Application of human machine interface research in powered wheelchair

Há uma parcela da população que, por possuir severas limitações físicas e motoras, é inapta a utilizar cadeiras de rodas convencionais, manuais ou elétricas, bem como dispositivos de interface que não consideram as suas características particulares. Deste modo, este trabalho possui foco no desenvolvimento de interfaces e sistemas de navegação para cadeiras de rodas, provendo soluções para a inclusão deste grupo de usuários. Para isto, a revisão bibliográfica envolve três aspectos: as interfaces para usuários, os sistemas de navegação e a integração entre ambos. Primeiramente localiza-se a interface como parte da relação entre usuário e tarefa, para posteriormente restringir-se a interfaces para portadores de severas limitações físicas. Reconhecendo que determinados tipos de limitações de usuários demandam sistemas de navegação, estes são descritos na forma de exemplos de implementações. A revisão bibliográfica conclui com a descrição de métodos para a integração entre interface, navegação e controle da cadeira de rodas. Com base nesta pesquisa bibliográfica, desenvolveu-se um protocolo de integração e três tipos interfaces: controle de voz, filtragem do sinal de joystick para usuários com dificuldade em posicionar a mão, e controle por contrações musculares. A interface de reconhecimento de voz permitiu obter dois protótipos: um primeiro que utiliza um software comercial e um segundo em microcontrolador. A interface de filtragem do sinal do joystick foi prototipada virtualmente, demonstrando a resposta deste filtro a diferentes distúrbios. A interface que utiliza controle por contrações musculares foi implementada em protótipo funcional, por meio de um microcontrolador, e modularizada por meio do protocolo de integração desenvolvido. Este protocolo de integração foi testado em um kit de motorização com os módulos joystick, interface por contrações musculares e sonar, permitindo alternar, remover e inserir módulos sem a necessidade de reprogramaçãoThere is a part of population, with physical impairment, that cannot use conventional manual or powered wheelchair and kinds of interface with do not consider they own characteristics. To solve this problem, this work does a bibliographic review on wheelchair interfaces and navigation support, alloying development on solutions for inclusion of this users group. The bibliographic review embraces three aspects: interfaces and users, navigation support systems, and integration between navigation and interfaces. The first chapter, interfaces and users, localizes the interface as an medium between user and task, allowing to be more focused on next chapter: interfaces for wheelchair uses with severe impairment level. Recognizing about in some kind?s of user impairment levels an adequate interface is not enough, navigation support systems are described. The bibliographic review concludes with a description about integration methods for interfaces, navigation support and wheelchair control. Based on this bibliographic review, an integration protocol and three interfaces have developed: voice control, joystick filtering for users with difficult on hand positioning, and muscular contraction control. The voice recognition interface allows creating two prototypes: one with commercial software, and a second using embedded microcontroller on wheelchair. The joystick filtering interface was virtually prototyped allowing response tests for different noisy sources. The muscular contraction interface has implemented as functional prototyping, by a microcontroller, and modularized by the developed modularization protocol. This protocol has tested in a wheelchair motorization kit with joystick, muscular contraction interface and auxiliary sonar modules, allowing inserting or removing then without any reprogramming need