Kan teknik öka livskvalitén för funktionshindrade?

Vi fokuserar på den upplevda kvalitén av mänsklig kommunikation mellan vårdgivare eller anhörig och den rullstolsburna vårdtagaren Den primära målgruppen är vårdtagare med funktionshinder som gör det omöjligt för dem att själva köra den elektriska rullstolen

Kontaktlös styrning av rullstol – Enkel demo Funktion Vårdgivaren till höger håller i en pinne med ett runt klot i vardera änden, ett slags målobjekt som stolen kommer att följa Rullstolen följer målobjektet med en rörelse för att bibehålla dess relativa position i förhållande till objektet Följa-funktionen initieras av vårdgivaren med en knapptryckning på stolen/fjärrkontrollen. Stolen skall då låsa mot en initierad relativ position. När vårdgivaren börjar röra sig framåt följer stolen efter. Vårdtagaren kan alltid nödstoppa stolen med en knapptryckning

Kontaktlös styrning av rullstol – Enkel demo Teknik En kamera och IR-belysning är monterad på rullstolen Kameran observerar området vid sidan av stolen IR-ljuset reflekteras i ett eller flera klot på det målobjekt som vårdgivare bär i sin hand En liten inbyggd dator (Raspberry Pi) exekverar bildanalysfunktioner som mäter avstånd och riktning från stolen till målobjektet. Objektets relativa position regleras i en återkopplad loop där initierad position hela tiden skall bevaras genom stolens rörelse.

Hur vi enkelt kan hitta ett klot i bilden Teknik för segmentering IR-belysning placerad så nära linsen som möjligt. Optimalt bör vi konstruera en ring med flera dioder runt linsen Optiskt bandpassfilter, 880 nm i exemplet IR-belysningens emission och optiskt filter skall passa optimalt Målet fungerar som en optisk reflektor Ett fåtal bildobjekt blir resultatet efter segmentering av bilden Därefter morfologisk analys för att säkert hitta målet

Hur målobjektet bör se ut Vårdgivaren bär en stav så att dess båda ändar är synliga för stolens kamera. Staven skall peka längs färdriktningen I ändarna sitter ett klot Kloten har sprejats med en reflexfärg för att reflektera IR-ljuset Med bildanalys kan avståndet från kamera till respektive klot uppskattas genom exempelvis triangulering av stereobilder

. . * Stereoavbildning Duo MLX www.duo3d.com c Z X1 Optical axis 1 Z1 Baseline B * World cordinate c . Optical axis 2 Z2 X2 Copyright (c) Benny Thörnberg

Stereoavbildning Höger kamera Vänster kamera Reference: image data set at Stanford Vision Lab http://vision.stanford.edu/~birch/p2p/ Vänster kamera Höger kamera Z är avståndet till objektet och beräknas enligt, Disparity map Copyright (c) Benny Thörnberg

Stereoavbildning Copyright (c) Benny Thörnberg

Reglering av rullstolens position B Vårdgivarens färdriktning 𝑙 𝐴 𝑙 𝐵 𝜃 Vårdgivarens färdriktning Kloten A och B tillhör vårdarens styrstav Det går att mäta avstånden 𝑙 𝐴 och 𝑙 𝐵 med stereokamera När rullstolen följer vårdgivarens färdriktning är 𝜃=90 grader Bilden visar att avståndet till vårdgivaren är på väg att öka

Reglering av rullstolens position . . 0,0 𝐷,0 A B Vårdgivarens färdriktning 𝑙 𝐴 𝑙 𝐵 . 𝑥,𝑦 Vårdgivarens färdriktning 𝑥 2 + 𝑦 2 = 𝑙 𝐴 2 −𝑥+𝐷 2 + 𝑦 2 = 𝑙 𝐵 2 D är avståndet mellan kloten

𝑥 2 + 𝑦 2 = 𝑙 𝐴 2 −𝑥+𝐷 2 + 𝑦 2 = 𝑙 𝐵 2 −𝑥+𝐷 2 + 𝑙 𝐴 2 − 𝑥 2 = 𝑙 𝐵 2 −2𝑥𝐷+ 𝐷 2 + 𝑙 𝐴 2 = 𝑙 𝐵 2 x= 𝐷 2 + 𝑙 𝐴 2 − 𝑙 𝐵 2 2𝐷 𝑦=± 𝑙 𝐴 2 −𝑥 2

Reglering av rullstolens position . . 0,0 𝐷,0 A B Vårdgivarens färdriktning 𝑙 𝐴 𝑙 𝐵 𝜃 . 𝑥,𝑦 Vårdgivarens färdriktning x= 𝐷 2 + 𝑙 𝐴 2 − 𝑙 𝐵 2 2 𝑦=± 𝑙 𝐴 2 −𝑥 2 Gäller oberoende av stolens vinkel 𝜃 förutsatt att kameran kan observera både boll A och B i bilden

En mer avancerad funktion

En mer avancerad funktion Vänster kamera Höger kamera Disparity Map

Alternativ kamerateknik Time Of Flight TOF-kamera från PMDtechnologies Ag www.pmdtech.com

Systemskiss Minidator typ Rasberry Pi Interfacekort serial2CAN RS232 CAN-buss USB Minidator typ Rasberry Pi Interfacekort serial2CAN Rullstol

Forskningsfronten drivs av fordonsindustrin The Google car Honda self riding assist https://www.youtube.com/watch?v=VH60-R8MOKo

Slutsatser Ett forskningsprojekt vid Mittuniversitetet syftar till att utvärdera metoder för kontaktlös styrning av en rullstol, Parallellt med teknikutveckling görs en studie av upplevelsen av att använda kontaktlös styrning, Vi har presenterat de tekniker vi arbetar med Vi tror på att föreslagna metoder för kontaktlös styrning av rullstolen kan förbättra den upplevda kvalitén av mänsklig kommunikation mellan vårdare och rullstolsburna vårdtagare.