Προγραμματισμός ρομποτικού βραχίονα για την υποστήριξη ατόμων με σωματική αναπηρία στην διαδικασία της σίτισης

Νάνου, Ελένη

Programming of a robotic arm to support people with physical disabilities in the feeding process

Διπλωματική εργασία

Author

Νάνου, Ελένη

Date

2024-03-14

Advisor

Asvestas, Pantelis

Διπλωματική εργασία (3.304Mb)

Keywords

Υποστηρικτική τεχνολογία ; Ρομποτικός βραχίονας Mover 6 ; Αυτόνομη σίτιση ; Ανάπηρα άτομα

Abstract

Η Υποστηρικτική Τεχνολογία (Assistive Technology) είναι ένας ευρύς όρος που καλύπτει οποιοδήποτε προσαρμοσμένο ή ειδικά σχεδιασμένο τμήμα εξοπλισμού, προϊόν, λογισμικό, σύστημα ή υπηρεσία το οποίο παρέχει βοήθεια στις καθημερινές δραστηριότητες των ατόμων. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία προσπάθεια χρήσης ενός εμπορικού ρομποτικού βραχίονα ως υποστηρικτικό προϊόν για την αυτόνομη σίτιση ατόμων με κινητικές αναπηρίες. Ο απώτερος σκοπός αυτής της προτεινόμενης διαδικασίας είναι η εξυπηρέτηση ατόμων με κινητικές αναπηρίες, οι οποίοι χρειάζονται βοήθεια κάποιου άλλου προσώπου για να εκτελέσουν την διαδικασία της σίτισης. Για την εκτέλεση της, δημιουργήθηκε πρόγραμμα μέσω του προγραμματιστικού περιβάλλοντος CPRog του ρομποτικού βραχίονα Mover 6 της CommonPlace. Ο προγραμματισμός της συγκεκριμένης διαδικασίας προϋποθέτει καθορισμένα σημεία λήψης των αντικειμένων, δηλαδή της τροφής που πρόκειται να καταναλωθεί και προκαθορισμένη τελική θέση του χρήστη. Η διαδικασία της σίτισης διακρίνεται σε φάσεις, που είναι κοινές για όλα τα αντικείμενα, η φάση προετοιμασίας, προσέγγισης, λήψης και μεταφοράς. Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα σχήματα αντικειμένων σε προσομοίωση διαφορετικών ειδών τροφών, που χρειάστηκαν διαφορετική προσέγγιση από τον βραχίονα ώστε να επιτευχθεί η λήψη και η μεταφορά τους. Η σύνθεση των θέσεων που λαμβάνει ο βραχίονας σε όλες τις φάσεις αποτελούν την τροχιά κίνησης, στην οποία «εκπαιδεύτηκε» για την εκτέλεση της διαδικασίας. Η διαδικασία που αναπτύχθηκε πέτυχε τον απαιτούμενο στόχο της σίτισης των χρηστών, ωστόσο βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο και μπορεί να αποτελέσει ισχυρή βάση για την ανάπτυξη μιας πιο αυτοματοποιημένης. Θα ήταν χρήσιμος ο αυτόματος εντοπισμός, μέσω της χρήσης καμερών, τόσο των τροφών, όσο και της τελικής θέσης που θα λάβει ο ρομποτικός βραχίονας.

Abstract

Assistive Technology is an umbrella term for any specially designed instrument, equipment, product, software, system or service that provides assistance in people’s daily activities. This thesis is an attempt to use a commercial robotic arm as an assistive product for self-feeding of disabled people. The main purpose of this process is to assist people with mobility problems, who need the help of another person to perform the feeding task. For the execution of the task, Commonplace’s robotic arm Mover 6 was properly programmed using the programming environment CPRog. This process needs predefined positions of the food and a predefined final position of the user. The feeding task is divided into phases, which are similar for all objects, the phase of preparation, approach, reception and transfer. Four object shapes were used to simulate different kinds of food, which were approached differently by the robotic arm to complete their reception and transfer phase. The composition of the robotic arm’s positions in all phases constitute the movement trajectory, in which it was trained to perform the task. The following process achieved the required goal of feeding users, however it is at an early stage and it can be the basis of a completely automatic self-feeding system. For example, it would be useful the automatic detection of both the food and user’s final position through the use of cameras.