Diseño de un juego triqui, utilizando visión artificial para el seguimiento de los lanzamientos realizados por los participantes

Abstract

Las nuevas tecnologías están cada vez más presentes en la vida diaria de las personas, facilitando el desarrollo de tareas rápidas y repetitivas. Una de las ideas tecnológicas más populares en la última década es la de dar "vida" a las máquinas, permitiéndoles actuar de manera autónoma, como en el caso de la inteligencia artificial. Además, se ha implementado la idea de que las máquinas posean sentidos similares a los de los seres vivos, como el sentido de la vista. Con esta noción surge la visión artificial.

La aplicación de estas tecnologías en el ámbito educativo conlleva múltiples beneficios, aumentando el interés de los estudiantes y enriqueciendo sus conocimientos. La Pontificia Universidad Javeriana en Bogotá D.C ha identificado la necesidad de incorporar estas nuevas tecnologías en sus instalaciones para mantenerse entre las cinco mejores universidades del país en ciencia, tecnología e innovación.

En este contexto, se encontró la oportunidad de desarrollar un proyecto para diseñar un juego de triqui utilizando visión artificial, destinado a implementarse en el centro de estudios de ergonomía de la Pontificia Universidad Javeriana. El proyecto propone cuatro fases que, una vez integradas, proporcionarán a la universidad una herramienta didáctica y metodológica que enriquecerá el conocimiento e interés de los estudiantes.

Este documento aborda la primera fase del proyecto, que se centra en el desarrollo y validación del software con visión artificial. Se utilizaron herramientas y metodologías de ingeniería, como la programación en Python y la aplicación del modelo CDIO, que promueve la integración del conocimiento ingenieril con la práctica.

La primera fase del proyecto implica el diseño tangible del juego de triqui. Se emplearon una cámara ZED mini, un proyector y una computadora con el código a ejecutar, ajustando estratégicamente cada elemento en el campo de trabajo para cumplir con los parámetros del proyecto. Esta fase incluye la proyección de una cuadrícula 3x3 del tradicional juego de triqui en un tablero con la ayuda de un proyector. La cámara se posiciona estratégicamente para detectar la posición de una pelota en el tablero y realizar la marcación automática correspondiente. Dos participantes lanzarán la pelota, compitiendo en el juego.

Durante el proceso de creación del juego, se evaluaron diferentes alternativas para resolver los problemas que surgieron en la ejecución del proyecto. Siguiendo la metodología CDIO, se concibió, diseñó e implementó la idea, corrigiendo todos los errores presentados. Se llevaron a cabo pruebas estadísticas y verificaciones en Python para validar la funcionalidad del software en términos de lanzamientos efectivos respecto al total de lanzamientos. El requisito de rendimiento alcanzado fue del 80% de efectividad sobre el número total de lanzamientos.

En la implementación del diseño, se encontraron diversas restricciones, como el procesamiento de datos, la proyección del tablero de triqui y la limitación del espacio disponible. Estas restricciones se tuvieron en cuenta para que el software funcionara correctamente, y se midieron estándares verificables que el diseño cumplió, tales como la funcionalidad del juego de triqui con diferentes tamaños de tablero, la correcta detección de los colores de la pelota y un porcentaje mayor al 80% de efectividad en el reconocimiento correcto de los lanzamientos.