مروری بر طبقه بندی انواع ویلچرهای هوشمند (بخش سوم)

با ورود فناوری‌های نوین و پیشرفته به دنیای ویلچرهای الکتریکی، امید است آزادی حرکت و استقلال افرادی که از ویلچر استفاده می‌کنند افزایش یابد. در این مقاله، طبقه‌بندی ویلچرهای هوشمند (Smart Wheelchair) را معرفی می‌کنیم. در بخش‌های پیشین مقاله به طبقه‌بندی ویلچرهای هوشمند بر اساس روش‌های تعامل با کاربر، روش‌های مسیریابی و عوامل انسانی مرتبط پرداختیم. در بخش پایانی نگاهی به چشم‌انداز ویلچرهای هوشمند در آینده خواهیم داشت. با مجله‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

موفقیت ویلچر هوشمند در گروی پذیرش آن از سوی کاربران خواهد بود. پژوهش‌ها نشان می‌دهد افرادی که از ویلچر استفاده می‌کنند در مقابل عدم موفقیت امکانات جدید ویلچر، تاب‌آوری کمی دارند. از سوی دیگر، کاربران از ویلچرهای هوشمند استقبال بسیاری می‌کنند. ویلچرهای هوشمند در انجام وظایف متنوع به کاربران کمک می‌کنند.

ویلچرهای هوشمند را می‌توان در دسته‌ی ربات‌های همکار در نظر گرفت. ربات همکار یا کوربات (Co-Robot)، رباتی است که به علت ایمنی بالا، برای فعالیت در کنار انسان‌ها در یک محیط و تعامل فیزیکی با آنها طراحی شده است. ربات همکار می‌تواند به طور مستقل کار کند و یا با انسان همکاری متقابل کند. ویلچرهای هوشمند استقلال حرکتی کاربران را فراهم می‌کنند.

ربات‌های همکار باید ایمن باشند و عملکرد آن‌ها در هر شرایطی قابل اعتماد باشد. با توجه به این‌که کاربران ویلچرهای هوشمند، ناتوانی حرکتی دارند یا ماهیچه‌های ضعیفی دارند، این دو ویژگی اهمیت به سزایی دارد. با در نظر گرفتن دو ویژگی‌ ایمنی و قابل اعتماد بودن، در ادامه‌ی مقاله، چشم‌انداز ویلچر هوشمند در آینده بیان می‌شود.

مسیریابی خودکار

کاربران ویلچرهای الکتریکی همچنان با مشکلات بسیاری در انجام کارهای روزمره‌ی خود روبرو هستند. ویلچرهای هوشمند با امکان مسیریابی خودکار اجرای کارها را برای آن‌ها آسان‌تر خواهد کرد. ویلچرهای هوشمند آینده، در حالت‌های عملکرد چندگانه‌ی تمام خودکار تا نیمه خودکار طراحی خواهند شد. روش‌‌های تعاملی با کاربر نیز با توجه به حالت عملکرد انتخاب خواهد شد.

کاربر ویلچر هوشمند در آینده می‌تواند ویلچر خود را در مسیرهای برنامه‌ریزی شده، در محیط‌های بسته و باز و آسانسور حرکت دهد. همچنین ویلچر هوشمند در صورت نیاز برای کاهش نگرانی کاربر در شرایط مختلف، با او در تعامل خواهد بود. پروفایلی شخصی برای کاربر ساخته می‌شود که در انتخاب روش تعامل با کاربر، سرعت حرکت ویلچر و دیگر انتخاب‌ها کمک‌کننده خواهد بود.

یکی از ضعف‌های ویلچرهای هوشمند امروزی این است که محیط و مسیرهای حرکت ویلچر با توجه به توانای ویلچر باید تغییر کند و اصلاح شود. در برنامه‌های پژوهشی آینده بر توسعه‌ی الگوریتم‌های نوین مسیریابی تمرکز می‌شود تا ویلچرهای هوشمند با محیط‌های پیچیده‌تر نیز سازگاری داشته باشند. خوشبختانه پیشرفت‌ الگوریتم‌های مسیریابی در حوزه‌های دیگر از جمله ربات‌ها و خودروهای خودران، بر توسعه‌ی روش‌های مسیریابی ویلچر هوشمند تاثیر زیادی داشتند.

مدل تعامل ویلچر هوشمند با انسان

چشم‌انداز ویلچرهای هوشمند در آینده

تعامل ویلچر هوشمند با کاربر نقش به سزایی در طراحی آن خواهد داشت. روش‌های یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning) برای تعامل موثر ویلچر و کاربر به کار می‌روند. حسگرهای بازخوردی مانند حسگرهای Emotiv و حسگرهای محیطی مانند حسگرهای واقعیت مجازی Oculus، اسکنرهای لیزری، دوربین‌ها و GPS از جمله امکاناتی هستند که در ویلچرهای هوشمند آینده استفاده می‌شوند.

مدل ادراک چند موضعی (Multi Modal Perception) برای ترکیب و یکپارچه کردن اطلاعات حسگرها از چالش‌های مهم طراحی ویلچر هوشمند به شمار می‌آید. این اهمیت به دلیل عدم قطعیت اطلاعات به دست آمده از حسگرها به صورت جداگانه است. چالش‌های ادراکی به دلیل نیاز به درک و فهم واکنش‌های انسانی به صورت بی‌درنگ بسیار پیچیده هستند. ورودی‌های مدل ادراک MMP را می‌توان فکر انسان، بینایی و گفتار در نظر گرفت. الگوریتم‌های پردازش‌ بی‌درنگ و سریع اطلاعات ورودی بسیار پیچیده هستند. همچنین روش‌های بینایی ماشین و پردازش داده‌های انسانی مانند حالت چهره راه طولانی در پیش دارند تا در شرایط مختلف و طیف گسترده ای از ورودی‌ها کاربردی شوند. مدل MMP داده‌های زبانی و بصری را ترکیب می‌کند تا تعامل با ویلچر هوشمند امکان‌پذیر شود.

چشم‌انداز ویلچرهای هوشمند در آینده

در آینده ویلچرهای هوشمند با خانه‌های هوشمند سازگار خواهند شد تا کاربر بتواند لوازم خانه‌ی خود را با امکانات ویلچر کنترل کند. هنگامی که کاربر در محیط بیرون است یک سایه‌بان بر ویلچر سرپناهی برای او ایجاد می‌کند. در شب امکانات بیشتری برای امنیت در هنگام راندن ویلچر فراهم خواهد شد. ترکیب اطلاعات دید سه بعدی و تصویربرداری کروی و لیزر فروسرخ دید کلی از محیط پیرامون به کاربر خواهد داد. اشیا و مانع‌ها در محیط با الگوریتم‌های یادگیری ماشین شناسایی می‌شوند. حسگرهای اینرسی IMU و موقعیت‌یابی GPS در کنار یکدیگر می‌توانند برای رسیدن به مقصد و مکان‌یابی استفاده شوند. ماژول‌های اینرسی (Inertial Measurement Unit) از حسگرهای بسیاری ازجمله ژیروسکوپ، شتاب‌سنج، قطب‌نما تشکیل شده است.

با ویلچرهای هوشمند در آینده همانند خودروهای الکتریکی (plug-in electric vehicle) رفتار خواهد شد. برای تولید یک ویلچر هوشمند باید استانداردهای لازم فراهم شود. ویلچر هوشمند بیمه خواهد شد و کاربر برای استفاده از آن لازم است گواهینامه داشته باشد.

نتیجه‌گیری

برخلاف عبور از ویلچرهای دستی به سوی تولید انبوه ویلچرهای الکتریکی که تنها در اثر توسعه‌ی فناوری شکل گرفت، تولید ویلچرهای الکتریکی هوشمند یک تغییر دیدگاه و رویکرد در این حوزه به شمار می‌آید. در سال‌های اخیر، حسگرها و رایانه‌ها سریع‌تر، ارزان‌تر و کوچک‌تر شده‌اند. همچنین نرم‌افزارهای بینایی ماشین پیچیده‌تر و در دسترس‌تر شده‌اند.

ویلچر هوشمند ایده‌آل با کمک رابط‌های چند حالتی که بینایی، گفتار و هدایت مغزی را ترکیب می‌کنند، برای همه انواع ناتوانی حرکتی مناسب خواهد بود. امکان ایجاد یک نقشه‌ی سه‌بعدی با استفاده از اسکنرهای تعبیه شده و همچنین مسیریابی خودکار با پردازش داده‌های حسگرها در برنامه‌های مبتنی بر شبکه‌ی ابری در ویلچرهای هوشمند آینده فراهم خواهد شد. ویلچر هوشمند باید برای هر کاربر شخصی‌سازی شود بنابراین امکانات آن باید به صورت ماژولار بر ویلچر جاسازی شود.


بیشتر بخوانیم:

>>مروری بر طبقه بندی انواع ویلچر های هوشمند (بخش نخست)
>>مروری بر طبقه بندی انواع ویلچر های هوشمند (بخش دوم)
>>صندلی چرخدار کنترل‌ شونده با حالات صورت، چشم و فرمان‌های صوتی


منبع: A comprehensive review of smart wheelchairs: Past, present, and future

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن