وقتی مهندسی کنترل ویلچر براند

ویلچرها را می‌توان رایج‌ترین وسیله توانبخشی برای معلولانی به شمار آورد که از نارسائی‌های ناشی از فلج مغزی، آسیب شدید ستون‌فقرات و نخاع و عدم کارکرد صحیح ماهیچه‌ها رنج می‌برند، به‌ شمار آورد. به تنهائی در کشور آمریکا، بیش از ۲۰ هزار نفر از ویلچرهای خودکار (EPWs) به‌عنوان اولین و اصلی‌ترین وسیله متحرک خود کمک می‌گیرند.
گرچه طی ۲۰ سال گذشته، در زمینه طراحی ویلچرهای خودکار پیشرفت‌های زیادی صورت گرفت است. ولی از اوایل دهه ۸۰ تاکنون در الگوریتم‌های کنترلی که برای هدایت این ویلچرها به‌کار می‌روند، تغییرات زیادی صورت نگرفته است. وضعیت کنونی فن‌آوری کنترل ویلچرهای خودکار، پویائی و راحتی کافی را برای کاربران این ویلچرها فراهم نمی‌کند، خصوصاً در مواردی که شرایط محیطی نامساعد باشد، این مشکل به‌وضوح احساس می‌شوند. در این مقاله سعی شده است روی مواردی چون کنترل سرعت، کنترل توقف، کنترل پایداری، کنترل کشش و هدایت ویلچر و پیشرفت‌هائی که تاکنون حاصل شده است، بررسی اجمالی صورت گیرد.
در دهه ۱۹۵۰، اولین نسل از ویلچرهای الکتریکی به مفهوم تجاری آن وارد بازار شد. در اواسط دهه ۱۹۷۰، با ظهور میکروپروسسورهای تک‌تراشه‌ای، تحولی در کنترل ویلچرهای خودکار و ارتقاء قابلیت هدایت و ایمنی آنها به‌وجود آمد. به منظور تهیه معیاری در خصوص مشخصه‌های عملکردی و ایمنی ویلچرهای خودکار، مؤسسه استاندارهای ملی آمریکا (ANSI)، به همراه جامعه مهندسی توانبخشی و فن‌آوری‌های کمکی آمریکای شمالی (RESNA)، استانداردی را برای ویلچرهای خودکار تهیه کردند که براساس علائمی چون زاویه عدم پایداری استاتیک، فاصله متوقف شدن در اثر ترمز، مصرف انرژی، رد موانع و دیگر پاسخ‌های عملکردی به یک بازی آزمایشی خاص، به کاربران امکان می‌داد تا ویلچر مناسب را برای رفع احتیاجات خود انتخاب کنند (روش تست ویلچر و اسباب مورد نیاز آن در استانداردهای ISO ۷۱۷۶-۱۴ و ISO ۷۱۷۶-۲۱ به‌طور خاص توضیح داده شده است).
سیستم پیش‌ران ویلچرهای خودکار معمولاً شامل دو موتور و یک مجموعه راە‌انداز مکانیکی شامل چرخ‌دنده‌ها، تسمه‌ها و سایر ادواتی است که موتور را با چرخ‌ها کوپل می‌کند. ویلچرها معمولاً از دو موتور DC آهن‌ربای دائم (PMDC)، همراه با دو منبع باتری ۱۲ ولت (که ۲۴ ولت DC را فراهم می‌کنند)، بهره می‌برند. موتورهای PM، دارای پروفایل گشتاور سرعت خطی هستند و این امر کنترل آنها را ساده می‌کند. یک مبدل DC-DC که قطار پالس‌دهی با فرکانس بالا را برای هر موتور فراهم می‌کند و باعث خاموش و روشن شدن متناسب هر موتور می‌شود، راه‌اندازی الکتریکی موتورها را برعهده دارد. بدین ترتیب، سرعت و گشتاور تولیدی توسط هر موتور، به‌صورت مدولاسیون عرض پالس (PWM)، کنترل می‌شود. رله‌های حالت جامد نیز برای سوئیچ کردن پلاریته ولتاژ به منظور تغییر جهت چرخش موتورها به‌کار گرفته می‌شوند.
می‌توان گفت پیگیری سرعت مطلوب، اصلی‌ترین هدف یک سیستم کنترل ویلچر است که هدف آن تنظیم سرعت ویلچر به منظور اجراء صحیح زمان‌های وارد شده توسط کاربر و ایجاد راحتی وی است.
برخی ویلچرها به سیستم تشخیص خودکار موانع نیز مجهز هستند. در بررسی اخیری که از ۲۰۰ متخصص امور بالینی صورت گرفته است، اکثر آنها به عدم توانائی و مشکلات کاربران در جهت کنترل ویلچرها اشاره داشته‌اند. براساس این تحقیق، بیش از نیمی از کاربران قادر به استفاده از روش‌های سنتی کنترل ویلچر نبوده و به استفاده از سیستم هدایت خودکار روی آورده‌اند.
سیستم کنترل الکتریکی می‌تواند برای چرخ‌های عقب، میانی یا چرخ‌های جلو مورد استفاده قرار گیرد. اگر چه این سیستم‌ها از نظر دینامیک و سخت‌افزار به‌طور قابل ملاحظه‌ای متفاوت هستند، ولی نرم‌افزارهای کنترلی مشابهی دارند. بیشتر سیستم‌های کنترل، به کاربر اجازه می‌دهد پارامترهائی نظیر حداکثر سرعت و حدود شتاب‌های رانشی و ترمز را معین کند. این حد از تنظیمات دستی، بیشتر نیازهای یک کاربر ماهر را در غالب شرایط فراهم می‌کند. کاربران با مهارت کم‌تر نیز با استفاده از این تنظیمات در سطوح خشک یکنواخت و با موانع کم، قادر به رفع نیازهای خود هستند. با این‌حال باید توجه داشت اکثر کاربران در استفاده از ویلچرهای خودکار در محیط‌های بیرونی با مشکل مواجه هستند، خصوصاً این‌که این محیط‌ها دارای شرایطی مانند جو نامناسب یا زمین هموار و شیب‌دار باشند. کاربرانی با معلولیت‌های شدید ذهنی و فیزیکی، حتی در استفاده از ویلچرهای خودکار در برخی محیط‌های خانگی نیز دچار مشکل می‌شوند.
درصد بالائی از مشکلات ایجاد شده در ویلچرهای خودکار، مستقیماً به عملکرد سیستم‌های کنترل آنها مربوط می‌شود. در تحقیقی که روی ۱۱۳ کاربر ویلچر خودکار صورت گرفت، ۳۹ درصد آنان به خرابی ادوات ویلچر در حین استفاده اشاره کردند. این ۵۳ خرابی که توسط ۴۴ کاربر گزارش شد، شامل یک خرابی چرخ، ۲۲ اختلال در عملکرد سیستم کنترلی، ده خرابی بدنه، هفت خرابی سیستم راه‌انداز، ده خرابی زیرپائی، یک محور چرخ عقب و دو مورد خرابی‌های متفرقه بود. تعمیر ویلچرهای خودکار معمولاً در محل مقدور نبوده و ویلچر باید به کارخانه سازنده منتقل شود. لذا بعضی از کاربران برای گریز از مشکلات احتمالی در خلال طولانی بودن فرآیند تعمیر، به تعویض ویلچر روی می‌آورند. هزینه نگهداری ویلچرهای خودکار برای یک دوره ۵ ساله در حدود ۱۰۰۰ دلار است. با توجه به موارد مذکور و توجه به این نکته که درصد بالائی از خرابی ویلچرهای خودکار از ضعف الگوریتم کنترلی ناشی می‌شود. لزوم توجه بیشتر سازندگان این ویلچرها به بازنگری در سیستم کنترلی، امری بدیهی به‌نظر می‌رسد.
● کنترل سرعت
سرعت، رایج‌ترین کمیتی است که در ویلچرهای خودکار مورد کنترل قرار می‌گیرد. پس از اینکه کاربر از طریق دسته یا اینترفیس‌های دیگر، فرمان لازم را براساس درک خود از موقعیت و سرعت به ویلچر اعمال کرد، کنترل کننده با تنظیم ولتار DC اعمالی به موتور (معمولاً از طریق مدولاسیون پهنای پالس)، سرعت موتور را در جهت رسیدن به سرعت مطلوبی تغییر می‌دهد. الگوریتم‌های کنترلی معمولاً از اصول ردیابی استفاده می‌کنند. بدین معنی‌که کاربر، پروفایل‌های خاصی را انتخاب کرده و کنترل‌کننده، به‌رغم تغییر شیب و جنس سطح، سرعت ویلچر را در جهت تعقیب پروفایل مطلوب هدایت می‌کنند.
از رایج‌ترین روش‌های مورد استفاده جهت کنترل سرعت ویلچر، می‌توان به روش‌های GFD , PID , PI و لیاپانوف اشاره کرد. در روش‌های PID , PI با فرض اینکه تابع تبدیل حلقه باز ویلچر مشخص است، بلوکی شامل یک ضریب ثابت، یک انتگرال‌گیر و یا مشتق‌گیر (در مورد روش PI از مشتق‌گیر استفاده نمی‌شود)، در دیاگرام حلقه بسته سیستم اضافه می‌شود تا موقعیت قطب‌های حلقه بسته را به دلخواه سیستم کنترلی تنظیم کند. ضعف مدل PI و PID در مورد سیستم‌های پیچیده‌ای است که تابع تبدیل سیستم به‌طور دقیق مشخص نیست. در مورد این سیستم‌ها باید از روش‌های تجربی برای تنظیم ضرایب بهره‌ برد. روش GFD براساس تئوری براساس تئوری‌های پیشگیری خاکستری و منطق فازی برای کنترل هوشمند و تطبیقی ویلچرهای خودکار ارائه می‌شود. از طریق سنسورهای onboard، شامل یک پرگار الکتریکی و یک کدگذار برای هر چرخ، کنترل‌کننده قادر به برآورد حرکت ویلچر است. الگوریتم GFD سپس پارامترهای مدل را به منظور تقریب دینامیک سیستم مشخص می‌کند. می‌توان گفت ویژگی این الگوریتم، همین تقریب دینامیک سیستم به‌رغم تغییر شرایط محیطی است. روش کنترل تطبیقی مدل مرجع لیاپانوف، از قوی‌ترین روش‌های کنترلی است که تنها با داشتن تقریبی از مرتبه سیستم، می‌تواند خروجی سیستم را به سمت نمودار مطلوب مورد نظر سوق دهد. از آنجا که در ویلچرهای خودکار، به‌دلیل تغییرات شرایط محیطی مانند اصطکاک، شیب، دست‌انداز، تغییر اندازه، جهت بردار وزن مشخص و فرسایش، اجزاء تابع تبدیل حلقه باز سیستم دائماً در حال تغییر است، نیاز به روشی همانند روش لیاپانوف که حداقل وابستگی را نسبت به تغییرات قطب‌های سیستم یا همان ضرایب تابع تبدیل ویلچر داشته باشد، احساس می‌شود. اساس روش لیاپانوف، انتخاب تابعی از خطای بین خروجی واقعی و خروجی مطلوب است، به‌نحوی که بیانگر انرژی سیستم باشد. در ادامه سعی می‌شود متغیرهای کنترل‌کننده در جهت عکس تغییرات تابع لیاپانوف تغییر کند. بدین ترتیب سیستم همواره به سمت پائین‌ترین مقدار انرژی و بیشترین پایداری در حرکت است.
پس از وارد شدن جهت و سرعت حرکت از طریق کاربر، در سیستم‌های کنترلی ویلچرهای خودکار، کنترل‌کننده خروجی مطلوب را از نمودار مدل خوانده و براساس جهت و سرعت واقعی که اطلاعات مربوط به آن‌را از طریق فیدبک دریافت می‌کند، قطب‌های حلقه بسته سیستم را به‌گونه‌ای تغییر می‌دهد که خروجی در جهت رسیدن به خروجی مطلوب حرکت کند. سیستم‌های تطبیقی علاوه بر بلوک‌های تشریح شده، دارای بلوکی برای تنظیم پارامترهای کنترل‌کننده براساس تغییر شرایط محیطی و خصوصیات سیستم است.● سیستم کنترل اصطکاک
کنترل اصطکاک، بخش فنی ویژه‌ای است که در صنایع خودروسازی به‌کار می‌رود. هنگامی‌که خودرو از حالت ایست کامل شروع به شتاب گرفتن می‌کند یا هنگامی‌که برای سبقت از خودروئی دیگر، در سطح لغزان نیزا به شتاب بالائی دارد، سیستم کنترل اصطکاک با متوقف کردن گردش چرخ‌ها، از حداکثر اصطکاک موجود بین چرخ‌ها و سطح، اطمینان حاصل می‌کند. کنترل اصطکاک می‌تواند برای بهبود ایمنی در ویلچرهای خودکار به‌کار می‌رود. تایرهای ولیچر، تنها قسمتی از این وسیله هستند که با زمین تماس دارند و هرگونه کاهش اصطکاک بین آنها و زمین، ممکن است منجر به عواقب شدیدی شود. ویلچرهای خودکار معمولاً با حرکت بر روی مقدار کمی برف، به دام می‌افتند و کاربران در استفاده از ویلچر در سطوح ماسه‌ای یا پوشیده از علف با مشکل مواجه می‌شوند. در حال حاضر، بعضی سازندگان ویلچر که از سیستم رانش چهارچرخه بهره می‌برند، با استفاده از روش‌هائی مانند چرخ اضافی زیرصندلی یا موتوری که در سطوح ناهموار به کمک ویلچر می‌آید، تا حدودی مشکل اصطکاک را حل کرده‌اند. ولی در مورد ویلچرهای با سیستم رانش دوچرخه ـ که درصد زیادی از ویلچرهای خودکار را تشکیل می‌دهند ـ هنوز راه‌حلی برای رفع مشکل هدایت ویلچر در سطوح غیرایده‌آل ارائه نشده است. شاید بتوان با نگاهی دقیق‌تر به صنایع خودروسازی، از طرح سیستم کنترلی لغزش آنها برای ویلچرهای خودکار الهام گرفت. به تازگی محققان صنعت خودرو، سیستم نیرومندی را برای کنترل اصطکاک خودرو ارائه داده‌اند که شتاب‌گیری و ترمز بدون لغزش را در بر دارد. این سیستم از فیدبکی غیرخطی که مجهز به کنترل‌کننده‌ای با ساختار قابل تغییر است، بهره می‌برد.
روش دیگر، سرعت بیش از حد چرخ را هنگامی‌که ویلچر در موانع خاکی گیر افتاده و چرخ‌ها به‌طور هرز به گردش خود ادامه می‌دهند، محدود می‌کند. به این‌صورت که وقتی سرعت ویلچر با سرعت چرخ‌ها اختلاف دارد، سیستم کنترل اصطکاک وارد عمل می‌شود. واضح است که می‌توان از ایده‌های صنعت خودرو به‌نحو مؤثری در زمینه ویلچرهای خودکار استفاده کرد.
● سیستم کنترل تعلیق
کاربران ویلچر به‌طور متناوب با موانعی همانند دست‌انداز، لبه پیاده‌رو یا سطوح ناهموار روبه‌رو می‌شوند. ویلچرهائی که به سیستم کنترل تعلیق مجهز نباشند، کاربران خود را در معرض شوک‌ها و لرزش‌های شدید قرار می‌دهند. این شوک‌ها و لرزش‌ها می‌تواند منجر به آسیب‌های فیزیکی و ذهنی کاربر شود و وضعیت پزشکی او را وخیم‌تر از قبل کند. وظیفه سیستم تعلیق در واقع تسکین این‌گونه شوک‌ها است. سازمان استاندارد جهانی (ISO) به همراه مؤسسه استانداردهای ملی آمریکا (ANSI)، استانداردی را برای اندازه‌گیری ارتعاش کل بدن تدوین کرده‌اند. این استاندارد، شامل اندازه و زمان ارتعاشاتی است که برای بدن مضر است. در عین حال بحث‌هائی نیز درباره بعضی اثرات فیزیکی ناشی از ارتعاش تمام بدن مطرح شده است. اخیراً برخی از سازندگان ویلچرهای خودکار، سیستم‌های کنترل تعلیق Passive را برروی سیستم‌های خود اضافه کرده‌اند. در فرکانس طبیعی بدن انسان (۴-۱۵Hz)، افزودن دسته‌ای از چرخ‌های تعلیق در زیر صندلی، می‌تواند منجر به کاهش نرخ ارتعاشات منتقل شده به کاربر در ویلچرهای معمولی (غیرخودکار) شود. سیستم‌های تعلیق active که هم‌اکنون توجه بسیاری از صنعت‌گران خودرو را به‌خود جلب کرده، توانائی انطباق پیوسته با شرایط گوناگون محیطی را دارد. این امر از نمایش پیوسته و تنظیم پارامترهای مؤثر بر سیستم تعلیق ناشی می‌شود.
● سیستم کنترل پایداری
طبق مطالعات صورت گرفته، تنها در سال ۱۹۹۹، ۸۵۰۰۰ حادثه مربوط به ویلچر روی داده که این نرخ هر ساله در حال افزایش است. این آمار حدود ۳/۴ درصد از جمعیت کاربران ویلچر را در بر می‌گیرد. بین سال‌های ۱۹۷۳ تا ۱۹۸۷، ۷۷۰ مرگ مربوط به ویلچر به کمیته ایمنی محصولات آمریکا (USCPSC) گزارش شد که ۴/۷۷ درصد آنها مربوط به واژگونی ویلچر بود. همچنین از ۲۰۶۶ حادثه ویلچر که بین سال‌های ۱۹۸۶ تا ۱۹۹۰ به USCPSC گزارش شد، ۲/۷۳ درصد مربوط به واژگونی ویلچر بود. در ادامه به‌دلایل گوناگونی در ویلچرها اشاره می‌کنیم:
هنگامی‌که سطح زمین، دارای شیب با زاویه‌ای شدید باشد، پایداری استاتیک به مسئله‌ای مهم تبدیل می‌شود. اگر مرکز ثقل ویلچر به اندازه کافی پائین نباشد یا نسبت وزن ویلچر به کاربر نامناسب باشد، امکان واژگونی ویلچر به‌وجود می‌آید. در تست پایداری استاتیک، ویلچر همراه با یک‌بار تصنعی، روی یک سطح قابل انحراف قرار گرفته و در جهات مختلف کج می‌شود. بدین ترتیب زاویه انحرافی که در آن چرخ‌های ویلچر به‌دلیل اصکاک ناکافی شروع به لغزیدن کرده یا ویلچر شروع به واژگون شدن کند، به‌عنوان حد پایداری استخراج می‌شود. تست پایداری دینامیک نیز وضعیت مشابهی دارد، با این تفاوت که ویلچر در حین شتاب گرفتن یا ترمز کردن مورد آزمایش قرار می‌گیرد. نتایج آزمایشات استاتیک و دینامیک نشان می‌دهد که افزایش فاصله بین‌محور چرخ‌ها و پائین‌تر آوردن ارتفاع مرکز ثقل، به‌نحو مؤثری ایمنی در برابر واژگون شدن ویلچر را افزایش می‌دهد. همچنین حرکت شخص که منجر به انتقال مرکز ثقل او نسبت به شاسی ویلچر می‌شود، عامل مهمی در جبران ناهمواری‌ها و شیب زمین است.
در عین حال، در برخی ویلچرها ابزارهائی مانند ضربه‌گیر بادی که دور گردن قرار می‌گیرد و پس از تشخیص واژگون شدن ویلچر یا سقوط شخص از ویلچر به سرعت باد می‌شود، برای کاهش آسیب‌های ناشی از به‌هم خوردن تعادل ویلچر تعبیه شده است.
یکی از خصوصیات جالب مدل‌های جدید، حالت توازن آنها است که با تقلید از مدل توازن انسان، می‌تواند روی دو چرخ حرکت کند. سازوکار توازن بر این اساس است که چرخ‌های عقبی همواره زیر مرکز ثقل قرار گرفته و ویلچر همانند به تعادل رسیدن یک پاندول معکوس، به تعادل برسد. استفاده از مد توازن در این نوع ویلچر به کاربران آن امکان داده است تا توانائی گفت‌وگوی چشم در چشم و مستقیم با همکاران خود داشته و در هنگام خرید، دسترسی به قفسات بالائی برای آنها امکان‌پذیر باشد.
● سیستم صعود از پله
پله‌ها موانع روزمره و صعب‌العبوری برای کاربران ویلچر به شمار می‌آیند. تاکنون چندین سیستم حرکتی برای صعود از پله و در عین حال، حفظ تعادل ویلچر در تمام طول فرآیند صعود ارائه شده است. در حال حاضر، FDA این ابزارهای صعود از پله را جزء تجهیزات ریسک بالای کلاس III محسوب می‌کند. طبق تعریف، تجهیزات ریسک بالای کلاس III، ابزارهای پشتیبانی کننده و تقویت‌کننده حیات هستند که در بدن انسان کاشته یا او را در معرض ریسک غیرمعقولی منجر به جراحت یا بیماری قرار می‌دهند. این رده‌بندی، توجه مضاعف به مسئله ایمنی ویلچر را در صعود از پله اجتناب‌ناپذیر می‌کند. به‌علاوه، حفظ زاویه‌ای ثابت بین صندلی کاربر و سطح زمین، برای جلوگیری از سقوط شخص ضروری به‌نظر می‌رسد. در استاندارد ISO۷۱۷۶-۲۴، ملزومات و روش تست تجهیزات صعود از پلکان توضیح داده شده است. دو گونه اصلی سازوکارهای صعود از پله، براساس تنظیم محور مجموعه چرخ‌ها و براساس ردیابی عمل می‌کنند.
برای مثال، برخی از سیستم‌ها از دو مجموعه چرخ برای صعود کمک می‌گیرد. اصول عملکرد چنین سیستمی تغییرمحور چرخ‌ها براساس محل قرارگیری مرکز ثقل است. سیستم تلاش می‌کند مرکز ثقل را بالای محور چرخی که در تماس با زمین است و بین چرخ‌های جلو و عقب در تمام زمان‌ها حفظ کند. در این صعود، دسته حرکتی غیرفعال می‌شود تا انحرافات غیرضروری ویلچرها را حذف کند. کاربر می‌تواند با تغییر جهت تکیه خود به جلو یا عقب که منجر به انتقال مرکز ثقل می‌شود، جهت حرکت ویلچر را برای بالا رفتن یا پائین آمدن از پله تغییر دهد. سیستم کنترل، ویلچر را چندثانیه روی هر پله نگاه می‌دارد و سپس به مجموعه چرخ بعدی اجازه فعالیت می‌دهد. به این ترتیب از سرعت گرفتن ناخواسته ویلچر روی پله جلوگیری می‌شود.
مزیت اصلی سیستم‌هائی که براساس ردیابی عمل می‌کنند، سادگی کنترل و توانائی و قدرت عملکرد آنها در پله‌های نامنظم است. در عین حال، اعمال فشار بالا به لبه پله‌ها، نقطه ضعف این‌گونه روش‌ها محسوب می‌شود. در این سیستم‌ها، یک شیب‌سنج مرتباً فیدبک لازم را به سیستم منتقل کرده و دو یا چند بخش ردیاب که در قسمت‌های مختلف ویلچر قرار دارند، حرکت ویلچر را تنظیم می‌کنند.
علاوه بر این دو نوع کلی، مدل‌های دیگری مانند سیستم هیدرولیک، برای صعود از پله در بازار موجود است که درصد کمی از ویلچرهای صعودکننده را تشکیل می‌دهند.
● سیستم هدایت خودکار ویلچر
با در نظر گرفتن جمعیت زیادی از کاربران که به‌دلیل معلولیت شدید ذهنی و جسمی قادر به هدایت ویلچر نیستند، محققان درصدد ساخت ویلچرهائی با سیستم هدایت خودکار برآمده‌اند. اصولاً ایده‌ اصلی ویلچرهای هوشمند، به حداقل رساندن تعامل میان کاربر و ویلچر است تا قابلیت استفاده از آن‌را برای مجموعه وسیع‌تری از کاربران فراهم کند. به‌طور کلی، یک ویلچر با سیستم هدایت خودکار از ارتقاء سیستم پردازی و کامپیوتری و افزودن سنسورهائی به ویلچر خودکار معمولی یا با استفاده از روبات‌های کنترل از راه دور (با یک صندلی الحاقی) حاصل می‌شود. واحد محلی‌سازی، موقعیت ویلچر را نسبت به محل شروع حرکت تخمین می‌زند. سنسورها فاصله موانع را اندازه گرفته و هدایت ویلچر از طریق واسطه‌ای که میان کاربر و واحد هدایت براساس پروتکل پیش‌بینی برقرار می‌شود، انجام می‌گیرد. واحد هدایت در واقع متغیرهای کنترلی مورد نیاز را تولید کرده و واحد کنترل این متغیرهای کنترلی را به متغیرهائی قابل فهم برای موتور (مانند PWM) تبدیل می‌کند. پروتکل استاندارد ارتباط میان کاربر و واحد هدایت، M۳۵ است.
تاکنون طرح‌های متنوعی برای کم کردن واسطه میان کاربر و واحد هدایت ارائه شده است که از این دسته می‌توان به فرمان گفتن ویلچر از سیگنال‌های EMG گردن، مثانه، صورت یا سیگنال‌های EOG اشاره کرد. در اینجا ذکر این نکته ضروری است که مبحث هدایت خودکار ویلچر و ویلچرهای هوشمند، نیاز به مقدمات زیادی دارد که در این مقاله، امکان تشریح آنها وجود ندارد.
● نگاهی به آینده ویلچرهای خودکار
توسعه ویلچرهای خودکار در آینده می‌تواند الهام گرفته از طرز حرکت حشرات در زمین‌های ناهموار باشد. حیوانات برای پایدارسازی حرکت، نیاز به وارد آوردن نیروئی برای غلبه بر آشفتگی محیط و حفظ سرعت و جهت حرکت نامطلوب دارند. سازوکاری که حشرات سریع از آن برای حرکت استفاده می‌کنند و ساختار جالب تحرک در آنها، می‌تواند الهامی برای سیستم‌های کنترل ویلچر باشد. در حال حاضر، بعضی روبات‌ها با الهام از نور و بیولوژی حشرات ساخته شده‌اند. در عین حال، توسعه روزافزون BCI و پردازش سیگنال EEG، این امید را به‌وجود آورده است که فرمان‌های مغزی را بتوان به‌نوعی به ویلچر منتقل کرد.
● نتیجه‌گیری
در این مقاله سعی شد تا بررسی اجمالی روی سیستم‌های گوناگون کنترلی ویلچر خودکار صورت گیرد. سیستم کنترل سرعت، به‌صورت بالقوه قصد دارد صحت ردیابی پروفایل سرعت مطلوب را در حضور اغتشاشات خارجی افزایش دهد. سیستم کنترل اصطکاک، برای کمک به حرکت ویلچر در سطوع غیرایده‌آلی مانند چمن، یخ و سطوح نرم، ضروری به‌نظر می‌رسد. سیستم کنترل تعلیق راحتی و ایمنی کاربران را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. سیستم کنترل پایداری، احتمال واژگون شدن ویلچر را کاهش داده و از بسیاری صدمات مربوط به ویلچر جلوگیری می‌کند. سیستم صعود از پلکان، با وسعت دادن گستره فعالیت‌های کاربران ویلچر، راحتی و رضایت آنها را چه در منزل و چه در محل کار افزایش می‌دهد و در نهایت سیستم هدایت خودکار ویلچر و استفاده از ویلچر و استفاده از ویلچرهای هوشمند، کاربرانی را که دارای معلولیت‌های شدید فیزیکی و ذهنی هستند، قادر به استفاده از ویلچر می‌سازد.

مهندس امین عصاره

منبع : ماهنامه تخصصی مهندسی پزشکی