Ciencia y Tecnología

Sistema HABLO: la voz para personas con discapacidad del habla

Personas con discapacidad de la voz y el habla podrán comunicarse gracias al dispositivo desarrollado por docentes del Grupo de investigación SPIN de la UC, en alianza con la empresa Kuspyde Ingeniería SAS y cofinanciado por Colciencias.

La imposibilidad de comunicarse e interactuar con su entorno es una de las circunstancias más difíciles que deben afrontar diariamente personas de todas las edades con discapacidad del habla y la voz, cuyos familiares y cuidadores, en muchos casos, no dominan la lengua de señas.

Esta condición puede estar asociada a diagnósticos como la hipoacusia, a trastornos que afectan el sistema nervioso y los músculos como el mal de Parkinson, el mal de Alzheimer y la esclerosis múltiple, o a condiciones causadas por traumatismos craneales, cerebrales o de la médula espinal como la cuadriplejia.

En Colombia, según cifras del DANE y el Ministerio de Educación Nacional, en 2010, cerca de tres millones de personas presentaban al menos un tipo de discapacidad; el 4 % de la población tenía discapacidad del habla y la voz combinada con otras discapacidades, y cerca del 2 %, el equivalente a 45.390 personas, vivía con discapacidad del habla y la voz únicamente.

Pensando en una solución que les permitiera a estas personas comunicarse no solo con su entorno inmediato, sino con interlocutores en diferentes contextos, los docentes e investigadores del Dpto. de Ingeniería Electrónica, Nubia Esperanza Aguilar y Juan Sebastián Rubiano, decidieron iniciar un proyecto para la creación de un sistema que les permita la comunicación verbal a quienes no pueden ejecutarla de manera natural.

Su idea fue desarrollar un dispositivo capaz de captar las señales eléctricas producidas por uno o varios músculos del cuerpo, codificar sus patrones de movimiento y convertirlas en una voz capaz de pronunciar por el usuario palabras y frases en diversos contextos.

Para lograrlo, los docentes unicentralistas, iniciaron el camino para convertir el resultado de sus investigaciones en lo que hoy es el prototipo funcional de un sistema de comunicación alternativa capaz de producir voz, a partir de las señales que genera uno o un grupo de músculos.

Hoy, al pensar en el sistema HABLO, no más grande que un teléfono celular, los docentes recuerdan cómo debieron trascender una larga etapa de trabajo académico para iniciar la fase de desarrollo de ingeniería, luego de haber postulado el proyecto en 2010 a la convocatoria 502 de Colciencias para conformar un banco de programas estratégicos y Proyectos de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación, en la modalidad de cofinanciación.

Desarrollo, ingeniería y trabajo en equipo

La naturaleza interdisciplinaria del proyecto HABLO, registrado con la patente de invención n.° NC2017/0006787 ante la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC), integra un diseño portable, flexible y escalable en términos tecnológicos, que exigió la participación de profesionales de la salud (fonoaudiólogos), diseñadores, publicistas, mercadólogos y administradores, al lado de los ingenieros que trabajaron en el desarrollo de hardware y software.

Luego de identificar una empresa que se adaptara a las necesidades del proyecto y contara con las capacidades para apoyar la fase de desarrollo de ingeniería del dispositivo, los investigadores eligieron a Kuspyde Ingeniería SAS, una compañía de base tecnológica que ofrece soluciones, productos y diseño especializado, a través de la ejecución de proyectos de ingeniería electrónica para el sector industrial.

Arquitectura de una voz

El software desarrollado para el sistema HABLO se basa en una estructura por capas, que permite distribuir las tareas a realizar en diferentes niveles. Así, si algún nivel presenta una falla o requiere un cambio, solo se interviene dicho nivel. Esto significa que ofrece una solución escalable, flexible y reutilizable, que puede ser adaptada a diferentes necesidades con solo agregar nuevos niveles o modificar alguno de ellos.

A su vez, los inventores y el equipo de desarrollo del proyecto lograron un driver que permite una arquitectura orientada a los servicios del sistema HABLO. Entre las ventajas que esta característica ofrece a futuro, se encuentran la posibilidad de migrar el driver a plataformas móviles como Android o iOS, para hacer el sistema aún más portable; exportarlo a otras plataformas (Linux, Windows, Mac, etc.) y agregar nuevas funcionalidades sin tener que reestructurar el diseño.

También, gracias al hardware electrónico de adquisición desarrollado, el sistema puede llegar a configurarse para ser usado con otras señales biomédicas y distintas aplicaciones.

¿Cómo funciona?

HABLO es completamente personalizable según las necesidades de cada usuario, ajustable al grupo muscular deseado y cuenta con una interfaz para seleccionar de forma personalizada las salidas de voz que el usuario requiere.

A través de electrodos ubicados sobre la piel, se capturan las señales (EMGs) emitidas por el músculo; el dispositivo se encarga de adquirirlas, procesarlas, codificarlas y enviarlas a través de una red inalámbrica (bluetooth) a un computador o dispositivo móvil, que finalmente se encarga de generar la voz hablada y una retroalimentación visual para el usuario.

Además, cuenta con un manual de usuario y solo necesita de una pequeña fase de aprestamiento para que el sistema reconozca los movimientos del usuario.