Autor prezentacji: mgr inż. Wiesław Szaj
Na Seminarium Mgr inż. Wiesław Szaj zaprezentował metodę zastosowania nowych rozwiązań dotyczących użytkowania elektrycznych wózków inwalidzkich. Celem tych badań jest usprawnienie metod lokalizacji przeszkód architektonicznych w trakcie poruszania się wózka. Podczas referatu przedstawiony został szereg rozwiązań wykorzystanych w projekcie. Omawiany system zabezpieczeń wózka jest szczególnie istotny dla osób ze słabym wzrokiem lub mających utrudnione korzystanie z urządzeń służących do precyzyjnego sterowania.
Na Seminarium omówiono prace badawcze dotyczące układów sterowania i projektów autonomicznych wózków inteligentnych. W szczególności omówione zostały metody zbierania informacji przez system elektroniczny sprzężony z wózkiem. Na początku prezentacji przedstawiono najczęstsze rozwiązania, wykorzystujące układy zabezpieczeń informujące o rozkładzie otoczenia wózka i możliwych przeszkodach (ściany, schody, nierówności chodnika). Scharakteryzowane zostały przykłady urządzeń zawierających mikroprzełączniki oraz czujniki ultradźwiękowe. Systemy takie mogą informować niepełnosprawnego o zagrożeniu lub w momencie natrafienia na niebezpieczną przeszkodę unieruchomić wózek. Wskazano na niektóre wady dotychczasowych rozwiązań, takie jak potrzeba obsługi przez osoby trzecie, mały kąt wykrywania zagrożeń, szybki napływ dużych ilości informacji obciążających system oraz wysoka cena. Przykładowo rozwiązania oparte o skanery laserowe umieszczone nad głową niepełnosprawnego mają ograniczoną możliwość detekcji przeszkód zlokalizowanych przy podłożu; z kolei wykorzystanie kamer wymaga odpowiednio mocnego oświetlenia.
W rozwiązaniu przedstawionym przez mgra Szaja zastosowano system sensorów w postaci skanerów laserowych (lidarów) umieszczonych z każdej strony wózka i pozwalających na stworzenie trójwymiarowej mapy punktów w jego otoczeniu. Następnie, wraz z dopływem informacji w miarę poruszania się wózka, program dokonuje porównania zmian i poprzez wyszukiwanie odpowiadających sobie bliskich punktów, kreśli nowy obraz. W ten sposób system pozwala śledzić zmianę położenia wózka, a zarazem umożliwia wykrywanie przeszkód terenu. Elementem systemu są także czujniki w kołach, pozwalające zmierzyć prędkość wózka. Wibracyjne urządzenie ostrzegawcze jest umieszczone na joysticku, co pozwala osobie niepełnosprawnej wyczuć zbliżającą się przeszkodę. Układ taki ma możliwość pracy w czasie rzeczywistym. Dodatkowo system posiada jednostkę inercyjną badającą wychylenie platformy, która uwzględnia pochylenie wózka i umożliwia lepsze dopasowanie danych do sporządzanej mapy otoczenia.
Omówione zostały poszczególne etapy tworzenia mapy oraz zademonstrowana została animacja przedstawiająca poruszanie się wózka w wirtualnym otoczeniu. Głównym problemem rozważanym w ramach projektu jest dopasowywanie obrazu skanera do obrazu mapy. Mgr Szaj omówił zalety stosowanych przez siebie algorytmów dopasowania z wykorzystaniem metod iteracyjnych. Wskazane zostały techniki przyspieszenia obliczeń, lepszej analizy parametrów, oraz śledzenia obiektów ruchomych. Jedną z omówionych metod szybszego przetwarzania danych jest otoczenie interesującej części przestrzeni sześcianem, który następnie jest dzielony przez system na mniejsze woksele. Metoda ta pozwala ograniczyć wyszukiwanie zmian położenia punktów do danego woksela. Do analizy przeszkód najczęściej wystarczy niewielka ilość punktów, które urządzenie śledzi w miarę poruszania się wózka.
Omówiono najważniejsze elementy układów elektronicznych pod kątem wykorzystanych rozwiązań sprzętowych i oprogramowania m.in. wykorzystanych algorytmów, procesorów oraz karty graficznej. W podsumowaniu nakreślono plany dalszego rozwoju projektu. Zaprezentowane wyniki wskazują na dużą użyteczność omówionego systemu i jego realne perspektywy zastosowania.
