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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS INFORMÁTICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS INFORMÁTICOS
PROYECTO DE TRABAJO DE
TITULACIÓN
PREVIO A LA TITULACIÓN DE:
INGENIERO EN SISTEMAS INFORMÁTICOS
TEMA:
EVALUACIÓN DEL USO DE ACELERÓMETROS EN LA DETECCIÓN DE
CAÍDAS PARA UN SISTEMA DE HOGAR INTELIGENTE DE ADULTOS EN
SITUACIÓN DE DEPENDENCIA.
MODALIDAD:
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
AUTORES:
GONZALES LOOR ANGIE LISSELY
MENDIETA MUÑOZ RENÉ JACINTO
TUTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN:
DAVID ZAMBRANO MONTENEGRO MG.
CO-TUTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN:
RODOLFO VALENTÍN GARCÍA BERMÚDEZ. PHD
PORTOVIEJO – MANABÍ – ECUADOR
2018

TEMA:
EVALUACIÓN DEL USO DE ACELERÓMETROS EN LA DETECCIÓN DE
CAÍDAS PARA UN SISTEMA DE HOGAR INTELIGENTE DE ADULTOS EN
SITUACIÓN DE DEPENDENCIA.

DEDICATORIA
Le dedico con mucha humildad, sencillez y cariño todo nuestro esfuerzo y trabajo
a Dios por ser el dador de la vida y porque me está dando la oportunidad de vivir
cada día, porque me está dando fuerzas para no desmayar en el camino, a mis padres
que con su amor y su esfuerzo me están apoyando a lo largo de la vida, y a todas
aquellas personas que están siendo participes en la realización del mismo.
René Mendieta M.

DEDICATORIA
Le dedico con mucha humildad, sencillez y cariño todo nuestro esfuerzo y trabajo
a Dios por ser el dador de la vida y porque me está dando la oportunidad de vivir
cada día, porque me está dando fuerzas para no desmayar en el camino, a mis padres
que con su amor y su esfuerzo me están apoyando a lo largo de la vida, y a todas
aquellas personas que están siendo participes en la realización del mismo.
Angie Gonzales Loor.

AGRADECIMIENTO
Quienes formamos parte de la realización de este trabajo de titulación estamos
agradeciendo en primer lugar a Dios por estar permitiéndonos avanzar día tras día, a
nuestros familiares por ser nuestros pilares fundamentales.
A los tutores.
A la utm
A la fci
Al personal administrativo de la facultad
Los autores.

CERTIFICACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
El presente trabajo de titulación denominado con el Tema “ EVALUACIÓN DEL
USO DE ACELERÓMETROS EN LA DETECCIÓN DE CAÍDAS PARA UN
SISTEMA DE HOGAR INTELIGENTE DE ADULTOS EN SITUACIÓN DE
DEPENDENCIA ”, es trabajo original de las estudiantes GONZALES LOOR
ANGIE LISSELY y MENDIETA MUÑOZ RENÉ JACINTO, el mismo que ha sido
realizado, corregido y aprobado bajo nuestra dirección.
………………………………………………………….
David Zambrano Montenegro Mg.
TUTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
………………………………………………………….
Rodolfo Valentín García Bermúdez. PHD
CO-TUTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

CERTIFICACIÓN DE LA COMISIÓN DE REVISIÓN Y EVALUACIÓN
El presente trabajo de titulación denominado con el Tema “ EVALUACIÓN DEL
DEPENDENCIA ”, es trabajo original de las estudiantes GONZALES LOOR
ANGIE LISSELY y MENDIETA MUÑOZ RENÉ JACINTO, el mismo que ha sido
realizado, corregido y aprobado bajo nuestra dirección.
………………………………………………………….
Ing……..
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
…………………………… ……………………………………
Ing…….. Ing……..
MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL
DOCENTE DE ÁREA COMISIÓN DE INVESTIGACIÓN

DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD

DECLARATORIA DE DERECHO DE AUTOR
GONZALES LOOR ANGIE LISSELY y MENDIETA MUÑOZ RENÉ JACINTO,
declaran bajo juramento que el trabajo de titulación titulado “EVALUACIÓN DEL
DEPENDENCIA” será de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado
para ningún trabajo investigativo o calificación profesional.
A través de la presente declaración cederemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Facultad de Ciencias Informáticas y a
la Universidad Técnica de Manabí, según lo establecido por la ley.
………………………………………………………….
Angie Lissely Gonzales Loor.
AUTORA DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
………………………………………………………….
René Jacinto Mendieta Muñoz
AUTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

Contenido
1. Introducción.......................................................................................................12
2. Planteamiento del problema ................................................................................14
3. Antecedentes......................................................................................................16
4. Justificación .......................................................................................................18
5. Objetivos ...........................................................................................................19
5.1. Objetivo General: .........................................................................................19
5.2. Objetivos Específicos: ...................................................................................19
6. Desarrollo de la tesis...........................................................................................20
6.1. Conceptos básicos sobre los componentes a usar en la tesis...........................20
6.1.1. Acelerómetro MPU-6050 .......................................................................20
6.1.2. Modulo Bluetooth HC-06.......................................................................21
6.1.3. Arduino Nano........................................................................................22
6.1.4. Baterías LIPO........................................................................................24
6.1.5. Arduino IDE..........................................................................................26
6.1.5.1. Librerías de Arduino......................................................................27
6.1.5.1.1. I2Cdev.h......................................................................................29
6.1.5.1.2. MPU6050.h..................................................................................29
6.1.5.1.3. Wire.h..........................................................................................30
6.1.6. Python 2.7..............................................................................................30
6.1.6.1. Librerías de Python........................................................................30
6.1.6.1.1. Pandas .........................................................................................31
6.1.6.1.2. Numpy.........................................................................................32
6.1.6.1.3. Matplotlib....................................................................................33
6.1.6.1.4. Scipy............................................................................................33
6.1.6.1.5. Serial ...........................................................................................34
6.1.6.1.6. Re ................................................................................................35
6.1.6.1.7. Dropbox.......................................................................................35
6.1.6.1.8. Strftime........................................................................................36
6.1.6.2. Jupyter...........................................................................................36
6.1.6.3. Dropbox..........................................................................................38
6.1.7. Linux .....................................................................................................40
6.2. Comunicación de los componentes tecnológicos implementados....................41
6.2.1. Esquema de conexión de los componentes electrónicos. .........................41
6.2.2. Comunicación I2C. ................................................................................42

6.2.3. Comunicación serial...............................................................................42
6.2.4. Primeros montajes y programaciones de los componentes.....................43
6.2.5. Montaje final y programación de los componentes ................................47
6.3. Obtener datos del acelerómetro en el ambiente controlado de caídas............48
6.3.1. Estabilidad del acelerómetro (para ver si los datos están estables, la
cantidad de muestras)...........................................................................................48
6.3.2. Pruebas de posicionamiento del acelerómetro (verificar cual es el
posicionamiento de los ejes del acelerómetro).......................................................48
6.3.3. Verificación de la frecuencia a través de la prueba de sonido ................48
6.4. Evaluar la correspondencia de los datos obtenidos con patrones de
aceleración en eventos de caídas...............................................................................48
6.4.1. Pruebas aplicadas en posiblesescenarios para la evaluación del
acelerómetro.........................................................................................................49
6.4.1.1. Pruebas en posiciones estáticas.......................................................49
6.4.1.1.1. Persona de Pie..............................................................................49
6.4.1.1.2. Persona en posición decúbito supino o dorsal...............................49
6.4.1.1.3. Persona en posición decúbito prono o ventral ..............................49
6.4.1.1.4. Persona en posición decúbito lateral izquierdo ............................49
6.4.1.1.5. Persona en posición semifowler....................................................49
6.4.1.2. Pruebas con paciente en actividades de la vida diaria. ....................49
6.4.1.2.2. Trote............................................................................................49
6.4.1.2.3. Sentarse en una silla.....................................................................50
6.4.1.2.4. Levantarse de una silla ................................................................50
6.4.1.2.5. Salto alto (salto único)..................................................................50
6.4.1.2.6. Salto alto (saltos sucesivos)...........................................................50
6.4.1.2.7. Golpearse la espalda con la pared................................................50
6.4.1.2.8. Echarse en una cama ...................................................................50
6.4.1.2.9. Subir por las escaleras .................................................................50
6.4.1.2.10. Bajar por la escalera..................................................................50
6.4.1.3. Pruebas enescenarios de caídas......................................................50
6.4.1.3.1. Caída lateral desde silla...............................................................50
6.4.1.3.2. Caer desmayado estando de pie ...................................................50
6.4.1.3.3. Caída desde 2 metros de altura....................................................51
6.4.1.3.4. Caída por escalera.......................................................................51
6.4.1.3.5. Caída de espaldas ........................................................................51
7. Conclusiones y Recomendaciones........................................................................52

ILUSTRACIÓN 1: MODULO MPU 6050 ......................................................................20
ILUSTRACIÓN 2: DEMOSTRACIÓN DE EJES DEL MPU 6050 ..................................21
ILUSTRACIÓN 3: MÓDULO HC-06 ............................................................................22
ILUSTRACIÓN 4: ARDUINO NANO...........................................................................22
ILUSTRACIÓN 5: DISEÑO DE LOS PINES DEL NANO ARDUINO............................23

1. Introducción
Realizar una introducción del trabajo de investigación, aquí se cuenta el
propósito que persigue el caso de estudio así como también se cuenta algo de la
estructura del informe en cuanto al contenido del presente documento.

2. Planteamiento del problema
Un campo de aplicación de estas tecnologías que está teniendo un impacto cada
vez mayor es lo que se conoce como Ambient Assisted Living (AAL) que sirven para
mejorar la calidad de vida de las personas en especial aquellas con algún grado de
dependencia.
Existen numerosos entornos y ambientes que implementan estos dispositivos
aplicados en diferentes campos como por ejemplo en la salud, específicamente
incorporadas en el cuidado de los adultos mayores ya sea por su capacidad física u otra
enfermedad; por ello se desarrollan aplicaciones relacionadas con los sensores de
aceleración formando una red controlada que ayuda a obtener información más
exacta del AAL sin intervenir en la privacidad.
El Ecuador es un país en proceso de cambio demográfico debido al incremento
en la tasa de envejecimiento poblacional. En 1970 la población de adultos mayores
(PAM) tuvo un 4.3% de crecimiento, en 2010 fue de 6.7%, se estima el 17.5% en 2050
es decir más de 3 millones de personas. En la actualidad 1’229.089 de los habitantes
del país son adultos mayores (personas de más de 60 años), la mayoría reside en la
sierra del país (596.429) seguido de la costa (589.431), de acuerdo a la información
publicada por el Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC) [1].
Según datos oficiales del año 2009, el 11% de los adultos mayores vive solo,
esta proporción aumenta en la costa ecuatoriana (12,4%); mientras que los adultos
mayores que viven acompañados en su mayoría viven su hijo (49%), nieto (16%) y
esposo compañero (15%). A pesar de que un 81% de los adultos mayores dicen estar
satisfechos con su vida el 28% menciona sentirse desamparado, 38% siente a veces
que su vida está vacía y el 46% piensa que algo malo le puede suceder. La satisfacción
en la vida en el adulto mayor ecuatoriano aumenta considerablemente cuando vive
acompañado de alguien (satisfechos con la vida que viven solos: 73%, satisfechos con
la vida que viven acompañados: 83%). Las enfermedades más comunes en el área
urbana son: osteoporosis (19%), diabetes (13%), problemas del corazón (13%) y
enfermedades pulmonares (8%) [2].
Mediante estos datos estadísticos que revela el porcentaje de adultos mayores
en el Ecuador, surge la necesidad de implementar una nueva metodología para el
cuidado de ellos. Sabemos que la cantidad de hogares en donde la mayoría que los

conforman, son personas que trabajan diariamente, y por ende llega la necesidad de
contratar a una persona para que cuide ellos en el transcurso de estas horas de trabajo,
es lo más frecuente en nuestro entorno social.
En muchos casos se encarga a un familiar o se contrata a una persona en
particular para que cuide y de atención a ese adulto mayor, pero aquí el problema; la
mayoría de ellas son personas que no han tenido una capacitación previa sobre el
trabajo que deben de realizar. Cuando no se tiene a la mano una persona de confianza,
se asumen riesgos de falta de entrenamiento profesional por parte del cuidador.
Una situación común es la ocurrencia de caídas, que puede darse el caso de que
no sean comunicadas por el cuidador. Es muy importante entonces contar con sistemas
capaces de detectarlas. Una tecnología de amplio uso para esto es la que emplea
sensores de aceleración adheridos a la persona, que dado el desarrollo tecnológico
actual puede ser monitorizado a distancia.
La existencia de sensores de muy bajo consumo, conectados inalámbricamente,
y de dimensiones tales que no resultan demasiado incómodos para que una persona los
use en su cuerpo, representan una oportunidad tecnológica de utilidad para la inserción
de sistemas de detección de caídas en un ámbito de AAL para la asistencia al cuidado
de personas en situación de dependencia.
Actualmente en la Facultad de Ciencias Informáticas se lleva a cabo un
proyecto de investigación por los Tutores de esta tesis para la implementación de un
sistema AAL que permita la evaluación del cuidado de adultos dependientes. En este
empeño la detección de caídas constituye una variable significativa a tener en cuenta.
En nuestro entorno no se cuenta con experiencias para el uso de información
proveniente de acelerómetros para la identificación de eventos de caídas, por lo cual
es necesario realizar un estudio amplio en este campo para así conocer cada detalle del
funcionamiento de estos dispositivos y saber la manera correcta al implementarlos.
En esta tesis se propone implementar y evaluar técnicas y algoritmos existentes
de detección de caídas a partir de la información captada por un acelerómetro adherido
al cuerpo de una persona por medio de experimentos realizados en un ambiente
controlado.

3. Antecedentes
Investigadores del Centro de Estudios Tecnológicos para la Atención a la
Dependencia y la Vida Autónoma (CETpD), ubicado en el Campus de la UPC en
Vilanova i la Geltrú, fabricó un dispositivo que detecta automáticamente la caída del
usuario sin pulsar ningún botón y lo localiza tanto dentro como fuera de casa,
activando el servicio de una ambulancia cuando es necesario [3].
La Universitad Politècnica de Catalunya • BarcelonaTech (UPC), el Hospital
Clínic, el EAP Sardenya y el Instituto Catalán de la Salut, Ámbito de Atención
Primaria Barcelona Ciudad participan en el proyecto europeo Fall detector for the
Elder (FATE), en el que se ha creado un dispositivo que ahora se está ensayando y que
aumenta la seguridad de las personas mayores no sólo en los hogares, sino allí donde
se encuentren y en todo momento. Se trata de un aparato pequeño, un sensor altamente
sensible para detectar las caídas, que va incorporado en el interior de un cinturón y que
el paciente lleva puesto durante todo el día. Este detector identifica las caídas del
usuario y lo localiza allí donde se encuentre, tanto en el domicilio como en la calle.
El sistema consta también de un sensor en la cama que detecta las ausencias
prolongadas durante la noche, generando una alarma si la persona no vuelve después
de un tiempo estipulado. El objetivo es prevenir las consecuencias de las caídas de
pacientes frágiles que no podrían avisar a nadie en caso de que se produjera un
accidente de este tipo [4].
En Japón se creó un bastón inteligente que permite monitorear de forma
permanente los signos vitales de la persona de la tercera edad. Provee en tiempo real
información a los familiares sobre su ubicación y en caso de presentarse una
emergencia.
En Argentina se lanzó al mercado una pulsera parecida a un reloj que no solo
permite enviar mensajes de emergencia. También permite comunicarse con psicólogos
y recibir asistencia médica en caso de necesitarla. Fue diseñada para los adultos
mayores que viven solos.
El MOK SOS, en Chile, en cambio, es un pequeño dispositivo portátil que tiene
GPS para que los familiares puedan verificar la ubicación de las personas mayores y
también un sistema de ayuda para pedir auxilio no solo en casos médicos, sino también
cuando el vehículo se avería en la carretera o está desorientado. El 24/7 Alert es un

comunicador de voz que pesa 4 onzas y se puede colgar del cuello. Permite comunicar
sobre cualquier emergencia desde la casa del usuario, hasta una central de emergencia
para enviar una ambulancia o a una persona de confianza, según el caso. Ya está de
venta en Ecuador.
Un celular básico también puede programarse para que con solo aplastar el
botón rojo se pueda enviar una señal de alerta a un familiar o a un centro de auxilio
cercano al lugar de residencia del adulto mayor [5].
No se encuentran referencias a trabajos similares desarrollados en el Ecuador.
Encontramos que en este campo se han realizado una gran variedad de trabajos
de desarrollo, que nos proporcionan una buena cantidad de información pertinente para
la realización de este trabajo de titulación.

4. Justificación
Sistemas de Hogar Inteligente han sido desarrollados en Austria, Bélgica,
Chipre, Dinamarca, Francia, Hungría, Irlanda Luxemburgo, Países Bajos, Polonia,
Portugal, Rumanía, Eslovenia, España, Suecia y Reino Unido, enfocados entre otros
al cuidado de los adultos en situación de dependencia mediante el desarrollo y
utilización de soluciones innovadoras sostenibles basadas en las tecnologías de la
información y comunicación (TIC) adecuadas a las necesidades específicas de cada
caso. Estos sistemas lo que buscan es que pueda ser implementado de fácil manera y
así lograr beneficios a favor de adultos en situación de dependencia y sus familiares.
La evaluación de los sistemas de detección de caídas contribuye a resolver
problemáticas latentes y presentes en la actualidad en las comunidades. Estos sistemas
no solo benefician al anciano, sino también a las personas que se encuentran en su
entorno que pueden verse afectadas de distintas formas ya sea directa o indirectamente.
Es necesario saber que es mejor prevenir o anticiparse a problemas que pueden hacerse
más serios.
Debido a la necesidad existente se propone la evaluación del uso de
acelerómetros en la detección de caídas para un sistema de hogar inteligente de adultos
en situación de dependencia, para determinar los mejores componentes tecnológicos
que permitan captar y detectar los distintos eventos y escenarios que pueda sufrir un
adulto en situación de dependencia, utilizando para ello un sensor de aceleración;
cuyos datos son almacenados en la nube para tener información rápida y eficaz de los
eventos dados.
Los beneficiarios directos de esta propuesta tecnológica serán el grupo de
investigadores y la persona responsable del familiar con dependencia, el cual obtendrá
información de las actividades del adulto dependiente dentro del ambiente asistido.
Además, se cuenta con recursos tecnológicos, económicos, y humanos requeridos para
el desarrollo de la investigación.

5. Objetivos
5.1. Objetivo General:
Evaluar el uso de acelerómetros en la detección de caídas aplicadas a un
sistema de hogar inteligente de adultos en situación de dependencia.
5.2. Objetivos Específicos:
5.2.1. Establecer la comunicación entre los distintos componentes tecnológicos
implementados.
5.2.2. Obtener datos del acelerómetro en el ambiente controlado de caídas.
5.2.3. Evaluar la correspondencia de los datos obtenidos con patrones de
aceleración en eventos de caídas.

6. Desarrollo de la tesis
6.1. Conceptos básicos sobre los componentes a usar en la tesis.
6.1.1. Acelerómetro MPU-6050
El circuito integrado MPU-6050 contiene un acelerómetro y giroscopio
MEMS en un solo empaque. Cuenta con una resolución de 16-bits, lo cual
significa que divide el rango dinámico en 65536 fracciones, estos aplican para
cada eje X, Y y Z al igual que en la velocidad angular.
El sensor es ideal para diseñar control de robótica, medición de vibración,
sistemas de medición inercial (IMU), detector de caídas, sensor de distancia y
velocidad, y muchas cosas más. El MPU-6050 contiene un giroscópico, un
acelerómetro, además de un sensor de temperatura, mediante I2C regresa unos
valores conocidos como raw o “crudos” según el registro seleccionado [6].
Ilustración 1: Modulo MPU 6050
Funcionamiento:
Para determinar su funcionamiento se analiza los principios generales de
acelerómetros y giroscopios que se emplean en este módulo.
EL módulo Acelerómetro MPU tiene un giroscopio de tres ejes con el que
podemos medir velocidad angular y un acelerómetro también de 3 ejes con el que
medimos los componentes X, Y y Z de la aceleración.
Con el giroscopio podemos medir la velocidad angular, y si se integra la
velocidad angular con respecto al tiempo se obtiene el desplazamiento angular
(posición angular si se sabe dónde se inició el giro)

La dirección de los ejes está indicado en el módulo el cual hay que tener
en cuenta para no equivocarnos en el signo de las aceleraciones.
Ilustración 2: Demostración de ejes del MPU 6050
La comunicación del módulo es por I2C, esto le permite trabajar con la
mayoría de microcontroladores. Los pines SCL y SDA tienen una resistencia
pull-up en placa para una conexión directa al microcontrolador o Arduino [7].
6.1.2. Modulo Bluetooth HC-06
Este módulo bluetooth es la forma más sencilla de comunicarte con tus
proyectos electrónicos sin cables desde cualquier dispositivo móvil.
La comunicación es posible desde cualquier dispositivo móvil, tablet,
ordenador...etc. También se pueden comunicar entre dos módulos bluetooth HC-
06 [8].
Características [8]:
 Los módulos HC-06 están montados sobre una interfaz en la que se incluye
cuatro pines para su conexión, VCC, GND, TXD y RXD.
 Tienen un led para indicar el estado de conexión del bluetooth. Si este led
parpadea es que no está emparejado, si este está activado de forma continua
el bluetooth esta emparejado.
 La tensión de alimentación: 3,6V a 6V.
 Niveles de tensión lógicos: 3,3V.

 Es compatible con cualquier microcontrolador como por ejemplo AVR,
Arduino...etc.
 Alcance: 10 metros. (el alcance puede aumentar por encima de los 10 metros,
pero la transmisión puede perder calidad)
 Tamaño: 3.57cm * 1.52cm
 Peso 4g.
Ilustración 3: Módulo HC-06
El modulo Bluetooth HC-06 utiliza el protocolo UART RS 232 serial. Es
ideal para aplicaciones inalámbricas, fácil de implementar con PC,
microcontrolador o módulos Arduino.
La tarjeta incluye un adaptador con 4 pines de fácil acceso para uso en
protoboard [9].
6.1.3. Arduino Nano
El Arduino Nano es un tablero pequeño, completo y fácil de usar basado
en el ATmega328P (Arduino Nano 3.x). Tiene más o menos la misma
funcionalidad del Arduino Duemilanove, pero en un paquete diferente. Le falta
solo un conector de alimentación de CC, y funciona con un cable USB Mini-B
en lugar de uno estándar [10].
Ilustración 4: Arduino Nano

Para que se emplea:
Diseñada para proyectos en donde el tamaño es importante, es realmente
compacta (4.5 x 1.7 x 1.9 cm) y es ideal para proyectos escolares o semi
profesionales ya que no tendrás que preocuparte por la etapa de control [11].
Características:
Las características más destacadas son [12]:
 Microcontrolador ATmega328 con cargador de inicio pre programado.
 Tensión de entrada (recomendada): +7 a + 12 V.
 Tensión de entrada (límites): +6 a + 20 V.
 14 pines GPIO (de los que 6 ofrecen salida PWM).
 6 pines de entrada analógica.
 Corriente DC por pin de E/S: 40 mAh.
 Memoria Flash de 32 KB (2 KB para cargador de inicio).
 SRAM de 2 KB.
 EEPROM de 1 KB.
 Admite comunicación serie IC.
 Frecuencia de reloj: 16 MHZ.
 Dimensiones: 0,73″ x 1,7″.
Ilustración 5: Diseño de los pines del Nano Arduino

Pin No Nombre Tipo Descripción
1-2, 5-16 D0-D13 I/O Puerto de entrada / salida
digital 0 a 13
3, 28 RESET Input Restablecer (active low)
4, 29 GND PWR Tierra de suministro
17 3V3 Output + 3.3V de salida (desde FTDI)
18 AREF Input Referencia ADC
19-26 A0 - A7 Input Canal de entrada analógica 0 a
7
27 +5V Output or Input + 5V de salida (del regulador
de a bordo) o
+ 5V (entrada de la fuente de
alimentación externa)
30 VIN PWR Voltaje de suministro
6.1.4. Baterías LIPO
Las baterías LIPO (abreviatura de Litio y polímero) son un tipo de batería
recargable que suelen utilizar los sistemas eléctricos de radiocontrol,
especialmente los aviones, helicópteros y multicópteros. Algunos dicen que estas
baterías son la razón principal por las que el vuelo eléctrico es ahora una opción
muy viable respecto a los modelos que funcionan con combustible [13].
Cuando se compra con las baterías de NiCd/NiHmm, las baterías LIPO
tienen 3 cosas importantes que hacen a estas baterías la elección perfecta para los
vuelos de radiocontrol [13]:
 Las baterías LIPO son ligeras y se pueden hacer de casi cualquier forma y
tamaño.
 Las baterías LIPO tienen gran capacidad lo que significa que tienen un
montón de energía en un tamaño reducido.

 Las baterías LIPO tienen una tasa de descarga alta para alimentar los
sistemas eléctricos más exigentes.
Problemas frecuentes:
También existen algunos problemas con las baterías LIPO de radiocontrol [14]:
 Problemas de seguridad a causa del electrolito volátil utiliza exclusivamente
en las LIPO pueden incendiarse o explotar.
 Las baterías LIPO de radiocontrol requieren un cuidado único y adecuado
para que duren mucho tiempo más que cualquier otra tecnología. La carga,
la descarga y almacenamiento afecta a la esperanza de vida de la batería.
Voltaje:
Las baterías de LIPO están formadas por elementos de 3.7v. A estos
elementos también se les suele llamar células. En radio control se sulen utilizar
baterías de LIPO desde 1 elemento hasta 8 elementos (pueden ser más!!!) en
función del tipo de modelo en el que va a ir instalada y las prestaciones que
queramos que tenga el mismo. Lo más habitual son baterías de 1, 2 o 3 elementos.
Para saber el voltaje de una batería solo tenemos que multiplicar el número de
elementos por el voltaje de este, ya que se conectan en serie (2S por ejemplo). Es
decir que una batería de 2 elementos tendría el voltaje de 7.4v (3.7v x 2 elementos
= 7.4v) [15].
Consejos para el correcto uso de la batería [16]:
 Nunca mezclar en un mismo pack elementos de diferente amperaje o
capacidad.
 Nunca descargar un elemento de LIPO por debajo de 3.5v.
 Nunca cargar una LIPO a mayor amperaje que su amperaje nominal.
 Dejar un tiempo de reposo entre la carga - descarga y viceversa.
 Una batería de LIPO que es sobre-descargada o sobre-cargada se daña de
manera irrecuperable.

 Una LIPO que se ha hinchado es debido a que ha sido descargada o cargada
de manera incorrecta. Es una LIPO peligrosa e inestable y debe ser llevada a
un punto de reciclaje de baterías.
 Utilizar siempre un cargador específico para LIPOS.
 Utilizar siempre el conector de balanceo de elementos de las baterías para su
carga.
 Utilizar conectores de alta capacidad para las baterías LIPO
 Las baterías de LIPO no deben ser descargadas hasta el final para volver a
cargarse. Esto solo haría que la batería se rompa y no sea recuperable.
 No se debe dejar de atender una batería mientras se está cargando. Hay que
estar atentos a cualquier cambio en su volumen o en su aumento de
temperatura. Si algo malo está sucediendo, hay que desconectarla, dejar que
se enfríe y mantenerla en un lugar aislado.
 Nunca cortocircuitar los bornes de la batería. Esto dañará gravemente tu
batería y podrá producir chispas, sobrecalentamiento e incendio.
6.1.5. Arduino IDE
El Arduino IDE es el software que permite programar el Arduino, en
primer lugar, se debe configurar la placa y el puerto para que el código pueda ser
cargado.
Se debe conectar la placa Arduino con la PC a través de un cable USB.
Ilustración 6: Ventana de Arduino IDE

El Arduino IDE tiene varios ejemplos de acuerdo a las librerías que se
encuentran instaladas, los cuales permiten visualizar el manejo de diferentes
componentes y módulos que se disponen para el Arduino sea atmega, uno, nano,
entre otros [17].
6.1.5.1. Librerías de Arduino
Las librerías son colecciones de código que facilitan la interconexión
entre componentes de Arduino. Las librerías generalmente incluyen los
siguientes archivos comprimidos en un ZIP [18]:
 Un archivo .cpp
 Un archivo .h
 Un archivo Keywords.txt
 Archivo readme con información adicional de la librería.
 Directorio de sketch de ejemplo
¿Cómo instalar una librería?
Para instalar las librerías se necesita que estas sean descargadas y
guardadas en una ruta fácil de recordar.
Luego se abre el IDE Arduino y se hace click en Programa (Sketch)>
Incluir Librería (Import Library…) > Añadir Librería ZIP… (Add Library) en
la barra de menú [18].

Ilustración 7: Añadir nueva librería
Después se muestra la ventana de búsqueda en la cual se debe
seleccionar el archivo .ZIP que contiene la librería de Arduino y Seleccionar
(Select)
Ilustración 8: Búsqueda y selección de librería
Una vez realizado lo anterior, aparece la librería y también se incluyen
los ejemplos de la misma, los cuales se encuentran en el menú Archivo (File) >
Ejemplos (Examples) > Seleccionar librería > Escoger ejemplo [18].

Ilustración 9: Ejemplos de librerías de Arduino
6.1.5.1.1. I2Cdev.h
La biblioteca de dispositivos I2C es una colección de clases
uniformes para proporcionar interfaces simples e intuitivas a una colección
cada vez mayor de dispositivos I2C.
El código I2Cdev está diseñado para ser utilizado estáticamente,
reduciendo el requisito de memoria si tiene múltiples dispositivos I2C en el
proyecto [19].
El código está escrito principalmente para admitir la implementación
de Arduino / Wiring, pero puede ser útil en otras circunstancias. Hay
múltiples implementaciones I2C / TWI seleccionables en el archivo de
encabezado I2Cdev.h si el Arduino predeterminado "Wire.h" no está
disponible o es preferible por algún motivo.
Para Arduino se debe incluir <Wire.h> en el archivo fuente de boceto
principal [20].
6.1.5.1.2. MPU6050.h
El mpu6050 es un acelerómetro que además de ver la aceleración en
sus tres ejes permite también conocer la inclinación y temperatura, todo esto
es posible manejarlo mediante su librería.

6.1.5.1.3. Wire.h
Permite la comunicación con dispositivos I2C / TWI.En las placas Arduino
con el diseño R3 (1.0 pinout), SDA (línea de datos) y SCL (línea de reloj) están en
los encabezados de pin cerca del pin AREF. Arduino [21].
6.1.6. Python 2.7
Python es un lenguaje de programación de alto nivel, interpretado y
multipropósito. Puede ser utilizado en diversas plataformas y sistemas
operativos, tales como, Windows, Mac OS X y Linux, además también puede
funcionar en Smartphone.
Ilustración 10: Logo de Python
Entre las principales razones para elegir Python, son muchos los que
argumentan que sus principales características lo convierten en un lenguaje muy
productivo. Se trata de un lenguaje potente, flexible y con una sintaxis clara y
concisa.
Python es open source, cualquiera puede contribuir a su desarrollo y
divulgación. Y no es necesario pagar ninguna licencia para distribuir código
desarrollado con este lenguaje [22].
6.1.6.1. Librerías de Python
Python reúne las características necesarias para Data Science, además
de ser un buen lenguaje de programación de uso general.
Python dispone de un rico ecosistema compuesto de librerías open
source para matemáticas, estadísticas, machine learning y ciencia en general.

Ilustración 11: Librerías de python
Para instalar las librerías de Python es necesario instalar el pip que es
la mejor alternativa para una fácil instalación de paquetes [23].
 sudo apt-get install python-pip python-dev build-essential
 sudo pip install --upgrade pip
6.1.6.1.1. Pandas
Pandas es una librería de análisis de datos con Python que contiene [23]:
 Herramienta para la lectura y escritura de datos: CSV y archivos de
texto, Microsoft Excel, bases de datos SQL, etc.
 Estructuras tabulares de datos, llamadas DataFrame. N-Dimensiones.
 Hace más amigable el uso de Numpy
 Facilita el manejo de series temporales
 Alineación inteligente de datos y el manejo integrado de los datos
faltantes
 Altamente optimizado para un rendimiento, con rutas de código críticos
escritos en C.
 Pandas está en uso en una amplia variedad de ámbitos académicos y
comerciales, incluyendo Finanzas, Neurociencia, Economía,
Estadística, Publicidad, Web Analytics, y más.

Ilustración 12: Logo de Pandas
¿Cómo se instala?
 Para instalar pandas directamente con el pip de Python [24] :
o sudo apt-get update
o sudo apt-get upgrade
o sudo pip install pandas
 Otra forma de hacerlo es:
o sudo apt-get install python-pandas
6.1.6.1.2. Numpy
Es el paquete fundamental para la computación científica con Python
que contiene [25]:
 Un poderoso objeto de matriz N-dimensional
 Sofisticadas funciones
 Herramientas para la integración C/C++ y Fortran
 Álgebra lineal útil, transformada de Fourier, y capacidades de números
aleatorios
 Funcionalidad semejante a matlab
¿Cómo se instala?
 Para instalar numpy directamente con el pip de Python [25]:

o sudo pip install numpy
6.1.6.1.3. Matplotlib
 Librería para generación de gráficos con Python
 Interfaz funcional estilo Matlab.
 Interfaz orientada a objetos para un control más preciso del resultado.
 Salida de fichero de imagen o INLINE
Ilustración 13: Gráfico generado con Matplotlib
¿Cómo se instala?
 Para instalar Matplotlib directamente con el pip de Python
o sudo -m pip install matplotlib
6.1.6.1.4. Scipy
Librería fundamental se basa en Numpy y es muy amplia [26]:

 Utilidades de muchas disciplinas
 Funciones estadísticas
 Algebra lineal
 Integración numérica
 Interpolación
 Algoritmos espaciales
 Análisis de imágenes
¿Cómo se instala?
 Para instalar Scipy directamente con el pip de Python:
o sudo pip install scipy
6.1.6.1.5. Serial
Cuando se están procesando datos desde el puerto serial desde otra
interfaz o desde un Arduino es necesario saber cómo interactuar con con el
puerto, ya sea para leer, escribir o los fines que se necesiten. Para lograr ese
fin hay que tener en el ordenador las librerías necesarias de Python como lo
es Python-Serial [27].
¿Cómo se instala?
 Para instalar Serial de Python
o sudo apt-get install python-serial
 Para instalar con el pip de Python
o sudo -m pip install PySerial
Con la librería instalada se puede proceder a escribir y leer el puerto
de la siguiente forma [27]:

 Para abrir el puerto:
o arduino=serial.Serial('/dev/ttyUSB0',baudrate=9600, timeout = 3.0)
 Para leer el puerto:
o cadena += arduino.readline( )
 Para escribir en el puerto:
o arduino.write( )
6.1.6.1.6. Re
Este módulo proporciona operaciones regulares de coincidencia de
expresiones similares a las encontradas en Perl. Tanto los patrones como las
cadenas a buscar pueden ser cadenas Unicode, así como cadenas de 8 bits
[28].
6.1.6.1.7. Dropbox
Este módulo o librería permite el manejo de archivos, documentos,
tanto en subida como en bajada, entre otros aspectos [29].
¿Cómo se instala?
 A través del pip de Python [29]:
o sudo apt-get install python-openssl
o sudo pip install dropbox
o Desde la fuente:
o git clone git: //github.com/dropbox/dropbox-sdk-python.git
o cd dropbox-sdk-python
o python setup.py install
 Para usar el módulo de dropbox es necesario importarlo [29]:
o import dropbox
 Luego es necesario ubicar el token generado en la API creada en
Dropbox (ver 2.2.3.5):
o client = dropbox.client.DropboxClient('TuTokenDeAccesoAqui')

 Una vez realizado el paso anterior es necesario abrir la imagen o archivo
deseado con la opción open:
o f = open('foto.jpg', 'rb')
 Por último para subir el archivo:
o respuesta = client.put_file(nombre, f)
Ilustración 14: Manejo de archivos con Dropbox
6.1.6.1.8. Strftime
Proporciona clases para manipular fechas y horas de maneras
simples y complejas. Si bien se admite la aritmética de fecha y hora, el foco
de la implementación está en la extracción eficiente de atributos para el
formato y la manipulación de los resultados [30].
¿Cómo se instala?
 A través del pip de python:
o sudo333 apt-get upgrade
o sudo -m pip install datetime
6.1.6.2. Jupyter
El Jupyter Notebook es una aplicación web de código abierto que le
permite crear y compartir documentos que contengan códigos, ecuaciones,
visualizaciones y textos narrativos en vivo. Los usos incluyen: limpieza y

transformación de datos, simulación numérica, modelado estadístico,
visualización de datos, aprendizaje automático y mucho más [31].
Funcionalidad [31]:
 Interfaz Web (IDE), de usuario.
 Widgets (para diferentes librerías)
 Muy buena para para documentar.
 Nos da ayuda poniendo la sentencia seguida de ?. Por ejemplo:
pd.read_csv?.
 Poniendo !, delante del comando nos permite ejecutar comando de la shell.
Ejemplo: !dir, !ls
Ilustración 15: Interfaz de Jupyter
¿Cómo se instala?
 Para instalar Jupyter con el pip de Python en Ubuntu, es necesario
actualizar la versión del pip para no tener conflicto con algunas
dependencias [31]:
o pip install --upgrade pip
 Luego se instala Jupyter Notebook usando
o pip install jupyter
 Para iniciar el servidor notebook
o jupyter notebook

 Por defecto se abrirá la ventana del Jupyter en el navegador con la dirección
por defecto: http://localhost:8888
Ilustración 16: Notebook Dashboard
6.1.6.3. Dropbox
Es un servicio online que permite almacenar archivos en la nube,
permitiendo también compartir archivos y carpetas con otros usuarios. Sus
servicios son: almacenamiento en la nube, sincronización de archivos, nube
personal y software cliente [32].
Dropbox recopila todos los archivos en un único lugar centralizado. En
donde se pueden buscarlos con facilidad, y se sincronizan en todos los
dispositivos para fácil acceso a ellos en cualquier momento, desde cualquier
lugar.
Características [33]:
Con DropBox se puede:
 Almacenar cualquier tipo de archivo en la nube.
 Sincronizar nuestros diferentes equipos y dispositivos, para trabajar con las
mismas versiones de archivos en todos ellos.
 Compartir archivos con otras personas de manera privada.
 Compartir archivos de manera pública.

 Crear y compartir galerías de fotos.
 Acceder desde diferentes dispositivos (ordenador, teléfono móvil)
 Acceder desde diferentes sistemas operativos (Windows, Mac y Linux) y
dispositivos móviles (iPhone, Android, iPad, BlackBerry)
Funcionalidad:
Para crear una aplicación en Dropbox, es necesario realizar una API en:
https://dropbox.com/developers/apps, en caso de no tener cuenta hay que
crearla [34].
Una vez creada la cuenta se selecciona Dropbox API > App folder o Full
dropbox (dependiendo de la necesidad) > Se le da un nombre a la APP > Create
APP [34]:
Ilustración 17: Interfaz de creación de API en Dropbox
Luego se llegará a una pantalla en donde se debe generar un token el
cual servirá para acceder a la APP desde Python. Buscar el campo Generated
access token > Generate [34]:

Ilustración 18: Generación de clave/token para acceso
6.1.7. Linux
Un sistema operativo es un software cuya labor es administrar todos los
dispositivos de una computadora y a su vez brindar una interfaz más sencilla a
los programas de usuario para la comunicación con el hardware [35].
Linux tiene todas las características posibles para un Unix moderno y
completo, incluyendo multitarea real, memoria virtual, librerías compartidas,
carga bajo demanda, ejecutables compartidos con copia en la escritura, apropiada
administración de memoria y conexión en redes TCP/IP, kernel modulable.
Este SO funciona en modo protegido; además, como plataforma para
desarrollo de software y como servidor, por lo que es una alternativa de bajo
costo en comparación con los sistemas disponibles en el mercado actual [36].
Ilustración 19: Imagen de Linux

6.2.Comunicación de los componentes tecnológicos implementados
6.2.1. Esquema de conexión de los componentes electrónicos.
 Conexión Arduino Nano con el acelerómetro MPU-6050
o Arduino 3.3v – VCC
o Arduino GND – GND
o Arduino A5 – SCL
o Arduino A4 – SDA
o Arduino 02 – INIT
Ilustración 20: Conexión Arduino nano y MPU6050
 Conexión Arduino Nano con módulo bluetooth HC-06
o Arduino RX – TX
o Arduino TX – RX
o Arduino 5V – VCC
o Arduino GND – GND
Ilustración 21: Conexión Arduino Nano y HC-06

 Conexión Arduino Nano con el acelerómetro MPU-6050 y módulo
bluetooth HC-06
Ilustración 22: Conexión entre Arduino Nano, MPU6050 y HC-06
 Ensamblaje de los componentes electrónicos (Arduino nano, MPU-6050,
HC-06) en la baquelita
Ilustración 23: Componentes ensamblados en baquelita
6.2.2. Comunicación I2C.
Ilustracion24
6.2.3. Comunicación serial.

Ilustración 25
6.2.4. Primeros montajes y programaciones de los componentes
Una vez definidos los componentes electrónicos a utilizar, estos fueron
ensamblados, como primera versión se utilizó la placa arduino uno, junto con el
acelerómetro MPU6050, siendo conectado directamente al computador para
obtener resultados.
Ilustración 26: Ensamblaje de componentes:
Los software utilizados para la respectiva configuración y programación
fueron Python y Arduino IDE.
En el Arduino IDE se incluyeron las librerías I2C y MPU6050 que están
disponibles en: https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino.
Dentro de las librerías que se adhieren a arduino se encuentran códigos de
ejemplo para el manejo de ella, dicho código se encuentra en menú
archivo/Sketchbook/libraries/MPU6050/MPU6050_raw.ino al cual se le
hicieron unos leves cambios para trabajarlo con el código de Python, cabe
recalcar que, cuando el módulo MPU6050 es nuevo, tiene que ser calibrado.

Ilustración 27: Código de Arduino
En la siguiente prueba fue implementado el módulo bluetooth HC-05 para
la obtención de los datos en python, para lo cual se instaló dicho módulo
siguiendo las siguientes instrucciones en la terminal de Ubuntu.
 apt-get install python-setuptools
 apt-get install python–dev
 apt-get install libboost-python-dev
 apt-get install libboost-thread-dev
 apt-get install libbluetooth-dev
 apt-get install libglib2.0-dev
 pip install gattlib
 pip install pybluez
 pip install bpython (intérprete de python - opcional)
 python -m pip install pyserial
Al realizar las instalaciones y configuraciones correspondientes se
pudieron obtener 240 datos en 16 segundos por medio de bluetooth, cabe recalcar
que no fue un resultado favorable, ya que debía pasar al menos 100 datos por
segundo.

Ilustración 28: Código de Python
Se estudió además, la posibilidad de que, dichos datos fueran almacenados
en la nube, para mayor disposición y acceso a los mismos, por lo que se utilizó
la herramienta dropbox que brinda una amplia facilidad para el manejo de
archivos. Los datos obtenidos subidos a la nube fueron capturados en tiempo real
generando un archivo .csv con los datos cada 16 segundos, los archivos y gráficas
se crean con el nombre de la hora y fecha actual del sistema, evitando de esa
forma la duplicación o reemplazo de archivos que podrían generar una pérdida
significativa de datos.
Los tres primeros datos numéricos son de aceleración en los ejes X, Y, Z
respectivamente y los tres finales del giroscopio en los ejes X, Y, Z

Ilustración 29: Dataset de aceleración y giroscopio con su respectivo
gráfico
Ilustración 30: Datas.csv subidas en dropbox

Las primeras versiones de los dispositivos ensamblados fue muy brusca y
grande.
Ilustración 31: Ensamblajes iniciales de componentes
Al observar que la implementación de los dispositivos no era la adecuada
se cambió la placa arduino uno por el arduino nano, el cual tiene un tamaño
reducido y óptimo para ser adherido a la persona dependiente.
Ilustración 32: Ensamblaje final de los componentes
6.2.5. Montaje final y programación de los componentes
En definitiva, se consiguió un prototipo adecuado para ser utilizado por
las personas en situación de dependencia.

Los componentes que se utilizaron para la implementación y montaje del
prototipo para la evaluación de eventos de caídas fueron:
 Arduino Nano
 MPU6050
 Bluetooth HC-06
 Cables USB
 Estaño
 Cautín
 Placa de carga y descarga
 Batería LIPO 1200 mAh (duración aproximada 7 horas)
 Caja PVC
6.3. Obtener datos del acelerómetro en el ambiente controlado de caídas
6.3.1. Estabilidad del acelerómetro (para ver si los datos están estables, la
cantidad de muestras).
6.3.2. Pruebas de posicionamiento del acelerómetro (verificar cual es el
posicionamiento de los ejes del acelerómetro).
6.3.3. Verificación de la frecuencia a través de la prueba de sonido
6.4.Evaluar la correspondencia de los datos obtenidos con patrones de
aceleración en eventos de caídas.

6.4.1. Pruebas aplicadas en posibles escenarios para la evaluación del
acelerómetro
.
6.4.1.1.Pruebas en posiciones estáticas.
6.4.1.1.1. Persona de Pie
6.4.1.1.2. Persona en posición decúbito supino o dorsal
6.4.1.1.3. Persona en posición decúbito prono o ventral
6.4.1.1.4. Persona en posición decúbito lateral izquierdo
6.4.1.1.5. Persona en posición semifowler
6.4.1.2.Pruebas con paciente en actividades de la vida diaria.
6.4.1.2.1. Caminata
6.4.1.2.2. Trote

6.4.1.2.3. Sentarse en una silla
6.4.1.2.4. Levantarse de una silla
6.4.1.2.5. Salto alto (salto único)
6.4.1.2.6. Salto alto (saltos sucesivos)
6.4.1.2.7. Golpearse la espalda con la pared
6.4.1.2.8. Echarse en una cama
6.4.1.2.9. Subir por las escaleras
6.4.1.2.10. Bajar por la escalera
6.4.1.3.Pruebas en escenarios de caídas.
6.4.1.3.1. Caída lateral desde silla
6.4.1.3.2. Caer desmayado estando de pie

6.4.1.3.3. Caída desde 2 metros de altura
6.4.1.3.4. Caída por escalera
6.4.1.3.5. Caída de espaldas

7. Conclusiones y Recomendaciones
Aquí iniciamos con las conclusiones de la investigación, las que deben estar acorde
con la investigación y/o resolución del caso de estudio. No se debe concluir aspectos
que no se tratan en el documento, no caben aquí conceptos teóricos generales que se
pueden inferir simplemente del marco teórico, las conclusiones necesariamente tienen
que ver con el trabajo de investigación. Se puede utilizar una numeración para las
conclusiones o simplemente unas viñetas en el estilo siguiente:
 Conclusión Primera
 Conclusión Segunda
 …………………………….
 Última conclusión
Por último las recomendaciones, algo muy similar a lo que hemos dicho sobre las
conclusiones.
 Recomendación Primera
 Recomendación Segunda
 …………………………….
 Recomendación última

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Ilustración 18: http://orangepiweb.es/dropbox.php

Ilustración 19: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/35/Tux.svg/20
00px-Tux.svg.png
Ilustración 20:
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