DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU
INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI
AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE
zapraszają na
publiczą dyskusję nad rozprawą doktorską

mgr inż. Wojciecha Gelmudy
Mobile safety system for the blind
Termin:11 grudnia 2014 roku o godz. 13:00
Miejsce:bud. D-17, sala 1.36,
ul. Kawiory 21, 30-059 Kraków
PROMOTOR:Prof. dr hab. inż. Andrzej Kos, Akademia Górniczo-Hutnicza
RECENZENCI:Prof. dr hab. inż. Andrzej Materka, Politechnika Łódzka
Dr hab. inż. Ryszard Golański, prof. n. AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza
Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać
w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30


Mobile safety system for the blind

mgr inż. Wojciech Gelmuda

Promotor: prof. dr hab. inż. Andrzej Kos (AGH) Dyscyplina: Elektronika

W niniejszej rozprawie doktorskiej zaprojektowano, wykonano i przetestowano mobilny system bezpieczeństwa wspomagający osoby niewidome. Podczas konsultacji z osobami niewidomymi oraz ich nauczycielami ze Specjalnego Ośrodka Szkolno-Wychowawczego dla Osób Niewidomych i Słabowidzących w Krakowie zrodziła się koncepcja stworzenia urządzenia dla osób niewidomych do wykrywania m.in. dziur i uskoków terenu oraz obiektów na wysokości głowy i tułowia. Takie przeszkody są codzienną przyczyną potknięć oraz urazów osób niewidomych w drodze do szkoły czy pracy – zarówno w znanym, jak i nieznanym dla nich terenie. Analiza istniejących rozwiązań wykazała, że nie spełniają one potrzeb osób niewidomych. Opracowane urządzenie wykorzystuje dalmierz na podczerwień do wyznaczenia odległości pomiędzy urządzeniem, a drogą do wykrywania dziur i uskoków terenu. W celu zapewnienia dużego prawdopodobieństwa wykrycia nawet małych, kilkucentymetrowych uskoków, niezbędne okazało się opracowania systemu stabilizacji drgań spowodowanych chodem użytkownika urządzenia. Przy użyciu akcelerometru i żyroskopu oraz filtru Kalmana stworzono i zaimplementowano unikalny, dwustopniowy algorytm stabilizacyjny oparty na punktach zerowej prędkości (Zero Velocity Points – ZVP). Algorytm ten pozwala, niezależnie od wysokości osoby niewidomej oraz różnic w sposobie chodu, na wykrywanie małych uskoków terenu, schodów, itd. Drugim elementem urządzenia jest wielokanałowy dalmierz ultradźwiękowy, opracowany i zastosowany do wykrywania obiektów znajdujących się na wysokości klatki piersiowej i głowy osoby niewidomej. W celu zminiaturyzowania urządzenia końcowego tor przetwarzania sygnałów zaprojektowano tak, aby jeden czujnik był zarówno nadajnikiem, jak i odbiornikiem ultradźwięków. Dzięki zastosowaniu wielu kanałów oraz odpowiedniemu ukierunkowaniu przetworników piezoelektrycznych w obudowie możliwe jest określanie odległości od przeszkód znajdujących się nie tylko przed osobą niewidomą, ale również po jej bokach. Wiele kanałów źródła ultradźwięków pozytywnie wpływają również na zwiększenie prawdopodobieństwa wykrycia przeszkód, których powierzchnia nachylona jest pod dużym kątem w stosunku do kierunku poruszania się użytkownika systemu. Jako interfejs sygnalizujący o wykrytych przeszkodach i zagrożeniach, ich rodzajach i odległości od nich, opracowano 6-punktową bransoletkę wibracyjną. Przy użyciu kilku schematów wibracyjnych oraz wstępnej nauce i przyzwyczajeniu użytkownika do takiego rodzaju komunikacji, możliwe jest przekazywanie wielu informacji o otoczeniu i przeszkodach, przy braku ingerencji w zmysł słuchu, co jest ważne podczas poruszania się osoby niewidomej na zewnątrz. System przetestowano z udziałem osób niewidomych i słabowidzących pod nadzorem nauczycieli ze Specjalnego Ośrodka Szkolno-Wychowawczego dla Osób Niewidomych i Słabowidzących w Krakowie, którzy uczestniczyli również w opracowywaniu scenariuszy testowych oraz doradzali jakie przeszkody z życia codziennego należy uwzględnić. Oprócz pozytywnego wykrywania przeszkód i odpowiedniej reakcji na nie, osoby niewidome dochodziły do interesujących wniosków i nowych zastosowań, np. wykrycie otwartych drzwi czy „wyczuwanie” odległości. Testerzy zwracali również uwagę, że urządzenie jest bardzo łatwe i intuicyjne w użytkowaniu. Za pomocą opracowanego urządzenia osoby niewidome z powodzeniem wykrywały różne przeszkody, takie jak: dziury, schody, ściany, poruszające się osoby, etc. W rozprawie zamieszczono również wyniki badań nad hybrydowym systemem mapowania przestrzeni przy użyciu kamery i dalmierza laserowego oraz systemem nawigacyjnym do lokalizacji ważnych dla osób niewidomych miejsc przy użyciu systemów GPS i GSM.


Dłuższa wersja autoreferatu: AUTOREFERAT


Ważniejsze publikacje doktoranta:

  1. W. Gelmuda, et al., „Electronic Aid System For Blind People.” Electronics World 120.1938 (2014).
  2. W. Gelmuda, A. Kos, „GPS and GSM based points of interest localization system for blind people.” ICWN 2013: proceedings of the 2013 International Conference on Wireless Networks, ISBN10: 1-60132-250-X.
  3. W. Gelmuda, A. Kos, „Multichannel ultrasonic range finder for blind people navigation.” Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences 61.3 (2013): 633-637.
  4. W. Gelmuda, A. Kos, „Designing Low-Power Embedded Systems.” Electronics World 118.1915 (2012): 18-20.
  5. W. Gelmuda, A. Kos, „Device for road holes and obstacles detection.” Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania 53.1 (2012): 19-21.
  6. W. Gelmuda, A. Kos, „Electronic aids for blind people-overview.” Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (2012): 46-49.
  7. W. Gelmuda, A. Kos, „Vibrating bracelet interface for blind people.” Proc. Electrotechnical Institute 59.260 (2012): 199-206.
  8. K. Boroń, W. Gelmuda, A. Kos, „Mobile Safety System for the Blind.” Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania 52.3 (2011): 79-81.
  9. W. Gelmuda, A. Kos, „Photovoltaic power supply for embedded systems.” Electronics World 117.1903 (2011): 16-19.
  10. W. Gelmuda, A. Kos, „Piezoelectric ultrasonic sensors detection capabilities.” Proc. Electrotechnical Institute 57.246 (2010): 133-141.
  11. A. Kos, W. Gelmuda, „Ultrasonic white stick for detecting holes for blind people.” Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania 51.10 (2010): 141-143.
  12. W. Gelmuda, „Zasilacz urządzeń mobilnych: zasilacz z akumulatorem Li-Po i wbudowaną ładowarką.” Elektronika Praktyczna nr 11 (2012): 22-24.
2014/gelmuda/start.txt · ostatnio zmienione: 2014/11/27 11:37 przez Wojciech Gelmuda