Adapting an eye navigation system to an electric wheelchair

- Posted by admin in English

Eye gaze navigation systems allow you to control your wheelchair, home automation, manipulator robot, and other objects by means of a camera that observes what you are looking at onto a computer screen and transcribes your commands onto your wheelchair or home automation.

It is very difficult to buy such a chair. There are many scientific publications on this subject, but only very few of these studies can be used by a person with a disability and even most realistic studies do not describe an adaptation to a commercial electric wheelchair.

One of the most realistic projects is from a person suffering from ALS (and since deceased) named Patrick Joyce.

The adaptation of the system to a commercial chair is done by a kind of robotic cap that fits over the joystick of the chair and manipulates it under the control of a program.

The user looks at a screen where different icons correspond to different actions (go left, right, stop, etc.). The program "observes" the position of the user's retinas, as well as eye blinks. From the position of the eyes, the program deduces which icons are looked at and therefore which commands are desired by the user.

Please note that the principle used to control the joystick, while universal, is not very precise.

In addition, the program itself must be adapted to the computer running it. It is therefore not a turnkey system.

Like other alternative control methods (EEG headset, muscle twitch detection), an eye navigation system will never be as accurate as traditional manual control. Although eye navigation systems can be used outdoors, it is strongly recommended that they are used only indoors. The main reason is due to the limitations of eye navigation cameras that operate in infrared. They therefore do not work reliably in direct sunlight, near a heat source, or even in cloudy conditions.

Another limitation is that this project does not have any sensors to detect collision risks in all four directions. Using a wheelchair with a joystick is already tricky and requires learning. The use of a gaze-based system is accident-prone and automatic assistance is needed to control movements and accelerations with respect to the wheelchair environment.

There was apparently a desire from Patrick Joyce to disseminate his project widely, but his death seems to have stopped the efforts of the community he had created via Hackaday.

Another realistic project is that of Bob Paradiso.

The principle is the same as that of Patrick Joyce but here the electronic circuit is connected to the wheelchair joystick connector. Although older than that of Patrick Joyce, this project is more evolved, in addition to the control of the armchair, there is a home automation arm.

Although Joystick's protocol is relatively standardized, it is not certain that all chairs implement it. On the other hand, the precision in this project is necessarily better than in Patrick Joyce's project. Before planning to use a particular wheelchair, it is, therefore, necessary to ensure that the joystick uses a standard protocol and connector. Digital mode (not analog) PIN 1: Front PIN 2: Rear PIN 3: Left Pin 4: Right PIN 5: DETECT PIN 6: 5 button PINS 7 AND 9 – 12V 100MA PIN 8 – GROUND

The Arduino controller directly controls the motors of the robotic arm and the IR/RF transmitters which control the surrounding devices.

An obvious improvement to this project would be to control the wheelchair via Bluetooth. Indeed, some modern wheelchairs allow remote control via Bluetooth, so it may be possible to interface Bob Paradiso's project to such wheelchairs without having to interfere with their electronics.

As for Patrick Joyce's project, there are no sensors to prevent collisions.

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Adapter un système de navigation oculaire à un fauteuil électrique

- Posted by admin in Français

Les systèmes de navigation oculaire vous permettent de contrôler votre chaise roulante, votre domotique, un robot manipulateur et d'autres objets au moyen d'une caméra qui observe où vous regardez et transcrit vos commandes sur un écran d'ordinateur qui in-fine contrôle le fauteuil roulant ou la domotique. Il est très difficile de se procurer un tel fauteuil dans le commerce. Il existe de nombreuses publications de scientifiques à ce sujet, mais celles qui sont utilisables par une personne en situation de handicap sont en nombre infime et la plupart des études réalistes ne décrivent pas une adaptation à un fauteuil électrique du commerce.

L'un des projets les plus réalistes est celui d'une personne malade de la SLA (et décédée depuis) qui s'appelle Patrick Joyce.

L'adaptation du système à un fauteuil commercial se fait par une sorte de coiffe robotisée qui s'adapte par dessus le joystick du fauteuil et qui manipule celui-ci sous le contrôle d'un programme. Le programme "observe" la position des rétines de l'utilisateur ainsi que les clignements d'yeux. L'utilisateur lui, regarde un écran où différentes icones correspondent à différentes actions (aller à gauche, à droite, arrêt, etc). A partir de la position des yeux, le programme déduit quels icones sont regardées et donc quelles sont les commandes qui sont activées par l'utilisateur. Attention le principe utilisé pour commander le joystick, s'il est universel, n'est pas très précis. Le programme lui-même doit être adapté à l'ordinateur qui l'exécute. Ce n'est donc pas un système clé-en-main.

Comme d'autres méthodes de contrôle alternatives (casque EEG, détection de contraction musculaire), un système de navigation oculaire ne sera jamais aussi précis que le contrôle manuel traditionnel. Bien que les systèmes de navigation oculaire puissent être utilisé à l'extérieur, il est fortement recommandé de ne les utiliser qu'en intérieur. La principale raison est due aux limites des caméras de navigation oculaires qui fonctionnent en infra-rouge. Elles ne fonctionnent donc pas de manière fiable en plein soleil, proche d'une source de chaleur ni même dans des conditions nuageuses.

Il y a eu apparement une volonté de Patrick Joyce de diffuser largement son projet, mais son décès semble avoir stopper les efforts de la communauté qu'il avait créé via Hackaday.

Un autre projet réaliste est celui de Bob Paradiso.

Le principe est le même que celui de Patrick Joyce mais ici le circuit électronique se raccorde sur le connecteur de raccordement du joystick au fauteuil. Bien que plus ancien que celui de Patrick Joyce, ce projet est plus évolué, outre la commande du fauteuil, il y a un bras domotique.

Bien que le protocole de Joystick soit relativement standardisé, il n'est pas certain que tous les fauteuils l'implémente. Par contre la précision est forcément meilleure que dans le projet de Patrick Joyce. Avant d'envisager d'utiliser tel ou tel fauteuil, il faut donc s'assurer que le joystick utilise un protocole et un connecteur standard. Mode digital (pas analogique) PIN 1: Avant PIN 2: Arrière PIN 3: Gauche Pin 4: Droit PIN 5: DETECT PIN 6: 5 bouton PINS 7 AND 9 – 12V 100MA PIN 8 – GROUND

Le controleur Arduino pilote directement les moteurs du bras robotique et les émetteurs IR/RF qui contrôlent les appareils environnants.

Une amélioration évidente de ce projet serait de piloter le fauteuil roulant via Bluetooth. En effet, certains fauteuils roulants modernes permettent un contrôle à distance via Bluetooth, il peut donc être possible d'interfacer le projet de Bob Paradiso à de tels fauteuils roulants sans avoir à interférer avec leur électronique.

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