Aportaciones al hardware para sensores táctiles inteligentes basados en FPGAs

En esta tesis doctoral se presentan distintas soluciones para la adquisición de datos provenientes de matrices de sensores resistivos, y en concreto de sensores táctiles piezorresistivos. Los circuitos propuestos reducen el hardware de acondicionamiento y adquisición clásico, implementado una conexión directa entre el sensor y el dispositivo digital (FPGA) que recibe los datos. El objetivo es la adquisición en paralelo y con bajo coste y consumo de área de grandes cantidades de datos provenientes de los sensores matriciales, aprovechando las capacidades de las FPGAs para llevar a cabo medidas simultáneas de varios sensores. Dependiendo del tipo de direccionamiento que pueda ser empleado, dos soluciones son propuestas. En el caso donde el número de unidades sensoriales de la matriz no sea excesivamente alto y el direccionamiento pueda ser realizado sin compartir conexionado, el valor de resistencia de los distintos elementos de la matriz se obtiene a partir del tiempo de descarga de una red RC o integrador pasivo que incluye al sensor. Por otro lado, para matrices con un gran número de elementos o donde el direccionamiento de los mismos haga uso de conexiones compartidas, el uso de un circuito integrador activo reduce la diafonía entre los elementos medidos simultáneamente. El análisis y caracterización de los circuitos propuestos para un rango de resistencias de un sensor táctil piezorresistivo da lugar a una resolución efectiva en la conversión analógico-digital de 10 bits y 8 bits para los circuitos de conexión directa basados en el integrador pasivo y activo, respectivamente. En cuanto a la exactitud en la medida del valor de resistencia, se alcanzan errores relativos del 0,066% (integrador pasivo) y del 0,77% (integrador activo), empleando una novedosa técnica de calibración que hace uso de un único elemento de referencia. Por último, se propone una arquitectura para un sistema táctil basada en los circuitos anteriormente citados. Dos implementaciones se han desarrollado: un prototipo para caracterización y pruebas de laboratorio, y otro para un demostrador en una mano robótica comercial (mano de Barrett). Con estas realizaciones se comprueba que el sistema táctil es capaz de realizar el refresco del conjunto de sensores con una tasa lo suficientemente alta para aplicaciones que requieran una rápida respuesta dinámica (por ejemplo, detección de deslizamiento de objetos en tareas de manipulación con manos robóticas). Además, el paralelismo de las FPGAs no sólo se explota en la adquisición de datos, sino que el pre-procesado que puede realizarse en el sensor inteligente resultante tiene un gran potencial. Como ejemplo, en este trabajo se extraen los momentos geométricos y la elipse asociados a las imágenes táctiles adquiridas por cada uno de los sensores que conforman el sistema.

Valoración médico deportiva y análisis de la pruebas de aptitud en estudiantes de danza

Para el acceso a los estudios oficiales de danza, se realizan pruebas de aptitud en los Conservatorios Profesionales de Danza de España. Estas son realizadas por profesores de danza que evalúan aptitudes rítmicas, expresivas y psicomotrices y por médicos que realizan una evaluación de las características física. Objetivos: En primer lugar: a) evaluar los ítems de calificación de la Prueba de Aptitud por parte del profesorado de danza; b) comprobar si se correlacionan con los rangos adjudicados por la Administración; c) proponer una adaptación de las calificaciones de los ítems de la evaluación de la Prueba de Aptitud. En segundo lugar y relativo a los ítems de la valoración médica del alumnado, nuestros objetivos fueron: a) determinar si existe mayor riesgo de padecer trastornos de la conducta alimentaria (TCA) en nuestra población; b) valorar cuales son las variables de composición corporal más sensibles y específicas para el cribaje de TCA; c) describir cuales son las mediciones de flexibilidad de la Prueba de Aptitud más entrenables al aplicar un plan de entrenamiento; d) discernir qué tipo de entrenamiento de flexibilidad alcanza mejores resultados. Métodos: Se plantearon 3 estudios. Para la valoración de los ítems y para el estudio de la composición corporal y los TCA se realizaron estudios de tipo transversal. En el estudio del entrenamiento de la flexibilidad se practicó un estudio longitudinal experimental con pre evaluación y 4 evaluaciones post intervención, de grupos aleatorizados a 3 tipos de entrenamiento: estiramiento activo (EA), estiramiento pasivo (EP) y estiramiento balístico (BAL), con un grupo control (CT). Sujetos: 216 sujetos fueron seleccionados para los diferentes estudios, profesorado (n=27) y alumnos (n=189). Para obtener la información y realizar el estudio de la valoración de los ítems se aplicó un cuestionario ad hoc en dos páginas. En el estudio de la composición corporal las variables antropométricas, componentes del somatotipo y bioimpedancia eléctrica (BIA) fueron relacionadas con el test EAT-26 para la discriminación de los TCA. Se obtuvieron medidas antropométricas mediante las técnicas estandarizadas de la ISAK y se calculó el índice de masa corporal (IMC) de forma clásica, la masa grasa mediante la ecuación de Slaughter y la masa muscular esquelética (MME) mediante ecuación de Poortmans. La BIA de cuerpo entero se realizó con protocolo estandarizado. La aleatorización a grupos de entrenamiento se realizó mediante asignación numérica aleatoria a doble ciego de los grupos. Resultados: El profesorado de danza clásica (CL) prioriza calificaciones en los ítems peso/talla, morfología del pie y extensión de piernas, los docentes de danza española (ES) y flamenco (FL) conceden mayor importancia a la evaluación de la morfología de las piernas y aspectos de ritmo y expresión, mientras que en danza contemporánea (CO) se destaca la calificación de la morfología de la columna y pelvis, existen diferencias estadísticamente significativas en la distribución de las calificaciones de determinados ítems de evaluación, siendo los rangos de calificación aportados por el profesorado diferente al aportado por la Administración. En el cuestionario EAT-26, se comprueba que existen diferencias en nuestra población entre los puntos de corte de 10 y 20, y por especialidades se muestra la danza española y la danza contemporánea con mayor prevalencia que la danza clásica y el baile flamenco. Mediante un análisis con curvas ROC, la MME expresada en kilogramos demuestra ser la más sensible y específica para la discriminación de los TCA y de las variables de la BIA son la reactancia (Xc) y el ángulo de fase (Af) las que destacan como mejores predictoras de los TCA. Con respecto al entrenamiento de la flexibilidad se observaron diferencias estadísticamente significativas de las tres medidas estudiadas abducción de cadera (ABD), distancia dedos-suelo (DDS) y flexión plantar (FP), de los tres grupos de entrenamiento a estudio EP, EA, BAL, con respecto al CO a la semana decimosegunda (P<0,001), la máxima mejoría fue en DDS, en el grupo BAL. En los grupos de entrenamiento no hubo descenso del rango de movimiento (ROM) tras el cese del entrenamiento. Conclusiones: Todos estos resultados deberían ser tenidos en cuenta en el diseño futuro de las prueba de aptitud y selección de futuros bailarines. La inclusión en las pruebas de elementos de valoración de la composición corporal con mayor sensibilidad para la discriminación de TCA nos puede aportar información para la prevención y diagnóstico. Unas calificaciones basadas en los criterios unificados del profesorado, en elementos más entrenables y en las aptitudes más innatas facilitarían el proceso evaluador y de selección.