The aim of the study was to develop a control system for a robotic wheelchair with an extensive user interface that is able to support users with different impairments. Different concepts for a robotic wheelchair design for disabled people are discussed. The selected approach is based on a cognitive multimodal user interface to maximize autonomy of the wheelchair user and to allow him or her to communicate intentions by high-level instructions. Manual, voice, eye tracking, and BCI (brain-computer interface) signals can be used for strategic control whereas an intelligent autonomous system can perform low-level control. A semiotic model of the world processes sensory data and plans actions as a sequence of high-level tasks or behaviors for the control system. A software and hardware architecture for the robotic wheelchair and its multimodal user interface was proposed. This architecture supports several feedback types for the user including voice messages, screen output, as well as various light indications and tactile signals. The paper describes novel solutions that have been tested on real robotic devices. The prototype of the wheelchair uses a wide range of sensors such as a camera, range finders, and encoders to allow operator to move safely and provide object and scene recognition capabilities for the wheelchair. Dangerous behavior of the robot is interrupted by low-level reflexes. Additional high-level safety procedures can be implemented for the planning subsystem. The developed architecture allows utilizing user interfaces with a considerable time lag that are usually not suitable for traditional automated wheelchair control. This is achieved by increasing time allocated for processing of the interface modules, which is known to increase the accuracy of such interfaces as voice, eye tracking, and BCI. The increased latency of commands is mitigated by the increased automation of the wheelchair since high-level tasks can be given less frequently than manual control. The prospective solutions use a number of technologies based on registration of parameters of human physiological systems, including brain neural networks, in relation to the task of indirect control and interaction with mobile technical systems.
(Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. Академика Курчатова, 1, г. Москва, 123182, Россия); А.А. Чумаченко, магистрант, chumachenkoaa93@mail.ru (Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая, 20, г. Москва, 101000, Россия) В работе рассматриваются механизмы, важные для адекватного моделирования группы искусственных агентов, особенно мобильных роботов, организованных в систему с элементами социальной структуры. Сформулированы ос-новные механизмы для моделирования искусственных коллективов с социальной структурой.Проведен обзор инструментов моделирования, основанный на этих требованиях, определяющий преимущества и недостатки существующих систем для моделирования, симуляции и исследования подобных систем. Обзор сосредо-точен вокруг средств моделирования биологических систем (в частности, муравьев, так как они являются ярким при-мером социальной группы), агентного моделирования и специализированных инструментов симуляции роботов.Сделан акцент на уровень поддержки различных социальных механизмов в системах моделирования, а также на их возможности моделирования, особенно большого количества агентов (в частности, поддержка вычислений на кла-стерах), на умение симулировать пользовательские модели и реализацию различных аспектов социальной группы. Выяснилось, что, хотя есть много общих средств для создания и симуляции моделей, существует очень мало под-держки и готовых реализаций даже широко используемых механизмов, таких как феромоны, предоставленных систе-мами для создания и исследования группы робототехнических агентов с социальной структурой. С другой стороны, средства, направленные на моделирование систем с элементами социального поведения, таких как системы модели-рования поведения муравьев, не очень масштабируемы или ограничены в наборе аспектов, которые они могут моде-лировать, и нет удобных механизмов их расширения для углубленных исследований.На основе обзора была выявлена потребность в комплексной системе моделирования, специально направленной на исследования в области искусственных групп агентов с элементами социальной структуры, и сформулированы требования к такой системе.Ключевые слова: агентное моделирование, моделирование социального поведения, групповая робототехника, имитационное моделирование, инструменты разработки, обзор, кластерные вычисления, биоподобные системы, эусоциальность, робот.Основной задачей групповой робототехники является построение такой системы, которая да-вала бы новые качества и улучшенные характери-стики за счет взаимодействия многих отдельных агентов, обладающих относительно простыми пра-вилами. Основным методом изучения данных си-стем является имитационное и агентное моделиро-вание, для чего исследователи пользуются различ-ными средами и библиотеками.Одним из направлений исследований в группо-вой робототехнике является изучение биологиче-ских систем с целью применения принципов их организации для построения коллектива роботов, поскольку эти системы демонстрируют многие же-лаемые качества, такие как устойчивост...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.