스마트 휠체어, AI 주도 공유 제어로 이동성 향상

새로운 스마트 휠체어인 CoNav Chair에 대한 설명이 arXiv 사전 인쇄 플랫폼에서 발표되었습니다. 이 휠체어는 자율주행 기능과 사용자 입력을 결합한 공유 제어 시스템을 특징으로 하며, 장애인(PWD)들의 이동성, 신뢰성, 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

연구자들은 완전 자율형과 수동 제어 시스템 사이의 격차를 줄이기 위해 로봇 운영 시스템(ROS) 기반 휠체어를 설계했습니다. 전자와 후자는 종종 불효율성을 초래하며 사용자의 신뢰도를 저하시킵니다. 그들

전통적인 전동 휠체어(PWC)는 조작이 어렵거나, 사용자의 제어를 제한하는 자율주행 휠체어와 달리, CoNav Chair는 필요할 때 사용자가 내비게이션 시스템을 재정의할 수 있게 합니다.

이 하이브리드 방식은 갑작스러운 정지나 비효율적인 경로 선택을 방지하면서 보다 부드러운 움직임을 보장합니다. 연구팀은 실제 실내 환경에서 이 시스템을 테스트하여 완전 수동형과 자율 주행 모드보다 그 장점을 입증하였습니다.

이 휠체어는 LiDAR 센서, 카메라, 관성 측정 장치(IMU), 그리고 인코더를 통합하여 주변 환경을 매핑하고 장애물을 효율적으로 회피할 수 있습니다. 공유 제어 알고리즘을 통해 사용자는 휠체어를 안내하면서 그것의 자동화된 기능을 의존함으로써 더욱 부드럽고 안전한 네비게이션을 가능하게 합니다.

이 소프트웨어는 ROS 기반의 동시 자기 위치 추정 및 지도 작성(SLAM) 프레임워크에 기반을 두고 있어, 휠체어가 실내 환경의 세부적인 2D 지도를 구성할 수 있게 해줍니다. 시스템은 사용자의 입력과 AI 주도 네비게이션을 균형있게 조절하여 효율성과 안전성을 모두 향상시킵니다.

실험 결과는 CoNav Chair가 수동 및 완전 자동 시스템에 비해 탐색 효율성을 크게 향상시킨다는 것을 보여 주었습니다. 수동 조작보다 더 짧은 완료 시간을 달성하고 더 직접적인 경로를 따라 사용자가 목적지에 더 빨리 도달할 수 있게 합니다.

공유 제어 시스템은 더 부드러운 궤적을 가능하게 하여 급격한 회전을 줄이고 전반적인 편안함을 향상시킵니다. 또한, 휠체어는 더 높은 성공률과 더 적은 충돌을 보여, 복잡한 환경을 탐색하는 데 더 신뢰할 수 있는 선택지를 제공합니다.

수동 제어는 사용자의 잘못된 계산으로 인해 충돌이 더 많이 발생하는 반면, 자율 시스템은 급커브나 장애물에 대처하는 데 어려움을 겪었습니다. CoNav 의자는 두 가지 방식의 장점을 효과적으로 결합하여, 필요한 경우 사용자의 개입을 허용하고 간단한 상황에서는 자동화를 활용합니다.

CoNav 의자는 PWD(장애인)을 위한 이동성 해결책을 개선하는 데 중요한 발걸음을 나타내며, 자율성과 사용자 제어 사이의 균형을 제공합니다. 이 스마트 휠체어는 신뢰성과 탐색 효율성을 향상시킴으로써 이동 보조에 의존하는 개인들의 독립성과 사회 통합을 높일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.