Développer un fauteuil roulant robotisé convivial

Développer un fauteuil roulant robotisé convivial

Diego Paez, post-doctorant au LASA, teste le fauteuil roulant robotisé Qolo au cœur de Lausanne. Crédit : Alain Herzog / 2021 EPFL

Les fauteuils roulants robotisés pourraient bientôt être en mesure de se déplacer dans les foules en douceur et en toute sécurité. Dans le cadre de CrowdBot, un projet financé par l’UE, des chercheurs de l’EPFL explorent les enjeux techniques, éthiques et de sécurité liés à ce type de technologie. L’objectif du projet est d’aider à terme les personnes handicapées à se déplacer plus facilement.

Les acheteurs du marché hebdomadaire en plein air de Lausanne ont peut-être découvert l’une des inventions de l’EPFL ces dernières semaines : un appareil dernier cri mi-fauteuil roulant, mi-robot. Il est utilisé par des chercheurs du Laboratoire des algorithmes et systèmes d’apprentissage (LASA) de l’EPFL pour tester la technologie qu’ils développent dans le cadre de CrowdBot, un projet mené par l’INRIA et impliquant un consortium de sept organismes de recherche, dont l’EPFL.

Le projet a reçu un financement du programme Horizon 2020 de l’UE dans la section Technologies de l’information et de la communication (TIC). CrowdBot vise à tester la faisabilité technique et éthique de faire déplacer des robots dans des zones surpeuplées. Ces robots peuvent être des humanoïdes, des robots de service ou des robots d’assistance. “On entend beaucoup parler de voitures autonomes, mais pas de robots qui pourraient se déplacer parmi les piétons”, explique Aude Billard, la responsable du LASA. “Cependant, la technologie robotique va clairement dans cette direction, nous devons donc commencer à réfléchir dès maintenant à tout ce que cela impliquera.”

De nombreux scénarios possibles

Parmi les différents enjeux étudiés, le plus évident concerne la sécurité des utilisateurs de robots et de leur entourage. Les chercheurs de LASA ont constaté que la législation existante ne répondait pas à ce problème et ont commencé à examiner tous les risques possibles, y compris le risque de collision avec un être humain.

Les scientifiques ont sélectionné un robot appelé Qolo, abréviation de Quality of Life with Locomotion, pour effectuer leur évaluation des risques. Qolo a été développé à l’origine à l’Université de Tsukuba au Japon et est destiné à servir de fauteuil roulant debout pour les personnes handicapées. Il contient deux roues motorisées et un exosquelette passif qui permet au porteur de passer facilement d’une position assise à une position debout.

L’équipe LASA a effectué des crash-tests de leur Qolo à Berne. “Nous avons effectué les tests avec deux types de mannequins, car l’impact d’une collision peut varier en fonction de la taille de la personne”, explique Diego Paez, postdoctorant au LASA. “Chez les enfants par exemple, la zone la plus vulnérable est la tête, alors que chez les femmes enceintes, c’est l’abdomen.” Les chercheurs ont découvert que les collisions même à des vitesses de robot faibles, comme moins de 6 km/h, peuvent causer des blessures graves. Cela rend la prévention de ces collisions encore plus importante.






Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Un système de navigation actif

La première étape a été de modifier Qolo afin qu’il puisse analyser et réagir à son environnement. Les scientifiques ont équipé le robot de divers capteurs, notamment des caméras à l’avant et un système Lidar avec des lasers à l’avant et à l’arrière. “Il est important que le robot ait une vue à 360° de son environnement afin qu’il puisse éviter les obstacles devant et derrière lui. Il doit également savoir ce qu’il y a derrière au cas où il devrait reculer rapidement pour éviter une collision, ” dit Paez. “Le système Lidar détecte toutes sortes d’obstacles, et les caméras permettent au robot de savoir si les obstacles sont des piétons.”

L’équipe a également installé des pare-chocs à l’avant de Qolo. “Les pare-chocs indiquent au robot qu’il est entré en contact avec quelque chose et mesurent la force de contact, de sorte que la force maximale peut être maintenue très faible pendant que le robot se déplace toujours”, explique Paez. En d’autres termes, Qolo n’est pas programmé pour s’arrêter s’il rencontre un obstacle mais plutôt pour le contourner. “Un arrêt brutal au milieu d’une foule pourrait être encore plus dangereux pour les personnes proches du robot”, explique-t-il.

Les données des capteurs de Qolo sont combinées avec des algorithmes de détection et de suivi des personnes pour estimer le nombre de personnes autour du robot et les directions dans lesquelles elles se déplacent. Les chercheurs de LASA ont développé un algorithme de navigation spécial pour Qolo qui lui permet d’identifier le meilleur chemin à suivre. quelques millisecondes seulement, ce qui signifie qu’il peut réagir rapidement dans des foules bondées.

Prédire l’imprévisible

Malgré les prouesses technologiques des ingénieurs, leur robot ne peut pas (encore) prédire les mouvements brusques comme les changements rapides de direction. “Nous ne pouvons pas vraiment simuler ce que les gens feront dans différentes situations car chacun réagit différemment. C’est pourquoi nous devons tester Qolo dans des conditions réelles”, explique Paez. D’où les essais en plein marché lausannois.

Là, les ingénieurs peuvent obtenir des informations précieuses sur tous les systèmes du robot, de son matériel à ses algorithmes, et sur l’expérience utilisateur. Les premiers résultats sont prometteurs ; les piétons semblent se comporter normalement autour de la machine, ce qui est un gros plus pour la collecte de données. “Nous devons encore analyser les données, mais il semble que la dimension semi-autonome du robot fonctionne bien”, explique Paez. Billard ajoute : « Les utilisateurs guident Qolo en déplaçant leur torse pour indiquer dans quelle direction aller. Si un obstacle apparaît soudainement, le robot réagira immédiatement pour l’éviter. Ce type de navigation assistée peut être un réel avantage pour les personnes handicapées.

Sensibilisation aux risques

Avec les progrès de la robotique qui se déroulent à un rythme rapide, nous pourrions commencer à voir de plus en plus de dispositifs de ce type sur nos routes et nos trottoirs, comme les robots de livraison, par exemple. L’équipe du LASA insiste néanmoins sur un point crucial : il sera essentiel de développer des moyens efficaces pour minimiser la probabilité de collisions et autres accidents. “Les tests de collision ont montré que le risque de blessure pouvait être élevé et dépasse parfois ce qui est autorisé pour les automobiles”, déclare Paez.

“Nous devons maintenant travailler sur un système de contrôle pour atténuer ce risque, que ce soit en diminuant la vitesse du robot ou en améliorant sa capacité d’absorption des chocs”, explique Billard. “Et il est crucial que ces résultats soient pris en compte dans la future législation. Ces lois pourraient inclure la fixation d’une limite de vitesse pour les robots d’assistance comme Qolo ou la restriction de la capacité de certains types de véhicules, comme les robots de livraison, à fonctionner dans des zones très fréquentées. ”


Les robots contrôlés par l’esprit font maintenant un pas de plus


Plus d’information:
Diego Paez-Granados et al, Évaluation basée sur les tests de collision des risques de blessures pour les adultes et les enfants en cas de collision avec des appareils de mobilité personnelle et des robots de service, Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038 / s41598-022-09349-9

David J. Gonon et al, Navigation réactive dans les foules pour les robots non holonomes à forme convexe, Lettres IEEE sur la robotique et l’automatisation (2021). DOI : 10.1109/LRA.2021.3068660

Lukas Huber et al, Évitement des obstacles convexes et concaves avec convergence assurée par la contraction, Lettres IEEE sur la robotique et l’automatisation (2019). DOI : 10.1109/LRA.2019.2893676

Diego Felipe Paez Granados et al, Exosquelette du bas du corps non motorisé avec mécanisme de levage du torse pour soutenir les transitions assis-debout, Conférence internationale IEEE/RSJ 2018 sur les robots et systèmes intelligents (IROS) (2019). DOI : 10.1109 / IROS.2018.8594199

Provided by
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Citation: Développer un fauteuil roulant robotique convivial (29 mars 2022) récupéré le 29 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-crowd-friendly-robotic-wheelchair.html

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