarequiereimaginaciónyunaclara visualizacióndeloquesedesealograr,demodoquesirva comoguíaparaproducirunaprendatotalmentecómoday funcional.Duranteelprocesodeconfección,seidentificóla cantidaddetrabajonecesarioparacrearunachompa,así comodiversosobstáculos,talescomoprotegerlacircuitería interna,resguardarlaslucesfrentealoscambiosambien- talesygarantizarqueelusoprolongadodelachompano afecteloscablesensuinterior.Lasoluciónaestosdesafíos consistióendiseñarunaprendaimpermeableycondimen- sionesligeramenteamplias,loquepermiteevitarlafricción delcableadointernoconelmovimientodelusuario. Laconfeccióndeprendasrequiereunprocesoestruc- turado,queincluyeeldiseñoen2Dy,enocasiones,en 3D.ConlaayudadelsoftwareCLO3D,logramosreducir significativamenteeltiempodedesarrollo,yaquelavisua- lizaciónentiemporealdecómoseverálaprendafacilitala correccióndeposibleserroreseneldiseño.Posteriormente, seprocedearealizarlosmoldes,cortarlatelasegúnlos patrones,unirlaspartescortadasy,finalmente,coserlas paraconformarunaprendacompleta Eldiseñodeunproyectodesdeceronosbrindalaopor- tunidaddecomprenderymejorarlashabilidadesadquiridas durantelosañoslectivosenasignaturascomoElectrónica Digital,ElectrónicaGeneral,EquiposySistemasMicro- procesados,yEquiposySistemasMicroinformáticos.Este procesonospermiteadquirirnuevosconocimientos,como laresolucióndeproblemas,eltrabajoenequipo,lacomu- nicaciónasertivayelliderazgo,loscualesnosbeneficiarán enfuturasocasionesenlasquenecesitemosaplicarestas habilidades. Agradecimientos ExpresamosnuestraprofundagratitudaDiosyalaVir- genAuxiliadorapordarnosvida,saludyfortalezapara realizaresteproyecto.Tambiénqueremosagradeceranues- trasfamilias,cuyoapoyoconstantefuecrucialparanuestro objetivo. Agradecemosprofundamentealosdocentesporsu carismaydedicacióninquebrantable,quenoshaninspi- radoaaprenderyexplorarnuevasposibilidadesenelcampo delatecnología.Enparticular,queremosexpresarnuestro agradecimientoalIng.EstebanMartínez,nuestrotutor.Su apoyohatrascendidoloacadémico,actuandocomoamigo, guíaymentor.Suorientaciónprecisaysusvaliososaportes fueronfundamentalesparalaconcepciónydesarrollode esteproyecto. Referencias [1]MinisteriodeTransporte,«LeyOrgánicadeTrans- porteTerrestreTránsitoySeguridadVial|Descar- garPDFLeyOrgánicadeTransporteTerrestreTrán- sitoySeguridadVial|Actualizado2024»,LexisS.A. Accedido:27dediciembrede2024.[Enlínea]. Disponibleen:https://shorturl.at/z9bYq [2]J.Vázquez,«Controltécnicovehicular»,SlideShare. Accedido:27dediciembrede2024.[Enlínea]. Disponibleen:https://tinyurl.com/bdeff2jk [3]U.Peña-Cabrera,«¿QuéesE-Moda?CLO3D,Tú yYo-TheMiamiSchoolofFashion&Design %»,TheMiamiSchoolofFashion&Design.Acce- dido:27dediciembrede2024.[Enlínea].Disponible en:https://tinyurl.com/ms63n7m5 [4]CLO3D.COM,«“OptimiseforHighResolutionDis- play”userinterfaceissues»,Howcanwehelpyou?Ac-
38 JuventudyCienciaSolidaria cedido:27dediciembrede2024.[Enlínea].Disponible en:https://tinyurl.com/ypaw8jm6 [5]Kodular,«HelloWorld-KodularDocs».Accedido: 27dediciembrede2024.[Enlínea].Disponibleen: https://tinyurl.com/bdcnvujc [6]J.Guerra-Carmenate,«ESP32Wifi+Bluetoothenun sololugar».Accedido:27dediciembrede2024.[En línea].Disponibleen:https://tinyurl.com/44hjj593 [7]AITRIP,«Amazon.com:ESP-WROOM-32ESP32ESP- 32SPlacadeDesarrollo2.4GHzMododualWiFi +BluetoothDualCoresMicrocontroladorProcesador IntegradoconAntenaRFAMPFiltroAPSTACom- patibleconArduinoIDE(1PCS):Electrónica».Acce- dido:27dediciembrede2024.[Enlínea].Disponible en:https://tinyurl.com/4p6mpzan [8]LEDBOX,«FichaTécnicaTiraLEDICDigital2811, RGBX,DC12V,5m,(30Led/m)IP67».2024.[Enlínea]. Disponibleen:https://tinyurl.com/bddedzef [9]ALITOVE,«Amazon.com:ALITOVEWS2811-Tirade lucesLEDRGBdireccionable12V16.4ft150LEDde ensueñoprogramabledigitalLEDPixelLightsimper- meableIP65con3MVHBpartetraseraautoadhesiva resistenteparaArduinoDIY:HerramientasyMejoras delHogar».Accedido:27dediciembrede2024.[En línea].Disponibleen:https://tinyurl.com/a7emu2uz