CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Control avançat de cadires de rodes per millorar la seguretat del seu ús per persones amb paràlisi cerebral

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: CASAS PIEDRAFITA, OSCAR

Departament: EEL

Títol: Control avançat de cadires de rodes per millorar la seguretat del seu ús per persones amb paràlisi cerebral

Data inici oferta: 24-01-2025     Data finalització oferta: 24-09-2025


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIST AEROESP
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
TurtleBot 3 Burger, Tobii Dynavox, Paràlisi Cerebral, Controls avançats
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
La Paràlisi Cerebral (PC) és una condició neurològica, que pot afectar tant el moviment muscular, com a la coordinació, estabilitat, visió, veu, i audició de les persones que la pateixen. Les persones amb discapacitat s'enfronten a desafiaments diaris, entre els quals destaca la seva mobilitat independent. En el mercat existeixen actualment diversos models de cadires de rodes elèctriques que poden ser dirigides per persones utilitzant un únic control adaptatiu, tanmateix, tenen un elevat cost econòmic. El model de cadira de rodes elèctrica dissenyat utilitza diferents tipus de controls adaptatius, com el control per vista, per moviment angular i per veu. A més, al tractar-se d'una cadira multiparamètrica, s'adapta a les necessitats i capacitats individuals dels usuaris, ja que els símptomes de la Paràlisi Cerebral poden variar, fent que un únic control sigui insuficient. El control de la cadira de rodes es realitza mitjançant el programari Grid3, compatible amb la majoria dels sistemes operatius i utilitzat comunament per a persones amb discapacitat. A través d'una interfície d'usuari intuïtiva, permet als usuaris seleccionar el control adaptatiu que desitgin utilitzar, així com la velocitat amb la qual desitgen moure's. A més, la cadira incorpora un sistema de detecció d'obstacles que utilitza sensors d'ultrasò i cámeres de profunditat per a evitar col·lisions i reduir així el risc en els desplaçaments. En aquest projecte s'han desenvolupat diversos controls adaptatius i de detecció d'obstacles que es puguin integrar de manera econòmica en qualsevol model de cadira de rodes elèctrica. Convertint així el projecte en una plataforma que permet canvis o millores futures. Això permetrà ampliar el nombre de persones amb diverses discapacitats que puguin beneficiar-se de tecnologies avançades de mobilitat, sobreposant-se a les barreres econòmiques que sovint limiten el seu accés a aquestes solucions. Els controls adaptatius s'han implementat amb èxit, millorant significativament la mobilitat i l'autonomia dels usuaris. No obstant això, la detecció d'obstacles es deixa oberta a futures millores per a aconseguir un control completament automàtic, cosa que augmentaria la seguretat i l'eficiència de la cadira de rodes.
 
Overview (resum en anglès):
Cerebral palsy is a neurological disorder that affects mobility, coordination, and posture, significantly limiting people's independence in daily life. Wheelchairs are a fundamental mobility aid, but their high cost and limited adaptability often prevent users from achieving full autonomy. This project aims to design and implement advanced wheelchair control systems to improve both user safety and mobility, focusing on making these technologies accessible and adaptable to different levels of motor impairment.
The methodology consists of developing and integrating alternative control systems into a conventional wheelchair using a modular architecture. First, we analyzed existing control technologies such as joysticks, eye-tracking systems (Tobii Dynavox), voice control, head movement sensors (IMU), and brain-computer interfaces (Emotiv Epoc). Then, we designed and built a control PCB connected to a LattePanda Delta board, which acts as the central processing unit, enabling flexible communication between different input devices and the wheelchair.
To enhance navigation and safety, we incorporated a Turtlebot 3 Burger robot running ROS 2, acting as an external autonomous guidance system. Through SLAM mapping and autonomous navigation algorithms, the Turtlebot detects obstacles and chooses optimal paths, reducing user workload and increasing safety. Various experiments were carried out to validate communication between Tobii, Turtlebot, and LattePanda, achieving smooth navigation and accurate obstacle detection.
The results demonstrate that the integration of these advanced systems significantly improves mobility and autonomy for users with severe motor disabilities. The system allows the user to select different control modes depending on their abilities, ensuring adaptability. In future work, we aim to integrate all the Turtlebot components directly into the wheelchair, making it fully autonomous and even more cost-efficient.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC