De nouveaux fauteuils détectent les obstacles tandis que des drones cartographient la pièce. Images sources : DFKI

Le fauteuil roulant intelligent est équipé de deux scanners laser, d’une caméra d’imagerie de profondeur montée sur l’accoudoir droit, de capteurs odométriques sur les roues motrices avant, d’un écran sur l’accoudoir gauche, d’un dispositif de saisie à boutons, d’un bouton d’arrêt d’urgence et d’une unité informatique montée à l’arrière.

Les personnes en fauteuil roulant souffrant d’un handicap sévère peuvent souvent se déplacer dans des espaces restreints mieux que la plupart des systèmes robotisés. De nouvelles recherches sur les fauteuils roulants intelligents, dont les résultats ont été présentés à Anaheim, en Californie, au début du mois, visent à déterminer si les systèmes d’intelligence artificielle peuvent, ou devraient, combler entièrement cet écart.

Christian Mandel , chercheur principal au Centre allemand de recherche sur l’intelligence artificielle (DFKI) à Brême, a codirigé une équipe de recherche avec son collègue Serge Autexier. Cette équipe a développé des prototypes de fauteuils roulants électriques équipés de capteurs, conçus pour se déplacer dans une pièce comportant de nombreux obstacles potentiels. Les chercheurs ont également testé un nouveau système de sécurité intégrant les données des capteurs du fauteuil roulant et de ceux présents dans la pièce, notamment celles provenant de caméras couleur et de profondeur embarquées sur des drones .

Mandel affirme 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 », explique Mandel. « Le mode entièrement autonome est contrôlé par la commande vocale. Vous dites : “Veuillez me conduire jusqu’à la machine à café.” »

Voici un gros plan du joystick et de la caméra du fauteuil roulant. DFKI

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 qui contenaient chacun deux lidars, une caméra 3D, des odomètres, des interfaces utilisateur et un ordinateur embarqué.

Contrairement au mode semi-autonome, où l’utilisateur contrôle le fauteuil roulant à l’aide d’un joystick, le mode autonome utilise le système de navigation open source ROS2 Nav2 et la saisie en langage naturel. Les fauteuils roulants sont également équipés de cartes SLAM (localisation et cartographie simultanées) et de contrôleurs de mouvement locaux pour l’évitement d’obstacles.

Dans un scénario testé par Mandel et son équipe, l’utilisateur appuyait sur une touche de l’ interface homme-machine du fauteuil roulant , énonait une commande, puis la confirmait ou la rejetait via cette même interface. Une fois la commande confirmée, le fauteuil roulant guidait l’utilisateur jusqu’à sa destination, tandis que des capteurs détectaient les obstacles et ajustaient la trajectoire du fauteuil pour les éviter.

Quand les fauteuils roulants intelligents sont-ils un mauvais investissement ?

Selon Pooja Viswanathan, PDG et fondatrice de Braze Mobility, une entreprise basée à Toronto , la recherche dans le domaine des technologies d’assistance mobile devrait également donner la priorité à la mise à disposition de ces appareils pour les consommateurs au quotidien.

« Le coût demeure un obstacle majeur », explique-t-elle. « Les systèmes de financement ne sont souvent pas conçus pour soutenir les modules intelligents avancés, sauf si leur valeur et leur sécurité sont clairement démontrées. La fiabilité est un autre frein. Un fauteuil roulant intelligent doit fonctionner non seulement dans des conditions idéales, mais aussi dans les conditions difficiles et variables du quotidien. Sans oublier la dimension humaine . Les utilisateurs ont des besoins cognitifs, moteurs, sensoriels et environnementaux différents ; une solution unique convient donc rarement à tous. »

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

Selon Louise Devinge, ingénieure de recherche biomédicale à l’ IRISA (Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires) de Rennes , la complexité croissante des fauteuils roulants intelligents exige une capacité de détection accrue. Cela implique une gestion rigoureuse de la communication et de la synchronisation au sein du système du fauteuil. « Plus on ajoute de capteurs, de capacités de calcul et d’autonomie », explique-t-elle, « plus il devient difficile de garantir un fonctionnement optimal dans tous les environnements réels rencontrés par les utilisateurs de fauteuils roulants. »

Autrement dit, à court terme, le plus grand défi du secteur n’est pas de remplacer l’utilisateur de fauteuil roulant par l’intelligence artificielle, mais plutôt de concevoir de meilleurs partenariats entre l’utilisateur et la technologie.

Cette image illustre les représentations de données utilisées par l’assistant de conduite 3D. Celles-ci comprennent des données de capteurs immuables, telles que les scans laser et les nuages ​​de points, ainsi que des représentations dérivées comme les scans laser virtuels et les cartes de grille. Enfin, la collection de formes du robot décrit les contours physiques du fauteuil roulant à différentes hauteurs. DFKI

Quel sera l’avenir des fauteuils roulants intelligents ?

Mandel affirme qu’il s’attend à voir des fauteuils roulants intelligents prêts à être commercialisés à grande échelle d’ici 10 ans.

Viswanathan affirme que le système REXASI-PRO, bien qu’inaccessible aux technologies actuelles de fauteuils roulants intelligents , revêt une importance capitale à long terme. « Il représente le segment le plus ambitieux du marché des fauteuils roulants intelligents », explique-t-elle. « Ses atouts semblent résider dans la navigation intelligente, la détection avancée et l’effort global visant à concevoir un fauteuil roulant capable d’interpréter et de réagir à des environnements complexes de manière plus autonome. Du point de vue de la recherche, c’est précisément ce type de travaux qui fait progresser le domaine. Il semble également accorder une grande importance à une IA fiable et explicable , essentielle dans toute technologie de mobilité où la sécurité, la fiabilité et la confiance de l’utilisateur sont primordiales. »

Mandel explique qu’il est avant tout animé par la même passion qui l’a conduit à s’engager dans ce domaine il y a des années. Jeune chercheur, il raconte avoir participé au développement d’un système de fauteuil roulant intelligent, contrôlable par un joystick placé sur la tête.

Cependant, Mandel dit qu’après de nombreux essais, il s’est rendu compte 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 de graves handicaps [qui se déplaçaient dans] un passage étroit, s’en sortaient très, très bien.

« Et puis j’ai réalisé : d’accord, cette technologie est nécessaire, mais il ne faut jamais sous-estimer ce que [les utilisateurs de fauteuils roulants] peuvent faire sans elle. »

Les chercheurs du DFKI ont présenté leurs travaux au début du mois lors de la conférence CSUN sur les technologies d’assistance à Anaheim, en Californie.

https://spectrum.ieee.org/autonomous-smart-wheelchair

https://www.dfki.de/en/web/research/projects-and-publications/publication/16538