无手躯干控制的球形机器人轮椅驾驶

一种名为PURE（个性化独特滚动体验）的新型轮椅已被开发，用于手动轮椅用户（mWCUs），采用无手（HF）倾斜转向控制。PURE解决了当前轮椅的局限性，例如无法将双手用于生活体验而非推进，以及电动轮椅笨重庞大。PURE使用基于球形的机器人（ballbot）驱动系统，提供紧凑的自平衡设备，并具有全向移动能力的额外优势。一个定制的传感器系统将骑手躯干运动转换为方向和速度命令来控制PURE，这在骑手躯干运动范围很小的情况下特别有用。我们探索了PURE的HF控制是否与传统 joystick（JS）人机接口一样有效，以及躯干运动可能减少的mWCUs是否与健全用户（ABUs）表现一样。二十名测试参与者（10名mWCUs，10名ABUs）接受培训并被测试驾驶PURE穿过模拟室内环境的赛道。每位参与者都为HF和JS控制调整了个人灵敏度设置。重复测量多变量方差分析测试表明，有效性（碰撞次数）、效率（完成时间）、舒适性（NASA TLX评分除体力需求外）和鲁棒性（性能指数）在HF和JS控制以及mWCUs和ABUs之间的所有部分都相似。这些结果表明，PURE提供了一种有效控制这种新型全向轮椅的方法，只需使用躯干运动（包括小幅运动），使骑手移动时双手可以用于其他任务。