Badawczo-szkoleniowy symulator samochodu o masie do 3,5 tony do badania urządzeń wspomagających kierowanie pojazdem przez osoby z wybranymi niepełnosprawnościami ruchowymi lub ubytkiem słuchu

Celem zadania było opracowanie nowych narzędzi wspomagających zapobieganie wykluczeniu społecznemu osób z niepełnosprawnościami (dysfunkcja narządu ruchu i/lub ubytek słuchu), o zróżnicowanej etiologii, zarówno wrodzonymi jak i nabytymi.
 

Opracowane narzędzie to symulator jazdy samochodem dedykowany osobom niepełnosprawnym. Symulator ten umożliwia testowanie oprzyrządowania wspomagającego osoby z dysfunkcjami  narządu ruchu lub z ubytkiem słuchu. Składa się z uproszczonego kokpitu samochodu wyposażonego w wybrane urządzenia adaptacyjne umożliwiające osobom z niepełnosprawnościami prowadzenie „wirtualnego” samochodu. Jest to samochód w klasie do 3,5 tony dmc typu minivan z automatyczną skrzynią biegów. W celu zwiększenia realizmu symulacji kokpit umieszczono na ruchomej platformie o 6-u stopniach swobody. Symulacja jazdy może odbywać się z wykorzystaniem gogli - stereoskopowych okularów projekcyjnych (ang. Head Mounted Display) lub projekcji ekranowej wykorzystującej trzy ekrany. Opracowana aplikacja symulatora zawiera wirtualne środowisko, które umożliwia jazdę drogami w terenie miejskim oraz niezabudowanym, wyposażone w różnego typu drogi, sygnalizację świetlną, autonomicznie poruszające się samochody oraz awatary ludzi. Osoby na wózkach inwalidzkich mają możliwość skorzystania z symulatora dzięki dedykowanemu do ich potrzeb podestowi.
 

W ramach 1. etapu zadania dokonano przeglądu literatury pod kątem symulatorów jazdy oraz symulatorów jazdy przeznaczonych dla grupy osób z niepełnosprawnością ruchową. Określono założenia dotyczące budowanej platformy o sześciu stopniach swobody, opracowano jej schemat kinematyczny. Dokonano doboru napędu budowanej platformy, opracowano model trójwymiarowy platformy o nośności co najmniej 200 kg. Przygotowano rysunki techniczne elementów konstrukcyjnych platformy. Opracowano projekt uproszczonego kokpitu samochodu oraz podestu umożliwiającego przesiadanie się osoby z wózka inwalidzkiego do kokpitu symulatora. Dodatkowo zostały wybrane narzędzia badawcze do oceny budowanego symulatora jazdy. Przygotowano założenia dotyczące symulatora samochodu osobowego/mini van (o dmc < 3,5 t) wykorzystującego ruchomą platformę wyposażoną w pełni funkcjonalną uproszczoną wersję kokpitu samochodu z dobranym oprzyrządowaniem adaptacyjnym do potrzeb osób niepełnosprawnych ruchowo. Opracowano założenia dotyczące stosowanego oprogramowania, możliwości wirtualnego modelu samochodu.
 

W ramach 2. etapu zadania wykonano przegląd usług firm realizujących dostosowania samochodu do potrzeb osób z niepełnosprawnością ruchową, wprowadzono modyfikację w projekcie platformy ruchomej o 6-u stopniach swobody, wykonano obróbkę niezbędnych elementów konstrukcyjnych, dokonano złożenia konstrukcji platformy, opracowano sterownik i skrypt kontrolujący jej ruch. Dodatkowo przygotowano kokpit symulatora uzupełnionego o wybrane urządzenia adaptacyjne, opracowano modele środowiska wirtualnego symulatora jazdy, opracowano model symulowanego samochodu, dobrano parametry modelu jazdy samochodem oraz opracowano skrypty autonomicznych zachowań wybranych obiektów aplikacji symulatora. Ponadto przygotowano układ projekcji obrazu symulatora oraz przeprowadzono wstępne testy funkcjonalne symulatora weryfikujące poprawne działanie poszczególnych podsystemów symulatora (platforma ruchoma wraz ze sterownikiem, moduł zbierania danych z elementów interfejsu człowiek-symulator, moduł wyświetlania obrazu za pomocą HMD, moduł wyświetlania obrazu na ekranach, moduł śledzenia ruchu typu motion capture, oprogramowanie do przygotowania obrazu wirtualnego środowiska, wraz z wtyczkami wspomagającymi zbieranie danych z poszczególnych podsystemów).

W ramach 3. etapu uzupełniono wyposażenie kokpitu symulatora w dodatkowe elementy adaptacyjne, wprowadzono modyfikacje optymalizujące płynne działanie aplikacji symulatora, opracowano nowy sterownik kontroli ruchu platformy oraz dokonano końcowej integracji podsystemów symulatora. Następnie po uzyskaniu pozytywnej opinii komisji etyki i bioetyki nt. badań przeprowadzono testy symulatora z udziałem 24 ochotników, w tym 12 osób z dysfunkcją kończyn dolnych i górnych oraz 12 osób pełnosprawnych.
 

Rys. 1 Stanowisko badawcze do testowania urządzeń umożliwiających osobom z dysfunkcją ruchową kończyny górnej lub dolnej oraz ubytkiem słuchu kierowanie wirtualnym samochodem. 1) obraz wyświetlany na trzech ekranach, 2) obraz wyświetlany z wykorzystaniem gogli rzeczywistości wirtualnej, 3) kokpit kierowcy wraz z oprzyrządowaniem dedykowanym osobom niepełnosprawnym, 4) ruchoma platforma o 6-u stopniach swobody, 5) podest