In this paper, we propose a modular navigation system that can be mounted on a regular powered wheelchair to assist disabled children and the elderly with autonomous mobility and shared-control features. The lack of independent mobility drastically affects an individual's mental and physical health making them feel less self-reliant, especially children with Cerebral Palsy and limited cognitive skills. To address this problem, we propose a comparatively inexpensive and modular system that uses a stereo camera to perform tasks such as path planning, obstacle avoidance, and collision detection in environments with narrow corridors. We avoid any major changes to the hardware of the wheelchair for an easy installation by replacing wheel encoders with a stereo camera for visual odometry. An open source software package, the Real-Time Appearance Based Mapping package, running on top of the Robot Operating System (ROS) allows us to perform visual SLAM that allows mapping and localizing itself in the environment. The path planning is performed by the move base package provided by ROS, which quickly and efficiently computes the path trajectory for the wheelchair. In this work, we present the design and development of the system along with its significant functionalities. Further, we report experimental results from a Gazebo simulation and real-world scenarios to prove the effectiveness of our proposed system with a compact form factor and a single stereo camera.


翻译:在本文中,我们提议一个模块化导航系统,可以安装在固定动力轮椅上,以帮助残疾儿童和老年人,具有自主机动性和共同控制功能;缺乏独立机动性,严重影响个人的身心健康,使他们感到自食其力,特别是脑性麻痹和认知技能有限的儿童;为解决这一问题,我们提议一个相对廉价和模块化的系统,使用立体摄像机执行道路规划、避免障碍和在狭小走廊环境中的碰撞探测等任务;我们避免对轮椅硬件作任何重大改动,以方便安装,代之以视觉视像测量立体摄像机取代轮盘编码器;一个开放源软件包,即基于实时外观的绘图包,在机器人操作系统(ROS)的顶部运行,使我们能够进行视觉SLM,以便能够在环境中进行绘图和定位;路径规划工作由ROS提供的移动基包进行,快速和有效地对轮椅的路径轨迹进行调;在这项工作中,我们介绍系统设计和开发及其重要功能。此外,我们报告一个从一台磁带图像的实验性图像到一台系统,我们用一个实际的玻璃模拟和玻璃模拟系统。

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