Mobility4All

  • Werkzaamheden: Implementatie van een colision-detection systeem, afstandsmeting en Time-To-Collision bepaling tot abstakels. Vormgeving van de 3D werelden. Implementatie van kinect gebaseerde hoofdbewegingsregistratie. Ontwerp en bouw van het mechanische platform voor het opnemen van de stuurhoek en het terugvoeren van force-feedback aan het voorwiel.
  • Opdrachtgever: Research School of Behavioural and Cognitive Neurosciences, University Medical Center Groningen
  • PhD onderzoeker: C. Cordes
  • Samenwerking: STsoftware
  • Technologieën: C/C++, OpenSceneGraph, Bullet Physics, Blender, Gimp, Node.js, JQuery-mobile,

Inleiding

Patients with visual impairments are often denied driving a car for safety reasons. The European Driving License Committee (2005) postulates a binocular visual acuity of at least 0.5 (0.6 monocular) and a horizontal visual field of at least 120 degrees for group 1 driver’s licenses. During the last years, several projects within the Royal Dutch Visio, a rehabilitation centre for blind and visually impaired people, developed driving aids and trainings to help those people who do not meet the visual demands for driving (Projects AutoMobility and InSight Hemianopia). Yet, the majority of visually impaired people within Royal Dutch Visio are still not rated as safe car drivers. Since mobility and independent travel are important issues in our Western society, these people look at alternative ways of staying mobile. Many people hark back to the use of slow motorized vehicles, such as mobility scooters and micro cars, since there are no legal restrictions with regard to the use of these vehicles in the Netherlands. Consequently, there are many open questions about the use of these devices. The project Mobility4All aims to identify the factors that determine safe participation in slow motorized traffic. Apart from visual factors, the project will also examine the influence of cognitive, mobility, personal and environmental determinants. The project consists of two parts: an observational cohort study and an experimental part. Within the cohort study, patients having a question regarding the use of slow motorized vehicles are selected and followed during their training within Royal Dutch Visio. By the means of questionnaires, driving habits, personal and environmental elements will be assessed. In the experiment, driving abilities of visually impaired people will be compared to a normally sighted control group. Results will lead to recommendations for the use of slow motorized vehicles and will lead to the development of optimized rehabilitation methods within the group of visually impaired patients.

Ontwikkelingen

Uitbreiden van de rijsimulator met een physics-engine

Voor dit onderzoek was het noodzakelijk om tot op enkele centimeters nauwkeurig afstanden tot obstakels te kunnen meten en botsingen te kunnen registreren. Om dit mogelijk te maken heb ik de bullet physics engine geïntegreerd met de rijsimulator tot een nieuwe module, genaamd STPhysics. Deze bezit een geometrische beschrijving van alle noodzakelijke objecten in de rijsimulator. Bestaande grafische objecten die getekend worden in de wereld, worden vervolgens voorzien van een vereenvoudigde geometrische 'huls'.

De geometrische huls wordt in de physics-engine gebruikt voor botsdetectie en wordt eventueel voortbewogen vanuit het bestaande verkeersmodel, zoals bijvoorbeeld de huls van een auto of van een voetganger.

Afstandsmeting en collision-detection

Om afstanden te kunnen meten en botsingen te kunnen detecteren, is de scootmobiel in de physics-engine voorzien van een uien-schil. De schillen reiken tot 5 meter buiten het scootmobiel. Als een obstakel zich binnen de uien-ring bevindt, dan wordt bepaald wat de meest binnenste ring is die wordt geraakt.

Time-to-Collision-meting

Naast dat de afstand tot objecten wordt gemeten, wordt ook een Time-to-Collision(TTC)-meting met obstakels gemaakt. Een TTC is afhankelijk van de snelheid en de rijrichting van de scootmobiel ten opzichte van obstakels. Rijdt de scootmobiel bijvoorbeeld met een snelheid van 1 (m/s) recht vooruit, dan zal een vast obstakel dat 4 meter vooruit ligt, over precies 4 seconden geraakt gaan worden. De TTC-meting is een voorspeller van mogelijke toekomstige botsingen met obstakels. De TTC is in sterke mate een indicatie of en wanneer obstakels gezien zijn, danwel of obstakels op een veilige afstand worden omzeild.

Voor het meten van de TTC is elk dynamisch object (auto's, voetgangers, fietsers) in de physics-engine voorzien van een z.g.n. slurf. De slurf bestaat uit een aantal segmenten. De kop van de slurf is de plek waar de voorkant van de scootmobiel zal zijn over 5 seconden, gegeven de huidige snelheid en rijrichting. Een segement halverwege de slurf representeert de lokatie van de voorkant over 2.5 seconden, etc. Hoe sneller gereden wordt, hoe langer de slurf zich uitrekt.

Doormiddel van deze slurven kan tussen bewegende objecten onderling bekeken worden of zij in de nabije toekomst op de zelfde plek zijn en dus in botsing zullen komen. Onderstaande afbeelding toont een moment waarop de scootmobiel (onder) aanrijdt op een kruising, waarbij links een auto en rechts een fietser aan komen rijden.

Stuurkoppeling en force-feedback

De scootmobiel in de simulator wordt door patienten voor rijtests ook op de straat buiten gebruikt. De koppeling met de simulator is dus niet permanent en moet eenvoudig los- en aangekoppeld kunnen worden. De gashendel en rem zijn elektronisch uit te lezen via een USB interface. Het uitlezen van de stuurhoek en het het terugkoppelen van force feedback op het stuur wordt geregeld door een zelf-ontwikkeld stuurplatform met draaiplateau, waarop het voorwiel wordt geplaatst.

Registratie van de hoofdbewegingen

De 3D werelden

Verschillende typen obstakels: klein, groot, contrastarm, contrastrijk, beweging van opzij, beweging van voren. False positives.

Data