Intelligent rullator

Projektbeskrivning

Projektet finansierades delvis av Familjen Kamprads stiftelse, Stiftelsen Promobilia och Innovationsbron ALMI.

Bakgrund

Nuvarande demografiska trender i Sverige och över hela världen visar ett betydande skift från samhällen där de flesta är relativt unga till samhällen där de flesta är relativt gamla. Ett stort bekymmer för åldrande vuxna är minskningen av fysisk rörlighet och minskat självständighet i hem och samhällen. Rollatorn är en mycket vanlig mobilitet och används av cirka 0,7% av befolkningen (statistik för USA i mitten av 1990 -talet). Motsvarande statistik för Sverige visar nästan 4%. I Sverige säljs cirka 55 000 nya rullatorer varje år.

Medan rullatorer klart förbättrar balansen och rörligheten, har en stor andel användare svårt att använda sina enheter, vilket leder till ökad risk att falla. Mer än 47 000 olyckor i samband med fall i samband med rullatorer och käppar inträffar varje år i USA. Förutom direkta kostnader i samband med olyckorna kan ökad och säkrare användning av rullatorer försena övergången av äldre till äldreboenden. En genomsnittlig försening med en månad beräknas spara nästan 2,2 miljarder dollar enbart i USA (1995). Därför kan tekniska förbättringar av rullatorernas säkerhet leda till betydande kostnadsbesparingar för samhället, liksom till ökat oberoende för vår åldrande befolkning.

Intelligent rollator, i forskargruppen Thomas Hellström, Olof Lindahl, Tomas Bäcklund, Marcus Karlsson, Peter Hohnloser, Anna Bråndal, Xiaolei Hu och Per Wester.

PhotoMikael Hansson

Teknisk lösning

De utvecklade lösningarna var en eftermontering på en kommersiell fyrhjulig rollator med två hjul fram och två vanliga hjul bak. Den extra utrustningen består av en inbyggd dator av typen Arduino, två elektriskt styrda bromsar och en serie sensorer. Sensorerna används för att upptäcka hinder och rörelseriktning, och bromsar används för att påverka rörelseriktningen enligt beskrivningen nedan.

Kontrollera körriktningen

Framdrivning och vridning av rullatorn är normalt helt under kontroll av användaren. Styrprogrammet påverkar rörelseriktningen indirekt genom korta aktiveringar av en av bromsarna monterade på de två bakhjulen. En testad lösning för bromsarna är elektromekaniska solenoider som trycker en metallkolv mot hjulets gummidel på ett av/på -sätt.

Intelligent rollator

PhotoMikael Hansson

En annan testad lösning använder trumbromsar och servon monterade ovanför varje bakhjul. Servon gör det möjligt att styra hur hårt bromsarna ska vara.

Intelligent rollator

PhotoMikael Hansson

Aktivering av bromsen på ena sidan orsakar en sväng i samma riktning när och om användaren fortsätter genom att skjuta rullatorn framåt. De främre hjulen kommer då att automatiskt svänga, så att rullatorns rörelse ändras i önskad riktning, även när bromsen släpps. Bromskraften justeras så att det drabbade hjulet roterar långsammare än att stanna helt. Designprincipen är att hjälpa användaren genom att föreslå och initiera varv, snarare än att ta över kontrollen över rollatorn. Dessutom säkerställer styralgoritmen för aktivering av bromsarna att bromsarna inte aktiveras för ofta och inte heller för korta eller för långa perioder. Aktivering av bromsar är också endast tillåten när rullatorn går framåt. Dessa ytterligare kontrollregler bidrar till en bättre användarupplevelse genom att minimera störningen av användarens normala drift av rullatorn.

Upptäcka och undvika föremål och trottoarkanter

Intelligent rollator

PhotoMikael Hansson

Rullatorn är utrustad med ett antal infraröda sensorer för att upptäcka hinder. Varje sensor avger en infraröd ljusstråle, detekterar eventuell reflektion och uppskattar avståndet till objektet som orsakar reflektionen. Sensorerna är monterade på olika positioner och pekar i olika riktningar, så att hinder kan detekteras med tillräcklig täckning och noggrannhet.

Informationen från sensorerna används för att styra bromsarna och därigenom påverka rörelseriktningen. Ett upptäckt hinder till vänster orsakar aktivering av den högra bromsen, så att rullatorn vänder sig bort från hindret om och när användaren fortsätter att skjuta rullatorn framåt. Upptäckten av ett hinder rakt framför rullatorn aktiverar båda bromsarna så att rullatorn snarare stannar än vänder.

Utvärdering
Grundfunktionen för hinderdetektering och undvikande har testats vid Umeå Stroke Center vid Umeå universitetssjukhus. Tester på en standardiserad väg med hinder utfördes hos strokepatienter och friska försökspersoner med suddiga glasögon med rollatorintelligens slumpmässigt på och av. Både stroke och friska personer med suddiga glasögon gick snabbare med intelligensen avstängd. Alla strokepatienter hade en positiv uppfattning om rollatorn och tog upp egna förslag på förbättringar. Tre av fem slagpatienter hade fler upptäckta hinder med intelligens på. Detta kan innebära ökad säkerhet under promenader.
 
 

Länk till nyhetsartikeln:
Utveckla en intelligent rullator