Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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Activación de una máquina automática de cocción de granos de maíz mediante una interfaz cerebro-computador que detecta caídas de rendimiento cognitivo en estudiantes durante sesiones de aprendizaje buscando brindar descansos saludables
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-22) Ramírez Castillo, Jorge Armando; Chau Delgado, Juan Manuel
En la actualidad, se ha vuelto común que los estudiantes realicen actividades académicas durante largas horas sin tomar descansos, lo que los lleva a agotarse mentalmente y mermar su capacidad para aprender de manera efectiva. Debido a los cortos tiempos que tienen disponibles para prepararse algún alimento nutritivo, adquieren hábitos erróneos de alimentación en su día a día, comprometiendo a la vez su aprendizaje. Por esta razón, resulta importante conocer los momentos en que el rendimiento cognitivo es deficiente, para así dejar de realizar una actividad académica y tomar un descanso saludable, teniendo un periodo de desconexión total. El presente trabajo, propone entonces el diseño de una máquina automática de cocción de granos de maíz basada en un sistema de aire caliente, la cual opera sin requerir la supervisión del usuario; y su sistema de activación mediante una Interfaz cerebro-computador (BCI), la cual detecta el momento previo a un bajo rendimiento cognitivo durante sesiones de estudio para brindar un descanso saludable mediante la preparación de un alimento nutritivo de tal manera que el usuario pasará a recoger el alimento una vez que esté listo, dependiendo si se detecta un bajo rendimiento cognitivo o no. Para evaluar el desempeño cognitivo de las personas y realizar la activación de la máquina, se consideró el desarrollo de un método para evaluar las tendencias de tres estados mentales: atención, fatiga mental y estrés como los más representativos, en diferentes conjuntos de datos, el primero en experimentos en simuladores de manejo monótonos, y el segundo grabado con el dispositivo EEG g.Nautilus Pro durante sesiones de estudio específicamente para validar el método propuesto. Durante los primeros cinco minutos, que corresponden al periodo de calibración, se calculó un baseline, que permita re-referenciar los estados mentales asociados a dicha sesión, antes de aplicar un conjunto de reglas para enviar la señal de advertencia al usuario y producir la activación e indicándole cuando se haya terminado con el proceso de preparación para que se levante a recoger el alimento y descansar. Los resultados obtenidos para 62 sesiones dentro de un simulador de manejo monótono, cuya duración promedio por sesión fue de 78.5 22.4 minutos, y con un momento de detección promedio a los 35.3 18.9 minutos; y para 3 sesiones de estudio, con una duración promedio por sesión de 27.5 5 minutos y con un tiempo de detección promedio de 11.5 2.2 confirman la evidencia de que las actividades que demandan una carga cognitiva no pueden realizarse en periodos prolongados, ya que el rendimiento cognitivo no es constante, por lo que brindar un descanso para desconectarse resulta importante para recuperarse y volver con motivación para continuar con la actividad.
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Propuesta de sistema de rehabilitación neurológica de miembro superior para personas discapacitadas por medio del uso de una interfaz cerebro computadora
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-15) Neyra Corsino, Alvaro Oscar; Chau Delgado, Juan Manuel
El presente trabajo de investigación aborda los problemas que presentan los actuales sistemas de rehabilitación de miembro superior, los cuales son, por ejemplo, la fatiga muscular y la excesiva necesidad de un terapista. Para ello se propuso un sistema de rehabilitación de miembro superior por medio del uso de la interfaz cerebro máquina, el cual ha sido ampliamente investigado en la última década por sus efectivos resultados. Para la realización de esta propuesta se propuso como objetivo general su elaboración, además se propusieron como objetivos específicos la selección de algoritmos de procesamiento de señales encefalográficas, la selección de los componentes de un prototipo de brazo robótico, el diseño de la interfaz gráfica de usuario, y, por último, la integración de los subsistemas desarrollados. Además, se propuso como alcance que la propuesta no contempla la selección del lector de señales encefalográficas. Para la elección del paradigma que se deseó usar en esta propuesta, se presentó el marco teórico de la interfaz cerebro computadora dentro del cual se identificó las distintas ventajas y desventajas de cada una de estas por lo que se determinó que el paradigma del ritmo sensoriomotor (SMR) es el que se usaría en esta propuesta debido a que por medio de este se puede capturar e identificar cuando un usuario imagina el movimiento de algún objeto, lo cual es de mucha ayuda para su realización. Por otro lado, para la generación de ideas acerca de cómo podría realizarse este sistema, se presenta una revisión del estado del arte acerca de los dispositivos de rehabilitación de miembro superior por medio de la interfaz cerebro máquina y, además, se identificaron las metodologías a seguir en el diseño de este sistema. Debido a que se tuvo una idea general de cómo realizar la propuesta con el estado del arte y la identificación de las metodologías a usar, se realizó una lista de exigencias y una estructura de funciones del sistema de rehabilitación. Estos se utilizaron para poder identificar 3 conceptos solución de las cuales, mediante un análisis técnico-económico, se pudo obtener un concepto solución ganador. Luego, se pudo realizar un diagrama de operaciones, una arquitectura de hardware y el diagrama de flujo del concepto solución ganador. Finalmente, se presentaron conclusiones y recomendaciones destacadas de esta propuesta.

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