Assistente de navegação de baixo custo para cadeiras de rodas robóticas : uma arquitetura modular
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| Data de Publicação: | 2022 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
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| Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) |
| Texto Completo: | https://hdl.handle.net/20.500.12733/7556 |
Resumo: | Orientador: Eric Rohmer |
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Assistente de navegação de baixo custo para cadeiras de rodas robóticas : uma arquitetura modularLow-cost navigation assistant for robotic wheelchairs : a modular architectureCadeiras de rodasRobôs móveisNavegação de robôs móveisTecnologia assistivaRobos - Sistemas de controleInteligência artificialRobots - Control systemsWheelchairsMobile robotsMobile robots navigationAssistive technologyArtificial intelligenceOrientador: Eric RohmerDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Pessoas com altas restrições de mobilidade dos membros inferiores e superiores necessitam da utilização de tecnologias assistivas para reaver a sua mobilidade e autonomia. Algumas das soluções que proporcionam isso são as cadeiras de rodas robóticas e as interfaces homem-máquina que possibilitam o controle dessas cadeiras de rodas. Entretanto, as interfaces desenvolvidas apresentam uma baixa taxa de aquisição de comandos, o que dificulta um controle fino da navegação da cadeira de rodas e a execução de manobras mais complexas. Com base nisso, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um assistente de navegação de baixo-custo para cadeiras de rodas robóticas. O assistente de navegação é desenvolvido na forma de uma arquitetura modular composta por três módulos de assistência. O primeiro é o módulo de controle compartilhado, responsável por controlar as velocidades de navegação da cadeira de rodas robótica, evitando colisões e facilitando a navegação do usuário. O segundo módulo é o assistente autônomo de manobras de escape, responsável por auxiliar o usuário em situações de difícil manobrabilidade, perfazendo uma navegação autônoma durante um curto período. Por fim, o módulo de velocidade adaptativa é responsável por definir a velocidade máxima de navegação da cadeira de rodas conforme a velocidade de um objeto rastreado, permitindo a adaptação à velocidade de pessoas que estão se locomovendo na frente da cadeira de rodas. Os módulos foram desenvolvidos de modo a funcionarem com sensores de baixo-custo, sendo assim, os dois primeiros módulos foram validados em um ambiente simulado utilizando como entrada as leituras de um arranjo de sonares e de um par de lasers unidimensionais. O terceiro módulo foi validado fisicamente utilizando-se um radar de onda milimétrica para a detecção de um pedestre caminhando. Os resultados obtidos demonstram o bom funcionamento dos módulos propostos, sendo capazes de evitar colisões, suavizar a navegação do usuário por meio do controle de velocidades, e adequar a velocidade de navegação de acordo com o ambienteAbstract: People with high mobility restrictions of the lower and upper limbs need the use of assistive technologies to regain their mobility and autonomy. Some of the solutions that provide this are robotic wheelchairs and the human-machine interfaces that make it possible to control these wheelchairs. However, the developed interfaces have a low command acquisition rate, which makes it difficult to fine-tune the navigation of the wheelchair and perform more complex maneuvers. Based on this, the present work presents the development of a low-cost navigation assistant for robotic wheelchairs. The navigation assistant is developed as a modular architecture composed of three assistance modules. The first is the shared control module, responsible for controlling the navigation velocities of the robotic wheelchair, avoiding collisions, and facilitating user navigation. The second module is the autonomous escape maneuver assistant, responsible for assisting the user in difficult maneuvering situations, and making autonomous navigation for a short period. Finally, the adaptive velocity module is responsible for defining the maximum navigation speed of the wheelchair according to the velocity of a tracked object, allowing adaptation to the speed of people who are moving in front of the wheelchair. The modules were developed to work with low-cost sensors, therefore, the first two modules were validated in a simulated environment using as input the readings of a sonar array and a pair of one-dimensional lasers. The third module was physically validated using millimeter wave radar to detect a walking pedestrian. The results obtained demonstrate the good functioning of the proposed modules, being able to avoid collisions, smooth the user's navigation through velocity control, and adapt the navigation speed according to the environmentMestradoEngenharia de ComputaçãoMestre em Engenharia Elétrica[s.n.]Rohmer, Eric, 1974-Kurka, Paulo Roberto GardelOlivi, Leonardo RochaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSouza, João Vítor Assis e, 1995-20222022-11-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (77 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/7556SOUZA, João Vítor Assis e. Assistente de navegação de baixo custo para cadeiras de rodas robóticas : uma arquitetura modular. 2022. 1 recurso online (77 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7556. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1260186Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-02-16T16:26:10Zoai::1260186Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-02-16T16:26:10Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false |
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