Diseño universal y prototipado rápido de adaptador de dispositivo móvil

www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 1 DISEÑO UNIVERSAL Y PROTOTIPADO RÁPIDO DE ADAPTADOR DE DISPOSITIVO MÓVIL PRESENTADO: Junio 2020 PUBLICADO: Julio 2020 Amanda Martín Mariscal Universidad de Sevilla Departamento de Ingeniería del Diseño Email: [email protected] Magdalena Anna Grobelska Universidad de Sevilla. Ingeniera en Diseño Industrial y desarrollo del Producto Email: [email protected] DISEÑO UNIVERSAL Y PROTOTIPADO RÁPIDO DE ADAPTADOR DE DISPOSITIVO MÓVIL Objetivo: El objetivo de este trabajo es el diseño de un adaptador de forma para dispositivo móvil dirigido a facilitar su uso, tanto para personas con capacidad limitada de ejercer fuerza con la mano como a personas que quieran prevenir problemas derivados del uso de este tipo de productos. Diseño / metodología / enfoque: Se implementa una metodología de trabajo basada en la comprobación de mejoras a través de la fabricación aditiva de prototipos. Resultados: Diseño de un adaptador de forma de dispositivo móvil bajo las premisas del diseño universal. Originalidad: El proyecto integra el prototipado rápido mediante la impresión 3D para lograr un diseño inclusivo. Palabras clave: diseño universal, diseño inclusivo, prototipado rápido, impresión 3D, diseño de producto. Derechos de autor: Los autores conservan los derechos de autor de sus obras. Los artículos están licenciados bajo la licencia BY-NC-ND (Creative Commons Attribution 4.0 International Public License), que otorga derechos de acceso abierto a la sociedad. Específicamente, con la licencia BYNC-ND no se permite un uso comercial de la obra original ni la generación de obras derivadas. UNIVERSAL DESIGN AND RAPID PROTOTYPING OF MOBILE DEVICE ADAPTER Purpose: The goal of this paper is the design of a shape adapter for a mobile device aimed at facilitating its use, both for people with limited ability to exert force with the hand and for people who want to prevent problems derived from the use of this type of product. Design/methodology/approach: The methodology implemented is based on the verification of improvements through additive fabrication of prototypes. Findings: Design of a mobile device shape adapter under the premises of universal design. Originality: The project integrates rapid prototyping through 3D printing to achieve an inclusive design. Keywords: Universal design, inclusive design, rapid prototyping, 3D printing, product design. Copyright: © 2018 The author(s). This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 2 1. INTRODUCCIÓN El interés de la creación del producto tiene un origen dual. Por un lado, se detecta la falta de inclusión de personas con diversidades funcionales en el proceso de diseño de nuevos productos —a pesar de que es un grupo social en constante crecimiento, principalmente por el aumento de la proporción de personas ancianas—, y supone un mercado cada vez más interesante desde el punto de vista comercial. Por otro lado, en los últimos años se ha detectado el auge de trastornos músculo-esqueléticos y se ha demostrado su relación con el uso cada vez más frecuente y prolongado de dispositivos electrónicos como móviles, ordenadores, tabletas y lectores de libros electrónicos. El producto se ha desarrollado mediante la metodología de diseño universal o para tod@s, y mediante la filosofía de diseño inclusivo. Por otro lado, se han estudiado las soluciones existentes en el mercado y se ofrece una alternativa mejorada que tiene en cuenta las características y limitaciones de un rango de usuarios más amplio, en comparación con los productos existentes diseñados para un usuario medio. En este sentido, ha sido muy importante que el producto no sea percibido como un producto para discapacitados. Con el fin de permitir una evaluación precisa del producto se ha llevado a cabo el prototipado del mismo, con las iteraciones de evaluación, rediseño y realización de prototipos necesarios para conseguir un resultado satisfactorio. Parte relevante del desarrollo integral del proyecto ha sido la propuesta del proceso de fabricación más adecuado para el producto, destacando la gran relevancia que ha tenido la elección del material. 2. DESARROLLO 2.1. OBJETIVO El objetivo de este trabajo es el diseño de un adaptador de forma para dispositivo móvil dirigido a facilitar su uso, tanto para personas con capacidad limitada de ejercer fuerza con la mano como a personas que quieran prevenir problemas derivados del uso de este tipo de productos. Este adaptador pretende minimizar la presión necesaria para sostener un dispositivo móvil y mejorar la ergonomía del mismo. De esta manera se facilita el uso y se limita la carga postural sobre las estructuras de la mano, cuestión muy necesaria en personas con patologías de diversa índole, y sobre todo de carácter inflamatorio y neurodegenerativo. El producto resulta también beneficioso para personas no afectadas por ningún trastorno, ya que limita el esfuerzo requerido en el uso del dispositivo y previene el riesgo de aparición de patologías relacionadas con el uso prolongado de dispositivos móviles. En términos generales, este trabajo se centra en la mejora de la usabilidad de un teléfono móvil mediante la adaptación de sus características externas. Los parámetros clave para conseguir este propósito son la presión máxima de la mano y el rango de movilidad de las articulaciones del usuario límite. Asimismo, el producto cumplirá también la función de protección del dispositivo frente a accidentes y desgaste producido por el uso cotidiano. www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 3 2.2. MARCO TEÓRICO 2.2.1. Envejecimiento de la sociedad Países en todo el mundo se están enfrentando a desafíos relacionados con el envejecimiento de su población. Según las estimaciones del Census Bureau de EE.UU. se prevé que el número de personas mayores de 65 años alcanzará los 829 millones en 2025. Por otro lado, China es un país cuya sociedad está envejeciendo a una velocidad mayor que la mayoría de las sociedades de los países desarrollados. En 2017 había casi 158 millones de personas mayores de 65 en China, lo que suponía el 11.4% de la populación y se estima que este grupo de edad será más que una quinta parte do toda la sociedad china en 2050. El envejecimiento muchas veces se asocia con una degeneración progresiva de funciones psicológicas y cognitivas, tales como deficiencias de visión y oído, pérdida de la fuerza de agarre y destreza de la mano, y pérdida de agilidad motora, rapidez de reacción, memoria y capacidad de aprendizaje. Un estudio (Tanjani et al. 2015) determinó que casi el 40% de las personas mayores de 60 años tienen problemas relacionados con funciones motoras. A partir de los 60 años de edad se registra un rápido deterioro de la fuerza de agarre, que a los 65 se reduce entorno al 20-25% y a los 80 un 50% de la fuerza máxima de agarre. Esta disminución de fuerza afecta al funcionamiento normal de la mano. Un estudio conducido por Parker en 2006 reveló que la reducción en la agilidad manual en personas mayores de 65 años fue de unos 18%. En general se observa un empeoramiento de la coordinación y la movilidad de las extremidades superiores se ve limitada por una aumento de la rigidez de estructuras corporales. A edades muy avanzadas la fuerza y precisión de la mano también suele estar afectada por temblores. Un estudio presentado por Welford (1984, 1988) afirma que el tiempo de reacción de una persona mayor es aproximadamente el 20% mayor que el de una persona joven (Huang, Yang and Lv 2018). 2.2.2. Omnipresencia de los dispositivos móviles en la vida cotidiana En Suecia, en 2012 el acceso a teléfonos móviles fue del 99% entre los 15-24 años; el 82% tenían teléfono inteligente, y el 79% utilizaban el teléfono para enviar mensajes con un promedio diario de 100. En 2014, más del 60% de los adolescentes de Shanghai, poseía un teléfono móvil. En Estados Unidos, en 2009 el 75% de adolescentes de entre 12 a 17 años tenía su propio teléfono móvil. La mitad de ellos envían más de 50 al día y un tercio de ellos más de 100. Además de la cantidad de personas que empiezan a usar un teléfono móvil a edades muy tempranas, otro aspecto destacable es el número de horas que los usuarios dedican al uso del dispositivo. En una comunidad universitaria canadiense se pasaban más de 3,5 horas por día utilizando su teléfono móvil. Y en EEUU en el año 2013, el promedio diario de uso del móvil llegó a ser de 2 horas. www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 4 En este sentido, podemos decir que la dependencia que el teléfono móvil está creando en nosotros puede conllevar problemas músculo-esqueléticos en un futuro. Se ha demostrado que los usuarios con dispositivos móviles a su alcance tienden a tener síntomas de dolor en cuello, hombro y primer dedo, y que la gravedad de estos síntomas está directamente relacionada con la cantidad de tiempo que utilizan el móvil. En cuanto a la mano, a la hora de usar el móvil hay dos estilos que son más frecuentes, el primero mediante el agarre con las dos manos y utilizando ambos pulgares (46,1%) y el segundo mediante el agarre con una mano y utilizando el pulgar de la misma mano (44,1%). Los movimientos de sostener y agarrar el móvil y de repetición del movimiento del pulgar sobre el dispositivo, que se realizan con los músculos de la mano, constituyen un factor de riesgo a la hora de futuras lesiones (Prieto Garberí 2017). 2.2.3. Trastornos que condicionan el uso del móvil Los usuarios límite para los parámetros de diseño serán principalmente personas afectadas por alguno de los trastornos que afectan a los músculos, las articulaciones o las capacidades neurológicas de controlar los movimientos. Los trastornos principales de interés para este proyecto son: artritis reumatoide, artrosis, lupus, esclerosis múltiple, accidente vascular cerebral (ACV) o ictus, distrofia muscular distal, dermatomiositis y ausencia de uno o más dedos. 2.2.3. Trastornos que condicionan el uso del móvil Los síntomas causados por las enfermedades arriba descritas son la principal fuente de inspiración y base para la definición de los requisitos de diseño. Sin embargo, el uso del adaptador debe ofrecer también beneficios importantes para personas sanas, quienes no presentan problemas con las funciones de las manos, pero que por el uso frecuente y prolongado de dispositivos móviles son propensas a desarrollar ciertos trastornos. En este caso el beneficio sería la prevención de la aparición de enfermedades como el síndrome del túnel carpiano, tendinitis, el síndrome del pulgar de Blackberry. Todo esto debido a la minimización del esfuerzo articular y muscular durante el uso. 2.2.4. Principios de diseño La base conceptual del diseño del adaptador ha sido construida bajo las siguientes premisas: • Diseño Universal: Se trata de una ideología que nació en los años 90 del siglo XX como respuesta a la tendencia global de envejecimiento de la población, lo que conlleva el aumento del número de personas afectadas por trastornos relacionados con la edad. Su finalidad es la inclusión de todas las personas, a través del estudio de los usuarios www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 5 límite, quienes tienen características más críticas. Esta tendencia se ocupa de la diferencia y diversidad en las habilidades humanas que determinan el uso de productos o sistemas en la vida cotidiana: las destrezas físicas y cognitivas de las personas. La esencia de este tipo de diseño es considerar que las personas no están discapacitadas por sus impedimentos psicológicos y físicos, sino por los diseños y los entornos que no tienen en cuenta el rango completo de las capacidades humanas. Así el diseño universal fomenta la creación de productos que resuelven problemáticas para la inclusión de todas las personas. Otros términos empleados para describir esta ideología son el diseño inclusivo y el diseño para todos (Clarkson and Coleman 2010). «El beneficio del diseño universal es la creación de una condición real de bienestar dentro de la sociedad, dentro de la que cada usuario pueda sentirse incluido e integrado como una parte activa verdadera de la comunidad. Promueve también los valores de inclusión, empatía, diversidad, reciprocidad, el intercambio de experiencias, lo que ayuda a todos los miembros de la sociedad a mejorar como personas». (Capece 2010) El concepto de diseño universal representa una innovadora forma de pensar sobre el entorno. Las ideas relacionadas con el diseño universal, como usabilidad, sostenibilidad social, selección, personalización son ideas que van ganando importancia dentro de la sociedad actual y otorgan valor comercial a los productos. El diseño universal puede relacionarse fuertemente con dos principios de la responsabilidad social: el comportamiento ético y el respeto a los derechos humanos. En este tipo de diseño se toma como parámetros de diseño la capacidad de ejercer presión sobre una superficie u objeto y la movilidad de la mano de una persona que sufre alguna patología, en lugar de tomar los parámetros de fuerza de una persona que no tiene ninguna dificultad. Si se tienen en cuenta las capacidades y limitaciones de las minorías, se benefician no solo las personas con diversidad funcional, sino toda la población. El diseño universal incrementa el potencial de desarrollar una mayor calidad de vida para un amplio rango de individuos. Fomenta la creación de productos, lugares y sistemas que reducen la necesidad de ajustes especiales y el uso de dispositivos de ayuda, que suelen tener un alto coste y ser difíciles de adquirir. También reduce el estigma social, colocando personas con diversidad funcional en el mismo nivel de dificultad de partida en la realización de las tareas, que el de personas con habilidades promedias. Proporciona beneficios no solo a personas con limitaciones funcionales, sino a la sociedad en su conjunto. Apoya la independencia y autosuficiencia de las personas y permite a todas las personas estar más involucradas en la vida social. Desde el punto de vista de los negocios y el gobierno reduce la carga económica de programas y servicios especializados, diseñados para apoyar a ciudadanos y clientes individuales. El término 'diseño universal' no debe ser directamente asociado con la diversidad funcional, aunque ese fuese el origen de esta filosofía de diseño. Más allá de las limitaciones funcionales y el envejecimiento, las ideas del diseño universal pueden www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 6 ser aplicadas para abordar la creciente diversidad de poblaciones y mercados de consumidores, que son resultado de la globalización. Reconocer que el diseño universal es parte del proceso de evolución requiere que pensemos en el diseño como proceso de innovación, no sólo de creación de formas. Productos y entornos nunca pueden ser completamente accesibles para cualquier persona en el mundo. Como consecuencia de este hecho, el diseño universal debe de ser entendido como un proceso de mejora constante, no un estado final. Un desafío importante para promover el diseño universal es ayudar a los clientes a fomentar los productos diseñados para su uso universal. Esta filosofía de diseño requiere una innovación y revisión de políticas de marketing constantes (Steinfeld and Maisel 2012). • Usabilidad: Otro concepto imprescindible para el desarrollo del proyecto es la usabilidad. Una correcta usabilidad significa que un producto permite a una gran variedad de personas alcanzar unos objetivos específicos a través del uso del producto. El grado de usabilidad de un producto es tanto mayor cuanto menor es el esfuerzo mental y físico necesario para el uso efectivo del producto. La usabilidad mide la facilidad con que la que el usuario puede comprender el funcionamiento del producto. Si quien usa el producto se siente confundido o frustrado, el resultado será una emoción negativa. Sin embargo, si el producto realiza lo que debe hacer y su uso es agradable y permite alcanzar fácilmente los fines prefijados, entonces el resultado será una experiencia cálida, positiva. Esta noción se consolidó en los años 90 cuando Jakob Nielsen propuso cinco principios fundamentales para una buena usabilidad de un producto: que sea fácil de aprender, fácil de usar, fácil de recordar, que haya pocos errores en el uso y que sea subjetivamente agradable. • Principios de la Inclusión: Para la evaluación de productos y procesos en relación con la inclusión, el Center of Universal Design (2011) de la North Carolina State University estableció los siguientes principios: a) uso equitativo; b) flexibilidad en el uso; c) simplicidad y uso intuitivo; d) información perceptible; e) tolerancia frente a los errores; f) bajo esfuerzo físico para su uso; g) tamaño adecuado para el espacio de uso. Adicionalmente, el diseño universal maneja también una dimensión participativa, pues se apoya en los usuarios y sus experiencias para la definición de los requerimientos de los productos (Puentes 2013). www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 7 • Diseño Centrado en el Usuario: Se trata de un enfoque metodológico que tiene como objetivo la explicitación y el estudio de las necesidades del usuario a lo largo del ciclo completo de desarrollo, mediante prototipos sujetos a pruebas de usabilidad con la participación de los usuarios objetivo. La participación limitada de usuarios objetivos es el factor clave que lleva al fracaso de la innovación del producto, mientras el hecho de involucrar a los usuarios en la toma de decisión sobre qué diseñar promueve la aceptación y satisfacción con el producto final. Un proceso de diseño centrado en el usuario desarrolla productos basados en un profundo entendimiento de las necesidades y del contexto de uso, y el feedback de los usuarios es solicitado a lo largo de todo el proceso. El prototipado es una actividad clave dentro de la metodología de diseño centrado en el usuario. El diseño participativo pone énfasis en una cooperación activa entre usuarios y diseñadores, para asegurar que los nuevos productos satisfagan las necesidades de los usuarios. Es caracterizado por el hecho de llevar a los usuarios al contexto del proceso de desarrollo de productos a diferencia del enfoque tradicional, en el que los diseñadores entran a conocer el contexto de uso del producto en cuestión. El diseño centrado en usuario supone un cambio de diseñar para el usuario a diseñar con el usuario (Naesgaard et al. 2017). • Diversidad Funcional: Diversidad funcional es un término alternativo al de discapacidad. Su ventaja es que no se centra en lo negativo sino que representa a la discapacidad como una característica diferenciadora. Analizando directamente el significado de la palabra, alguien discapacitado sería alguien ha perdido la capacidad, así por lo consiguiente alguien que es 'menos' de lo normal en algún aspecto. Por otro lado, alguien con diversidad funcional es alguien que realiza las acciones de otra manera, como todos hacemos hasta cierto punto. Este término ayuda a percibir las limitaciones de una persona como un aspecto de la diversidad sociológica, al igual que las variables antropológicas como la altura, el color de la piel, la edad, el género o el carácter de una persona. Por eso fomenta la inclusión social. www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 8 2.3. METODOLOGÍA 2.3.1. Requisitos de diseño A continuación, se describen los requerimientos o especificaciones del diseño. Requisitos de forma: voluminosa, ajuste a la forma y el tamaño de la mano, forma obtusa, maximización de la superficie de contacto entre la mano y el producto, limitación del esfuerzo muscular y articular de la tarea, fijación del adaptador al dispositivo móvil, estabilidad del dispositivo sobre una superficie horizontal, e inclusión de zonas antideslizantes. Requisitos de material: rugoso, blando, ligero, con precio asequible para personas de poder adquisitivo medio/bajo, alta calidad visualmente perceptible e impacto mínimo sobre el medio ambiente. Requisitos generales: el adaptador no se debe percibir como producto para discapacitados, uso simple e intuitivo, seguro, visualmente atractivo, sujeción con una mano, no limita la variedad de las funciones del dispositivo, tamaño lo más reducido posible y color personalizable. 2.3.2. Análisis de soluciones A partir de la definición de los requisitos se ha procedido a la generación de varias soluciones que satisfacen los objetivos planteados inicialmente. En este sentido se seleccionan las tres alternativas (Fig. 1) conceptuales más relevantes, las cuales se muestran en los siguientes bocetos: Figura 1. Alternativas I, II y III de diseño del adaptador. Fuente: Elaboración Propia. Para la evaluación de alternativas y la elección de la idea a desarrollar se utiliza el método del Valor Técnico Ponderado (VTP). En este método se parte del establecimiento de un conjunto de criterios para la valoración de las distintas soluciones. Los criterios establecidos para la valoración de las distintas soluciones han sido: Comodidad de uso, tamaño, aspecto estético, facilidad de uso, estabilidad en una superficie horizontal, facilidad de fabricación y nivel de sujeción por sí www.journalbim.org · Journal of BIM and Construction Management ISSN 2659-6962 www.journalbim.org JournalBIM Vol.2 (2020) 9 mismo. Posteriormente se estructura una matriz de valoración (Fig. 2) mediante el Valor Técnico Ponderado. En ella para cada una de las alternativas se valora asignándole una puntuación en una escala de 1 a 10, procediendo seguidamente a determinar el VTP para las distintas alternativas mediante la fórmula mencionada anteriormente. Figura 2. Matriz de valoración. Fuente: Elaboración Propia. Después analizar la matriz de valoración se determina que la alternativa II tiene el mayor VTP, lo que indica que se debe seleccionar como la mejor solución de diseño. 2.4. RESULTADOS 2.4.1. Descripción general del diseño La solución elegida se ha desarrollado con el objetivo de mejorar el balance entre fijación y volumen. De forma que el dedo índice pueda sujetar el adaptador ejerciendo una fuerza mínima, casi de simple apoyo (Fig. 3). Asimismo, se procede a curvar los extremos de la pestaña para proporcionar un mejor apoyo. En cuanto a la simetría del producto lo convierte en una solución universal en relación con la no discriminación entre personas diestras y zurdas, así que el objeto podrá ser utilizado con ambas manos indistintamente. Por otro lado, no es necesario emplear las dos manos en el uso del dispositivo, el adaptador permite el uso del dispositivo con una sola mano, por lo general. Figura 3. Boceto explicativo del adaptador. Fuente: Elaboración Propia.