Toward a mobile user interface for the personal mobility kit of the Alma Project

For most of the cases, people with different types of motor disabilities need assistance for mobility. Autonomous wheelchairs try to solve mobility problems for these people by assisting them to navigate. This assistance could be semi-autonomous or autonomous depending on the level of users’ involvement in the process of navigation. For both autonomous and semi-autonomous navigation of wheelchairs, user needs to be informed about the position, speed, direction, status of the wheelchair (moving, idle, waiting… etc.). User should also be able to configure and use the wheelchair easily and safely through an interface. This interface should be simple and easy to use to increase the usability of the wheelchair. In Politecnico di Milano, there are two projects under development for solving problems of disabled people. Within LURCH (Let Unleashed Robots Crawl the House) project, a software system for robotic powered wheelchairs is developed. This system has capabilities of moving wheelchair autonomously on a given map, estimating odometry data (position, rotation and velocity) of the wheelchair, and detecting the obstacles around it using sensors. LURCH intends to solve navigation problems of people with motor disabilities by creating a system with software and hardware technologies. The developed solution is going to be PMK (Personal Mobility Kit) module of ALMA project and will be connected with PNA (Personal Navigation Assistant) module of ALMA (Ageing without Losing Mobility and Autonomy) project. ALMA project aims to create a personal indoor navigation system for elderly and people with some disabilities. In this work, a mobile application is proposed as the base of further developments to create a complete user interface for PMK. The purpose is to create a familiar and easy to use interface for the existing system so that people with motor disabilities can use the PMK easily and safely. The complete user interface will be merged with the mobile application developed as the user interface of PNA. The application visualizes the data supplied by wheelchair in order to give feedback to users about the movement of the wheelchair on an indoor map and about the obstacles around wheelchair. IndoorGML maps from ALMA servers are proposed as a source to create occupancy data of maps. This approach creates a map source for PMK by generating new maps easily from already collected data without the need of gmapping technique. The application allows user to download a map in IndoorGML format. From this map, occupancy data is retrieved and a map for PMK is created and sent to wheelchair. In order to communicate with ROS (Robot Operating System) framework, which runs on the wheelchair, rosjava for android framework is used in the application. Beside the developed mobile application, some modifications are made on ROS nodes of PMK.

Per la maggior parte dei casi, le persone con diversi tipi di disabilità motorie hanno bisogno di assistenza per la mobilità. Carrozzine autonome per disabili cercano di risolvere i problemi di mobilità di queste persone aiutandoli a navigare. Dipende del livello di coinvolgimento degli utenti nel processo di navigazione, l'assistenza potrebbe essere semi-autonomo o autonomo. Per la navigazione autonoma e semi-autonomo di carrozzina per disabili, l'utente deve essere informato circa la posizione, la velocità, la direzione e lo stato della carrozzina (in movimento, inattivo, in attesa ... eccetera). L'utente anche dovrebbe essere in grado di configurare e utilizzare la carrozzina con facilità e senza rischi usando un'interfaccia. Questa interfaccia deve essere semplice e facile da utilizzare per aumentare l'usabilità della carrozzina. In Politecnico di Milano, ci sono due progetti in fase di sviluppo per risolvere i problemi delle persone disabili. All'interno progetto LURCH (Let Unleashed Robots Crawl the House), un sistema di software è sviluppato per la robotica carrozzina motorizzata. Questo sistema ha capacità di muoversi carrozzina autonomamente su una mappa, la stima dei dati odometria (posizione, rotazione e velocità) della carrozzina e individuare gli ostacoli intorno utilizzando sensori. LURCH intende risolvere i problemi di navigazione delle persone con disabilità motorie, creando un sistema di tecnologie software e hardware. La soluzione sviluppata sarà PMK (Personal Mobility Kit) modulo di progetto ALMA e sarà collegato con PNA (Personal Navigation Assistant) modulo di progetto ALMA (Ageing without Losing Mobility and Autonomy). Scopo di progetto ALMA è creare un sistema di navigazione interna personale per anziani e le persone con alcune disabilità. In questo lavoro, un'applicazione mobile si propone come la base di ulteriori sviluppi per creare un'interfaccia utente completa per PMK. Lo scopo è creare un ambiente familiare e facile da usare per il sistema esistente in modo che le persone con disabilità motorie possono utilizzare il PMK modo semplice e senza rischi. L'interfaccia utente completa sarà fusa con l'applicazione mobile sviluppata come l'interfaccia utente di PNA. L'applicazione visualizza i dati forniti dai carrozzina per dare risposte agli utenti sul movimento della carrozzina su una mappa interna e sugli ostacoli intorno carrozzina. Mappe IndoorGML dai server ALMA sono proposti come fonte per creare i dati di occupazione di mappe. Questo approccio crea un fonte di mappe per PMK generando nuove mappe facilmente da dati già raccolti senza la necessità di tecnica di gmapping. L'applicazione permette all'utente di scaricare una mappa in formato IndoorGML. Da questa mappa, i dati di occupazione vengono recuperati e una mappa per PMK viene creato e inviato alla carrozzina. Per comunicare con il framework ROS (Robot Operating System), che viene eseguita sulla carrozzina, framework rosjava per Android è utilizzato nell’applicazione. Oltre l'applicazione mobile sviluppata, alcune modifiche sono fatte su nodi ROS di PMK.