L'IA vise la navigation autonome des fauteuils roulants

L'IA vise la navigation autonome des fauteuils roulants

Les utilisateurs de fauteuils roulants avec des handicaps sévères peuvent souvent naviguer dans des espaces restreints mieux que la plupart des systèmes robotiques. Une nouvelle vague de recherche sur les fauteuils roulants intelligents, y compris des résultats présentés à Anaheim, en Californie, plus tôt ce mois-ci, teste désormais si les systèmes alimentés par l'IA peuvent, ou devraient, combler complètement cette lacune.

Christian Mandel, chercheur senior au Centre de recherche allemand sur l'intelligence artificielle (DFKI) à Brême, en Allemagne, a co-dirigé une équipe de recherche avec son collègue Serge Autexier qui a développé des prototypes de fauteuils roulants électriques équipés de capteurs, conçus pour naviguer dans une pièce remplie d'obstacles potentiels. Les chercheurs ont également testé un nouveau système de sécurité qui intégrait les données des capteurs du fauteuil roulant et des capteurs dans la pièce, y compris des caméras de couleur et de profondeur basées sur des drones.

Mandel explique que les fauteuils roulants intelligents de l'équipe étaient à la fois semi-autonomes et autonomes.

• « Le mode semi-autonome est un système de contrôle partagé où la personne assise dans le fauteuil roulant utilise le joystick pour conduire », dit Mandel.
• « L'autonomie complète est contrôlée par une entrée en langage naturel. Vous dites : 'Veuillez me conduire à la machine à café.' »

Les chercheurs ont mené des expériences (dans le cadre d'un projet plus vaste appelé Reliable and Explainable Swarm Intelligence for People With Reduced Mobility, ou REXASI-PRO) en utilisant deux fauteuils roulants intelligents identiques, chacun contenant deux lidars, une caméra 3D, des odomètres, des interfaces utilisateur et un ordinateur embarqué.

Contrairement au mode semi-autonome, où le participant contrôle le fauteuil roulant avec un joystick, en mode autonome, le contrôle implique le système de navigation ROS2 Nav2 utilisant une entrée en langage naturel. Les fauteuils roulants utilisaient également des cartes de localisation et cartographie simultanées (SLAM) et des contrôleurs de mouvement pour éviter les obstacles.

Un scénario testé par Mandel et son équipe impliquait que l'utilisateur appuie sur une touche de l'interface homme-machine du fauteuil roulant, prononce une commande, puis confirme ou rejette l'instruction via cette même interface. Une fois la commande confirmée, le dispositif de mobilité guidait l'utilisateur le long d'un chemin vers la destination, tandis que les capteurs tentaient de détecter les obstacles sur le chemin et d'ajuster le dispositif de mobilité en conséquence pour les éviter.

Quand les fauteuils roulants intelligents ne valent-ils pas le coût ?

Selon Pooja Viswanathan, PDG et fondatrice de Braze Mobility basée à Toronto, la recherche dans le domaine de la technologie d'assistance mobile devrait également prioriser la disponibilité de ces dispositifs pour les consommateurs quotidiens.

• « Le coût reste un obstacle majeur », dit-elle.
• « Les systèmes de financement ne sont souvent pas conçus pour soutenir l'intelligence avancée ajoutée à moins qu'il n'y ait des preuves très claires de valeur et de sécurité. La fiabilité est un autre obstacle. Un fauteuil roulant intelligent doit fonctionner non seulement dans des conditions idéales, mais aussi dans les conditions variables et chaotiques de la vie quotidienne. Et il y a aussi la dimension des facteurs humains. Les utilisateurs ont des besoins cognitifs, moteurs, sensoriels et environnementaux différents, donc une seule solution ne convient rarement à tous. »

Pour sa part, Braze fabrique des capteurs d'angle mort pour fauteuils roulants électriques. Ces capteurs détectent les obstacles dans des zones difficiles à voir pour un utilisateur. Ils peuvent également être ajoutés à n'importe quel fauteuil roulant pour le transformer en fauteuil roulant intelligent en fournissant des alertes multimodales à l'utilisateur. Cette approche vise à soutenir les utilisateurs plutôt qu'à les remplacer.

Selon Louise Devinge, ingénieure de recherche biomédicale de l'IRISA (Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires) à Rennes, France, la complexité accrue des fauteuils roulants intelligents nécessite plus de capteurs. Cela requiert une gestion soigneuse de la communication et de la synchronisation au sein du système du fauteuil roulant.

• « Plus vous ajoutez de capteurs, de calculs et d'autonomie, plus il devient difficile d'assurer une performance robuste dans l'ensemble des environnements réels que les utilisateurs de fauteuils roulants rencontrent », dit-elle.

À court terme, en d'autres termes, le plus grand défi du domaine n'est pas de remplacer l'utilisateur de fauteuil roulant par une intelligence artificielle, mais plutôt de concevoir de meilleures collaborations entre l'utilisateur et la technologie.

Où vont les fauteuils roulants intelligents à partir de maintenant ?

Mandel s'attend à voir des fauteuils roulants intelligents prêts pour le marché grand public dans les dix prochaines années.

Viswanathan indique que le système REXASI-PRO, bien qu'il soit hors de portée des technologies de fauteuils roulants intelligents actuelles, est important à long terme.

• « Il reflète l'extrémité plus ambitieuse du spectre des fauteuils roulants intelligents », dit-elle.
• « Ses forces semblent résider dans la navigation intelligente, le sensing avancé, et l'effort plus large de construire un fauteuil roulant capable d'interpréter et de répondre à des environnements complexes de manière plus autonome. D'un point de vue de recherche, c'est exactement le type de travail qui fait avancer le domaine. Cela semble également prendre au sérieux l'importance d'une IA fiable et explicable, ce qui est essentiel dans toute technologie de mobilité où la sécurité, la fiabilité et la confiance des utilisateurs sont primordiales. »

Mandel dit qu'il est finalement en quête de l'inspiration qui l'a amené dans ce domaine il y a des années. En tant que jeune chercheur, il a contribué au développement d'un système de fauteuil roulant intelligent contrôlable avec un joystick de tête.

Cependant, Mandel a réalisé après de nombreux essais que le système de fauteuil roulant intelligent sur lequel il travaillait avait encore un long chemin à parcourir, car, comme il le dit, « à ce moment-là, j'ai réalisé que même les personnes ayant des handicaps sévères [naviguant à travers] un passage étroit, elles s'en sortaient très, très bien.

Et puis j'ai compris qu'il y avait un besoin pour cette technologie, mais il ne faut jamais sous-estimer ce que [les utilisateurs de fauteuils roulants] peuvent faire sans elle. »

Les chercheurs du DFKI ont présenté leur travail plus tôt ce mois-ci lors de la CSUN Assistive Technology Conference à Anaheim, en Californie.