Doctoraatsverdediging

Faculteit Ingenieurswetenschappen
Adaptive Steering Behaviour Modelling for Power Wheelchair Control (Adaptieve modellering van stuurgedrag voor elektrische rolstoelen)
Doctorandus/a PhD student
  Naam: Gerolf Vanacker
Promotie / Defence
  Wanneer: 10.07.2008, 13u30
  Taal van verdediging: Nederlands
  Waar: aula De Molen, 00.07, Kasteelpark Arenberg 50, 3001 Heverlee
 
Promotor / Supervisor
  Prof. dr. ir. Hendrik Van Brussel (promotor)
  Prof. dr. ir. Marnix Nuttin (promotor)
 
Samenvatting van het onderzoek / Summary of Research

In een samenleving die gestaag aan het vergrijzen is en waarin de gezondheidszorg steeds duurder wordt, bieden zogenaamde diensten-robots die hulpbehoevenden kunnen bijstaan in een aantal taken een aantrekkelijk perspectief. Een belangrijk aspect van het dagelijkse leven is de mogelijkheid zich fysiek te verplaatsen, waarvoor een groot aantal patiënten dienen te vertrouwen op een elektrische rolstoel. Nu vergt het veilig en efficiënt besturen van zo'n rolstoel een relatief hoog niveau van stuurvaardigheden. Veel patiënten zijn dan ook niet in staat de noodzakelijke gedetailleerde stuursignalen aan te leggen, hetgeen resulteert in frequentebotsingen en mogelijke frustratie bij de patiënt.Teneinde deze problemen aan te pakken zijn een aantal onderzoeksgroepenzich gaan toeleggen op het ontwikkelen van systemen die de patiënt kunnen helpen bij het besturen van de rolstoel. In essentie komt het er op neer dat de rolstoel wordt uitgerust met een aantal sensoren die de omgeving kunnen waarnemen. Een computer-algoritme leest deze sensorwaarden insamen met de stuursignalen van de gebruiker en beslist dan om eventueeleen aangepast stuurcommando naar de motoren te sturen. Zo kunnen bijvoorbeeld botsingen voorkomen worden wanneer de sensoren een obstakel ontdekken en de patiënt er dreigt naartoe te sturen.Echter, aangezien verschillende patiënten erg kunnen verschillen inzakerijgedrag is het nodig dat het computer-algoritme goed kan inschatten wat de gebruiker bedoelt wanneer die bepaalde stuursignalen geeft. Zo kanhet zijn dat een fysieke handicap de patiënt hindert bij het sturen in een welbepaalde richting en dat zijn signaal daar dus vervormd wordt. Eris dus nood aan een vorm van gebruikers-gerichte intelligentie (versus de taak-gerichte die in de meeste huidige systemen aanwezig is).Het voorgestelde werk heeft als onderwerp het onderzoeken van technieken die toelaten om individueel rijgedrag van patiënten aan te leren in een zogenaamd gebruikersmodel. Concreet wordt getracht de specifieke afwijking die de patiënt heeft ten opzichte van een optimaal rijgedrag te identificeren zodat deze gecompenseerd kan worden. Door zo weinig mogelijk veronderstellingen te maken bij het hanteren van de modelleer-techniek kan een grote verscheidenheid aan aandoeningen die het rijgedrag beïnvloeden geïdentificeerd worden.Drie verschillende technieken werden onderzocht om deze modellen op te stellen. Het gaat over zogenaamde parameterloze structuren die door middel van een leer-algoritme een verzameling data verwerken tot een model van de stuurhandicap. Cruciaal hierbij is de kwaliteit van de data die hiervoor gebruikt wordt. In dit werk worden twee verschillende methoden voorgesteld waarmee relatief eenvoudig data verzameld kan worden.Ook het apparaat dat de communicatie tussen mens en rolstoel moet verzorgen, typisch de klassieke joystick, is onderwerp van deze thesis. Een joystick met kracht-terugkoppeling werd gebouwd en verbonden met de computer-algoritmen. De mogelijkheid om krachten terug te koppelen naar de patiënt biedt heel wat perspectieven voor een verbeterde mens-machine interactie.Ten slotte werden de voorgestelde algoritmen en technieken experimenteel gevalideerd zowel in simulatie omgevingen als op een fysieke rolstoel.

 
Volledige tekst van het doctoraat / full text
http://hdl.handle.net/1979/1853

 
Examencommissie / Board of examiners
  Prof. dr. ir. Hendrik Van Brussel (promotor)
  Prof. dr. ir. Marnix Nuttin (promotor)
  Prof. dr. Carlo Vandecasteele (voorzitter/chairman)
  Prof. dr. ir. Hendrik Blockeel (secretaris/secretary)
  Prof. dr. ir. Joris De Schutter
  Prof. dr. ir. Herman Bruyninckx
  Prof. dr. Martin Buss , TUM