HCMUTE phát triển xe lăn điện tự hành trong nhà cho người tàn tật nặng

• Tác giả: PGS. Nguyễn Thanh Hải
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa Điện – Điện Tử
• Đề tài: Phát Triển Xe Lăn Điện Tự Hành Trong Nhà Cho Người Tàn Tật Nặng Dựa Vào Vật Mốc Và Bản Đồ 3D
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài KH&CN cấp trường
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.2. Tính cấp thiết
• 1.3. Mục tiêu đề tài
• 1.4. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE LĂN ĐIỆN TỰ HÀNH CHO NGƯỜI KHUYẾT TẬT
• 2.1. Thiết kế mô hình xe lăn điện
• 2.2. Giới thiệu về camera Kinect
• 2.3. Thông số kỹ thuật của camera Kinect
• 2.4. Thư viện hỗ trợ
• 2.5. Xây dựng phương trình động lực học của xe lăn
• 3. CHƯƠNG 3: NHẬN DẠNG VẬT MỐC VÀ ĐỊNH VỊ XE LĂN
• 3.1. Vai trò của vật mốc đối với quá trình định vị và điều khiển xe lăn điện
• 3.2. Phương pháp nhận dạng các vật mốc trong tự nhiên
• 3.3. Phát hiện các điểm đặc trưng
• 3.4. Mở rộng các điểm đặc trưng
• 3.5. Xác định mốc tự nhiên
• 3.6. Đánh giá sự nhận biết vật mốc
• 3.7. Kết quả nhận dạng vật mốc tự nhiên
• 3.8. Kết quả trích đặc trưng của đối tượng trong ảnh
• 3.9. Kết nối các điểm đặc trưng
• 3.10. Xác định các vật mốc tự nhiên
• 3.11. Đánh giá việc xác định các vật mốc tự nhiên
• 3.12. Hệ thống định vị sử dụng camera RGB-D
• 3.13. Phương pháp tính toán khoảng cách và góc lệch
• 3.14. Định vị xe lăn dựa vào vật mốc
• 4. CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO XE LĂN DỰA VÀO VẬT MỐC VÀ BẢN ĐỒ 3D
• 4.1. Xây dựng bản đồ 3D từ môi trường
• 4.2. Xây dựng bản đồ khoảng cách 2D từ bản đồ 3D
• 4.3. Thuật toán điều khiển xe lăn bám vật mốc
• 4.4. Tính toán sự di chuyển của xe lăn khi không có vật cản
• 4.5. Tính toán sự di chuyển của xe lăn khi có vật cản
• 4.6. Các tình huống thực nghiệm
• 4.7. Xe lăn di chuyển trên đường đi không có vật cản
• 4.8. Xe lăn di chuyển trên đường đi có vật cản
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Xe lăn điện tự hành trong nhà cho người tàn tật nặng tại HCMUTE

Công trình nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển xe lăn điện tự hành trong nhà dành cho người tàn tật nặng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE). Nghiên cứu hướng đến giải quyết vấn đề di chuyển khó khăn của nhóm đối tượng này, bằng cách kết hợp công nghệ hiện đại vào thiết kế xe lăn điện tự hành. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống hỗ trợ di chuyển an toàn, hiệu quả và độc lập hơn cho người tàn tật nặng, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của họ. Công trình tập trung vào việc sử dụng cảm biến để định vị, lập bản đồ và tránh vật cản, đảm bảo an toàn xe lăn điện. HCMUTE, với vai trò là đơn vị nghiên cứu, đã tập trung vào việc ứng dụng các thành tựu công nghệ tiên tiến vào giải pháp này.

1.1. Xe lăn điện tự hành và nhu cầu của người tàn tật nặng

Số lượng người tàn tật nặng ngày càng tăng, đòi hỏi sự phát triển của các thiết bị hỗ trợ di chuyển tiên tiến. Xe lăn điện tự hành được xem là giải pháp hứa hẹn, giúp người tàn tật nặng vượt qua các rào cản về di chuyển. Xe lăn điện tự động giảm sự phụ thuộc vào người khác. Xe lăn điện thông minh hỗ trợ người khuyết tật vận động độc lập hơn. Nghiên cứu tập trung vào xe lăn điện tự hành trong nhà, phù hợp với môi trường sống quen thuộc của nhiều người. Xe lăn điện giá rẻ cũng được xem xét, để đảm bảo tính khả thi về mặt kinh tế. Xe lăn điện tự động cần tích hợp nhiều công nghệ, bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Xe lăn điện cho người tàn tật nặng cần có độ tin cậy cao và khả năng vận hành ổn định. Dịch vụ cho người khuyết tật ngày càng được quan tâm, trong đó xe lăn điện đóng vai trò quan trọng. Việc nghiên cứu và phát triển xe lăn điện tự hành mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng. Mua xe lăn điện hiện nay cũng đa dạng hơn, tuy nhiên các dòng xe lăn điện tự hành vẫn còn hạn chế.

1.2. Công nghệ ứng dụng trong xe lăn điện tự hành tại HCMUTE

Công trình nghiên cứu tại HCMUTE ứng dụng công nghệ xe lăn điện hiện đại. Camera Kinect được sử dụng để thu thập dữ liệu 3D về môi trường. Thuật toán SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) được áp dụng để lập bản đồ và định vị xe lăn điện. Nhận dạng vật mốc giúp xe định hướng di chuyển. Phát triển xe lăn điện đòi hỏi sự kết hợp nhiều lĩnh vực, bao gồm điện tử, điều khiển tự động, và xử lý hình ảnh. Thiết bị hỗ trợ người khuyết tật này sử dụng bản đồ 3D để lập kế hoạch đường đi tối ưu. An toàn xe lăn điện được đảm bảo bằng hệ thống tránh vật cản. Nghiên cứu xe lăn điện tại HCMUTE đã đạt được nhiều kết quả đáng kể. Xe lăn điện tự hành trong nhà này đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và độ tin cậy. Cổng giao tiếp giữa người dùng và xe cũng được xem xét, tạo ra một hệ thống xe lăn điện dễ sử dụng. Phần mềm điều khiển xe lăn điện được phát triển riêng, tối ưu cho hệ thống.

1.3. Đánh giá và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu xe lăn điện tự hành tại HCMUTE có ý nghĩa quan trọng. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng rộng rãi. Xe lăn điện tự hành cải thiện chất lượng sống cho người tàn tật nặng. Sửa chữa xe lăn điện cần được hỗ trợ tốt hơn. Phụ kiện xe lăn điện cần được nghiên cứu và phát triển thêm. Xe lăn điện tự hành cần được sản xuất đại trà với giá cả hợp lý. Cho thuê xe lăn điện có thể là một hướng đi mới. Xe lăn điện dễ sử dụng là một ưu tiên hàng đầu. Nghiên cứu cần tiếp tục được hoàn thiện và phát triển. So sánh xe lăn điện tự hành với các loại khác cần được thực hiện. Đánh giá xe lăn điện tự hành cần dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Lợi ích xe lăn điện tự hành là rất lớn, không chỉ cho người sử dụng mà còn cho xã hội.