Sistema de posicionamiento y autolocalización para sillas de ruedas autónomas

Resumen

La presente tesis doctoral tiene como objetivo global diseñar una arquitectura adecuada para la incorporación de prestaciones de navegación autónoma por interiores estructurados a sillas de ruedas monitorizadas, teniendo en cuenta las particularidades inherentes a este tipo de vehículos y usuarios. Del objetivo genérico anterior han derivado distintas aproximaciones a la solución del problema. En lo que respecta a la arquitectura hardware, se define una estructura modular basada en el uso de un Bus Serie estándar en automatización industrial y doméstica. Las principales novedades del uso de tal arquitectura derivan de su capacidad de intercambiar información, mediante el uso de las interfaces adecuadas, con el propio entorno, lo que facilita las tareas de carga de mapas topológicos del entorno incluso en aquellos que no han sido previamente visitados. La misma arquitectura permite el diseño de módulos de interfaz hombre-máquina (HMI, Human Machine Interface), reconfigurables y adaptables a las necesidades particulares de cada usuario de silla de ruedas, incluso en aquellos casos de discapacidad grave. El interés de esta aproximación es el de mantener, en lo posible, la prioridad del usuario sobre la máquina pues, en su caso, la conducción directa debe ser preferible a la asistida. Para aquellos casos en los que una navegación plenamente autónoma sea necesaria, la arquitectura definida permite añadir tales prestaciones, sin cambiar de plataforma base con el consiguiente beneficio económico. El núcleo fundamental de esta tesis se concentra en el diseño de un Sistema de Posicionamiento y Localización (SPL) con características idóneas para su incorporación a bordo de sillas de ruedas monitorizadas, con un coste e impacto mínimo sobre la infraestructura de los edificios que lo equipen. Elemento fundamental del SPL es una marca artificial codificada (Marca de Posicionamiento y Localización, MPL), diseñada por el autor bajo las siguientes premisas; bajo coste y alta eficiencia tanto en la densdiad de información encerrada como en los procedimientos de recuperación de tal información. La MPL presenta características que la hacen única, dentro del presente conocimiento del autor, entre sistemas comparables documentados por otros equipos de investigación, por la conjunción de parámetros geométricos, para el posicionamiento local, y parámetros codificados, paa la localización global dentro de un mapa topológico del entorno. El círculo se cierra con el diseño de un modelo de navegación apropiado para interiores estructurados y que aprovecha la codificación recuperada de la MPL para establecer, sin ambigüedades, la localización global del vechículo. A continuación, la elaboración del plan de ruta se ve facilitada por el conocimiento de un mapa topológico del edificio el cual, gracias a las capacidades de intercomunicación entre móvil y entorno, puede ser cargado on line durante el paso por los puntos de acceso principales; de esta forma pueden recorrerse autónomamente incluso edificio nunca visitados antes, lo cual se contribuye notablemente al avance de las tecnologías en Asistencia a la movilidad.