Navegación Autónoma Asistida Basada en SLAM para una Silla de Ruedas Robotizada en Entornos Restringidos

Abstract

Resumen: En este trabajo se presenta una interfaz especialmente diseñada para la navegación de una silla de ruedas robotizada dentro de entornos restringidos. El funcionamiento de la interfaz se rige por dos modos: un modo autónomo y un modo no-autónomo. El manejo no-autónomo de la interfaz de la silla de ruedas se realiza por medio de un joystick adecuado a las capacidades del usuario el cual gobierna el movimiento del vehículo dentro del ambiente. El modo autónomo de la silla de ruedas se ejecuta cuando el usuario tiene que girar un determinadoángulo dentro del ambiente. La estrategia de giro se ejecuta mediante un algoritmo de maniobrabilidad compatible con la cinemática del vehículo y mediante el uso del algoritmo de SLAM (por sus siglas en inglés de Simultaneous Localization and Mapping). El modo autónomo se compone de dos módulos: un módulo de planificación de caminos y un módulo de control. El módulo de planificación de caminos usa la información del mapa provista por el algoritmo de SLAM para trazar un camino seguro y compatible con la silla de ruedas, que le permita al vehículo alcanzar la orientación deseada. El módulo de control gobierna el movimiento del vehículo en el seguimiento del camino trazado mediante un controlador de seguimiento de trayectorias. Las referencias del controlador son actualizadas mediante la estimación de la postura de la silla de ruedas dentro del ambiente, obtenida por el algoritmo de SLAM. Acompañan a este trabajo resultados experimentales utilizando una silla de ruedas robotizada real. Copyright c 2011 CEA.Palabras Clave: Vehículos autónomos, Sistemas biomédicos, Navegación de robots. INTRODUCCIÓNEn este trabajo se presenta el diseño y experimentación de una interfaz para la navegación autónoma y no-autónoma de una silla de ruedas robotizada. La navegación no-autónoma se ejecuta mediante un joystick manual. El joystick permite el control directo de la silla de ruedas en entornos que no presenten restricciones o dificultades de maniobrabilidad. La navegación autónoma permite la maniobrabilidad de la silla de ruedas robotizada dentro de entornos restringidos. La estrategia de maniobrabilidad permite el giro -cuyoángulo es previamente especificado por el usuario-de forma segura, protegiendo la integridad del usuario y del vehículo.La maniobrabilidad y gobernabilidad de vehículos de asistencia dependen actualmente de las habilidades del usuario. Aún más, los movimientos de los vehículos de ambientes internos se encuentran restringidos por la estructura y disposición del entorno. Los vehículos de asistencia, en hospitales o centros de rehabilitación, son usados para el acarreo de medicina, asistencia a los ancianos o a personas con capacidades motoras limitadas y para el transporte de usuarios (Park et al., 2004;Dario et al., 1999). Aunque estos vehículos constituyen una solución al servicio de asistencia al usuario, la falta de in-teligencia de los mismos para sobrellevar de forma autónoma situaciones inesperadas, o moverse dentro de ambientes desconocidos hacen que su funcional...

Human-robot interaction in precision agriculture: Sharing the workspace with service units

“…map) of the surrounding environment, in order to localize the vehicle therein (such as in [22]) and to maintain a geographical tracking of tasks and information related to the agricultural activity [23].…”

Towards a New Modality-Independent Interface for a Robotic Wheelchair

“…The range laser is used for mapping and autonomous navigation, as mentioned in Section III-G. As can be seen, the laser sensor does not increase the mobility restrictions of the wheelchair. Additionally, a path planning algorithm presented in Section III-G2 guarantees that the wheelchair will reach the desired destination and orientation within the environment [13]. Further information regarding the wheelchair sensing and programming can be found in [13], [14].…”

“…Additionally, a path planning algorithm presented in Section III-G2 guarantees that the wheelchair will reach the desired destination and orientation within the environment [13]. Further information regarding the wheelchair sensing and programming can be found in [13], [14].…”

Trajectory-tracking controller design with constraints in the control signals: a case study in mobile robots

“…Equations (13) and (14) represent the desired velocities so that the mobile robot tends to the desired trajectory at time n:…”

“…Details of the trajectory planning strategy used in this work can be found in a previous work of the authors of ref. [14]. r The trajectory planning strategy generates a reference trajectory that is compared to the current estimated pose of the mobile robot.…”