Αυτό είναι το μέλλον των ηλεκτροκίνητων αναπηρικών αμαξιδίων!
Δύο μέλη του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Mηχανικών (IEEE) κάνουν έρευνες πάνω σε τεχνολογίες που θα μπορούσαν να παρέχουν σε χρήστες αμαξιδίου μεγαλύτερη ανεξαρτησία και καλύτερη ποιότητα ζωής.
Ο Hung Nguyen κατασκεύασε ένα κάθισμα που μπορεί να το χειριστεί κανείς μόνο με εγκεφαλικά κύματα, για την υποστήριξη χρηστών με σοβαρές κακώσεις νωτιαίου μυελού. Αντίστοιχα, ο Mahesh Krishnamurthy σχεδίασε ένα σύστημα που επιτρέπει στο ηλεκτροκίνητο κάθισμα να έχει επίγνωση του περιβάλλοντα χώρου, και απευθύνεται σε χρήστες με παραπληγία.
Εγκεφαλικά Κύματα
Φτιάχνοντας πιο έξυπνα αμαξίδια Οι άνθρωποι με σοβαρές κινητικές αναπηρίες έχουν σήμερα περιορισμένους τρόπους με τους οποίους μπορούν να χειριστούν τα αμαξίδιά τους. Κάποιος που δεν κινεί τον κορμό του μπορεί να χειρίζεται το κάθισμα κουνώντας έναν μοχλό με το πιγούνι του, ενώ κάποιος που δεν έχει κίνηση κεφαλής μπορεί να κινεί το κάθισμά του φυσώντας σε έναν ειδικό αισθητήρα. Συνειδητοποιώντας ότι και οι δύο αυτές μέθοδοι μπορεί να είναι κουραστικές, ο Nguyen (καθηγητής στον τομέα εφαρμοσμένης μηχανικής & τεχνολογιών επικοινωνίας του University of Technology στο Σύδνεϋ), και η ομάδα του στο Κέντρο Τεχνολογιών Υγείας, κατασκεύασαν το “The Aviator” («Ο Αεροπόρος»), ένα αμαξίδιο που δεν χρειάζεται ούτε χέρια ούτε άλλο μέλος του σώματος για να κινηθεί.
Ο χρήστης απλά σκέφτεται προς τα πού θέλει να πάει και το Aviator κατευθύνεται προς τα εκεί! Το σύστημα στηρίζεται σε επικοινωνία εγκεφάλου-υπολογιστή έχοντας ως βάση το εγκεφαλογράφημα. Δηλαδή μεταφράζει τα εγκεφαλικά σήματα σε εντολές, οι οποίες καθοδηγούν το κάθισμα.
Δύο ηλεκτρόδια χρησιμεύουν ως αισθητήρες σκέψης. Τοποθετούνται στο κεφάλι, κοντά στον οπτικό και βρεγματικό φλοιό, και συνδέονται με έναν ευαίσθητο ενισχυτή εγκεφαλογραφήματος. Τα ηλεκτρόδια στερεώνονται με μια ταινία και τα ενισχυμένα σήματα στέλνονται ασύρματα σε έναν φορητό υπολογιστή, τον οποίο στο μέλλον σκοπεύουν να αντικαταστήσουν με έναν μικροϋπολογιστή που θα βρίσκεται σε ένα κουτί στο πλάι του καθίσματος. Ένα σύστημα καθοδήγησης που βασίζεται σε κάμερες επιτρέπει στο κάθισμα να αποφεύγει τα εμπόδια και να κινείται ανάμεσα στον κόσμο.
Οι χρήστες κατευθύνουν το αμαξίδιο με 4 ξεχωριστές εντολές σκέψης:
- Για να κινηθούν μπροστά, πρέπει να απεικονίσουν στην φαντασία τους έναν κύβο του Rubik ή ένα ζάρι που κυλάει προς τα μπροστά.
- Για να στρίψουν αριστερά, γράφουν νοητά ένα γράμμα.
- Για δεξιά στροφή εκτελούν ένα απλό αριθμητικό πρόβλημα, πχ. πολλαπλασιασμός.
- Για να σταματήσει να κινείται το αμαξίδιο, κλείνουν τα μάτια τους.
«Το κάθισμα είναι εύκολο στον χειρισμό. Οι χρήστες μπορούν ακόμα και να ελέγχουν το κάθισμά τους από μακριά – για παράδειγμα, μπορούν να κάνουν σήμα στο αμαξίδιο να έρθει κοντά τους όταν είναι τοποθετημένο μακριά, ώστε να κάνουν μεταφορά σε αυτό όταν είναι ξαπλωμένοι», λέει ο Nguyen.
Περιβάλλοντας Χώρος
Ο Krishnamurthy, καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στο Illinois Institute of Technology στο Σικάγο, κλήθηκε να δημιουργήσει ένα χαμηλού κόστους υποβοηθούμενο χειροκίνητο αμαξίδιο, εύκολο στη χρήση, το οποίο θα μπορούσε να «αισθανθεί» το περιβάλλον του και να λειτουργήσει μέσα σε αυτό.
Ο Krishnamurthy ξεκίνησε με ένα χειροκίνητο αμαξίδιο ευρείας χρήσης και πρόσθεσε έναν ηλεκτρικό προωθητή. Μετά συνδύασε μια κλασική μέθοδο ελέγχου κίνησης με μια νέα προσέγγιση που επιτρέπει στο αναπηρικό κάθισμα να προσαρμόζεται στις συνθήκες οδήγησης. Χρησιμοποιεί ανιχνευτή κίνησης που στηρίζεται σε ένα ζευγάρι υπέρυθρων αισθητήρων που αναγνωρίζουν τις κινήσεις των χεριών και ένα γυροσκόπιο τριών αξόνων που έχει συνδυαστεί με ένα επιταχυνσιόμετρο.
Η ισχύς σε κάθε κινητήρα εξαρτάται από τις εντολές που λαμβάνονται από τον χρήστη σε συνδυασμό με τις πληροφορίες που συλλέγονται από τους αισθητήρες. Η μονάδα περιλαμβάνει έναν κινητήρα και έναν αισθητήρα σε κάθε τροχό. Ο αισθητήρας παίρνει πληροφορίες σχετικά με την ταχύτητα του κινητήρα, εντοπίζει τις ανηφόρες, τις κατηφόρες και τις κλίσεις ώστε να ρυθμίζει τη ροπή στον αριστερό ή στο δεξί κινητήρα αντίστοιχα. Όλα αυτά λειτουργούν μέσω μπαταρίας λιθίου 36 volt, 10 ampere.
Μια συνήθης πρόκληση που συναντά ένας χρήστης αμαξιδίου είναι τα πεζοδρόμια που έχουν κλίση ως προς το δρόμο. Στα αμαξίδια, τέτοια κλίση αναγκάζει το κάθισμα να αλλάζει συνέχεια πορεία εκτός αν εφαρμοστεί επιπλέον δύναμη στην ρόδα που είναι προς τον δρόμο (προς το σημείο, δηλαδή, που είναι η κλίση). Ένα άλλο πρόβλημα είναι όταν σε ανηφόρα ο χρήστης πρέπει να στρίψει αριστερά ή δεξιά. Σε αυτή την περίπτωση πρέπει να εφαρμοστεί μεγαλύτερη δύναμη σε μία από τις δύο ρόδες. Αυτές οι εναλλαγές απαιτούν επιπλέον μυϊκό κόπο και μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την ανατροπή του καθίσματος.
Το κάθισμα του Krishnamurthy συνδυάζει αισθητήρα κίνησης και γυροσκόπιο μαζί με δύο μοτέρ. Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα προσαρμογής στο περιβάλλον ελέγχει τους δύο κινητήρες με τα δεδομένα από τον αισθητήρα σχετικά με την κλίση του οδοστρώματος. Η ροπή αυξάνεται αυτόματα όσο το κάθισμα ανηφορίζει. Σε ένα κεκλιμένο πεζοδρόμιο, το σύστημα κατανέμει αυτόματα την ροπή μεταξύ των τροχών.
«Όποιες και αν είναι οι συνθήκες (ανηφόρα, κατηφόρα, κλίση), δεν θέλουμε να αλλάξει τίποτα απ’ τη μεριά του χρήστη. Θα πρέπει να μπορεί να σπρώχνει το ίδιο και τις δύο ρόδες ώστε να μην επιβαρύνεται το ένα χέρι περισσότερο από το άλλο», λέει ο Krishnamurthy.
Μεγάλο πλεονέκτημα είναι ότι δεν υπάρχουν κουμπιά ή μοχλοί χειρισμού. «Δεν έχει κατασκευαστεί για να είναι τεχνολογικά πολύπλοκο. Δεν χρειάζεται να μαντέψεις εκ των προτέρων αν θα χρειαστεί να ανέβεις μία ράμπα ή αν θα πρέπει να σπρώξεις πολύ έντονα. Το αμαξίδιο αισθάνεται μόνο του τις αλλαγές και, με μία μικρή καθυστέρηση, εφαρμόζει την σωστή ροπή σε κάθε ρόδα», εξηγεί.
Η ταχύτητα των δύο κινητήρων ελέγχεται με αισθητήρες υπέρυθρων. Αυτά είναι βασικά εξαρτήματα, τα οποία είναι υπεύθυνα για την ανίχνευση των προθέσεων του χρήστη και ρυθμίζουν την ταχύτητα του κινητήρα. Αυτό το σύστημα είναι φθηνότερο από αισθητήρες ροπής και κίνησης, γιατί ανιχνεύει την κίνηση των χεριών του χρήστη όταν σπρώχνει τις ρόδες, ενεργοποιώντας τους κινητήρες. Όταν η κίνηση στα χέρια σταματάει, κλείνει και το σύστημα.
Επιπλέον δεδομένα συλλέγονται από το γυροσκόπιο, το οποίο αντιδρά στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Το σύστημα μπορεί να διακρίνει μία ανηφόρα από ένα «σαμαράκι», επιτρέποντας στον χρήστη να εφαρμόζει πάντα την ίδια ώθηση στους τροχούς ανεξαρτήτως συνθηκών.
«Θέλουμε να μειώσουμε την πίεση στους μύες των χρηστών χωρίς όμως να καταλήξουμε σε μυϊκή ατροφία. Ελπίζουμε ότι όσοι χρησιμοποιήσουν το κάθισμά μας θα το βρουν ένα απλό αλλά λειτουργικό “εργαλείο” στην καθημερινή τους ζωή, χωρίς να χρειαστεί κόπος για να μάθουν να το χειρίζονται».
Πηγή: theinstitute.ieee.org
Επιμέλεια: Θάλεια Κιούση
Περιοδικό Αυτονομία – www.disabled.gr, Ιούλιος 2013