Characterizing assistive shared control through vision-based and human-aware designs for wheelchair mobility assistance

Vishnu Karakkat Narayanan 1
1 Lagadic - Visual servoing in robotics, computer vision, and augmented reality
CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée , Inria Rennes – Bretagne Atlantique , IRISA-D5 - SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE
Résumé : Les premiers documents attestant l’utilisation d’une chaise à roues utilisèe pour transporter une personne avec un handicap datent du 6ème siècle en Chine. À l’exception des fauteuils roulants pliables X-frame inventés en 1933, 1400 ans d’évolution de la science humaine n’ont pas changé radicalement la conception initiale des fauteuils roulants. Pendant ce temps, les progrès de l’informatique et le développement de l’intelligence artificielle depuis le milieu des années 1980 ont conduit inévitablement à la conduite de recherches sur des fauteuils roulants intelligents. Plutôt que de se concentrer sur l’amélioration de la conception sous-jacente, l’objectif principal de faire un fauteuil roulant intelligent est de le rendre le plus accessible. Même si l’invention des fauteuils roulants motorisés ont partiellement atténué la dépendance d’un utilisateur à d’autres personnes pour la réalisation de leurs actes quotidiens, certains handicaps qui affectent les mouvements des membres, le moteur ou la coordination visuelle, rendent impossible l’utilisationd?un fauteuil roulant électrique classique. L’accessibilité peut donc être interprétée comme l’idée d’un fauteuil roulant adaptée à la pathologie de l’utilisateur de telle sorte que il / elle soit capable d’utiliser les outils d’assistance. S’il est certain que les robots intelligents sont prêts à répondre à un nombre croissant deproblèmes dans les industries de services et de santé, il est important de comprendre la façon dont les humains et les utilisateurs interagissent avec des robots afin d’atteindre des objectifs communs. En particulier dans le domaine des fauteuils roulants intelligents d’assistance, la préservation du sentiment d’autonomie de l’utilisateur est nécessaire, dans la mesure où la lib- erté individuelle est essentielle pour le bien-être physique et social. De façon globale, ce travail vise donc à caractériser l’idée d’une assistance par contrôle partagé, et se concentre tout particulièrement sur deux problématiques relatives au domaine de la robotique d’assistance appliquée au fauteuil roulant intelligent, à savoir une assistance basée sur la vision et la navigation en présence d’humains. En ciblant les tâches fondamentales qu’un utilisateur de fauteuil roulant peut avoir à exécuter lors d’une navigation en intérieur, une solution d’assistance à bas coût, basée vision, est conçue pour la navigation dans un couloir. Le système fournit une assistance progressive pour les tâches de suivi de couloir et de passage de porte en toute sécurité. L’évaluation du système est réalisée à partir d’un fauteuil roulant électrique de série et robotisé. A partir de la solution plug and play imaginée, une formulation adaptative pour le contrôle partagé entre l’utilisateur et le robot est déduite. De plus, dans la mesure où les fauteuils roulants sont des dispositifs fonctionnels qui opèrent en présence d’humains, il est important de considérer la question des environnements peuplés d’humains pour répondre de façon complète à la problématique de la mobilité en fauteuil roulant. En s’appuyant sur les concepts issus de l’anthropologie, et notam- ment sur les conventions sociales spatiales, une modélisation de la navigation en fauteuil roulant en présence d’humains est donc proposée. De plus, une stratégie de navigation, qui peut être intégrée sur un robot social (comme un fauteuil roulant intelligent), permet d’aborder un groupe d’humains en interaction de façon équitable et de se joindre à eux de façon socialement acceptable. Enfin, à partir des enseignements tirés des solutions proposées d’aide à la mobilité en fauteuil roulant, nous pouvons formaliser mathèmatiquement un contrôle adaptatif partagé pour la planification de mouvement relatif à l’assistance à la navigation. La validation de ce formalismepermet de proposer une structure générale pour les solutions de navigation assistée en fauteuil roulant et en présence d’humains.
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Thèse
Robotics [cs.RO]. INRIA Rennes - Bretagne Atlantique; INSA Rennes, 2016. English
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Contributeur : Vishnu Karakkat Narayanan <>
Soumis le : jeudi 20 avril 2017 - 10:05:54
Dernière modification le : lundi 16 octobre 2017 - 13:36:22
Document(s) archivé(s) le : vendredi 21 juillet 2017 - 12:51:50

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Vishnu Karakkat Narayanan. Characterizing assistive shared control through vision-based and human-aware designs for wheelchair mobility assistance . Robotics [cs.RO]. INRIA Rennes - Bretagne Atlantique; INSA Rennes, 2016. English. 〈tel-01426748v2〉

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