Así es CoNav, la revolucionaria silla de ruedas inteligente que reconoce los obstáculos y puede moverse de forma autónoma

Las sillas de rueda son un accesorio que desde hace tiempo en España ha fomentado y ayudado a personas ancianas o con movilidad reducida a desenvolverse de forma más independiente y a realizar actividades que, de otra forma, no podrían. Gracias al avance de la tecnología, estos dispositivos han ido evolucionando, con versiones que se pliegan para llevarlos como equipaje de mano u otros futuristas que se desplazan sin esfuerzo con la inclinación del cuerpo. Pero hasta ahora no se había visto algo como CoNav, una silla de ruedas inteligente que puede desplazarse de forma autónoma y evita obstáculos.

Investigadores de la Universidad de Míchigan, en Estados Unidos, han desarrollado recientemente CoNav, una silla de ruedas inteligente que llega para satisfacer las necesidades de las personas con movilidad reducida y que integra ingeniería electrónica, robótica e inteligencia artificial (IA). Un dispositivo se controla mediante un marco basado en un Sistema Operativo Robótico (ROS, por sus siglas en inglés) que incorpora un algoritmo de navegación de control compartido y que evita obstáculos para ayudar a los usuarios. 

Sus creadores señalan que actualmente las sillas de ruedas, que suelen ayudar a las personas con movilidad reducida tanto en exteriores como en interiores, a menudo no satisfacen las necesidades de los usuarios, a quienes les puede resultar difícil controlarlas. Además, la investigación que existe sobre las sillas de ruedas robóticas generalmente se centran en la autonomía total o en el control manual mejorado, lo que puede conducir a una menor eficiencia y confianza de estas personas, según los investigadores.

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CoNav, la nueva silla de ruedas, presentada en un artículo en el prestigioso repositorio internacional arXiv, llega con el objetivo de contribuir a mejorar la calidad de las personas incapacitadas temporal o permanentemente para caminar, permitiéndoles moverse en su entorno de una forma más intuitiva y autónoma. Y es que tal y como señala Vineet Kamat, autor principal del artículo, al medio TechXplore, "la inspiración para este trabajo parte de un reto más amplio en la movilidad asistida de las personas con discapacidad".

"La movilidad desempeña un papel fundamental en la vida independiente, la participación social y la calidad de vida en general. Aunque las sillas de ruedas eléctricas (PWC, por sus siglas en inglés) han mejorado la movilidad de muchos usuarios, siguen presentando problemas de funcionamiento que dificultan la navegación por entornos complejos", indica Kamat. Estos dispositivos suelen ser totalmente autónomos o sólo se pueden controlar de forma manual, y ambos tipos poseen sus limitaciones. Los primeros modelos suelen funcionar mal en entornos dinámicos y los segundos son complicados de manejar. 

Un control 'mixto'

El equipo de investigadores trabajó con la tarea de superar las limitaciones de los modelos actuales. Así nació CoNav, cuyo funcionamiento se puede controlar parcialmente. Es decir, se puede manejar la silla de forma manual o se puede dejar que ésta se desplace de forma autónoma por cualquier entorno. "Nuestro principal objetivo era diseñar una silla de ruedas inteligente que equilibrara la autonomía y el control del usuario y permitiera una navegación eficiente sin mermar su confianza", explica Carol Menassa, autora principal del artículo.

"Nuestro planteamiento se basa en la idea de que la movilidad asistida debe ser una colaboración entre el usuario y el sistema inteligente, y no un proceso totalmente autónomo o manual. Este marco humano fomenta una mayor confianza, facilidad de uso y accesibilidad, y ayuda a las personas con discapacidad a desenvolverse en la vida cotidiana con mayor facilidad y confianza", señala la investigadora.

El diseño de la silla de ruedas CoNav. Xu et al/TechXplore Omicrono

CoNav es una silla diferente de aquellas que son totalmente autónomas y que ya existen en el mercado. La navegación colaborativa es su principal característica, y para poder realizar este control 'mixto' los investigadores han adoptado "un método de control moderno denominado Control Predictivo de Modelos (MPC, por sus siglas en inglés), que actúa como un sistema inteligente de toma de decisiones para la silla", según explica al mismo medio el investigador Yifan Xu. Una tecnología que "predice continuamente el mejor movimiento" basándose en los datos del usuario y del entorno.

En cuanto al diseño, este dispositivo está compuesto por una estructura de una silla, las ruedas, un joystick, para controlarla manualmente, varios sensores, como LiDAR, una cámara y una unidad de medición inercial (IMU) que "detectan obstáculos, paredes y caminos". Gracias a estas tecnologías, CoNav puede generar una trayectoria óptima hacia un destino. Y al ofrecer la posibilidad de un control adaptativo, en lugar de seguir siempre las indicaciones a través del joystick o ignorarlas, la silla las mezcla en su propio plan de navegación.

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Si el usuario indica con frecuencia hacia dónde quiere que se mueva la silla con el joystick, ésta da prioridad a estas indicaciones sobre el plan de navegación que haya creado. Sin embargo, cuando no se maneja manualmente, el sistema toma el control para ofrecer una navegación segura y fluida. "CoNav tiene varias ventajas únicas. En primer lugar, reduce el esfuerzo del usuario, ya que las personas que lo utilizan no necesitan corregir constantemente sus movimientos como harían al usar sillas de ruedas manuales. Además, puede prevenir colisiones, evitando obstáculos de forma inteligente sin dejar de seguir las intenciones del usuario", explica Kamat.

Un mayor control

CoNav se ha diseñado igualmente para que los usuarios tengan más control; y al combinar un manejo manual y otro autónomo guiado por inteligencia artificial, la silla de ruedas hace que la navegación sea más fluida e intuitiva. Incluso reduce los movimientos bruscos, para una "experiencia más natural y cómoda", las colisiones y las correcciones de trayectoria. Los investigadores ya han probado este invento con una serie de experimentos reales realizados en un entorno interior que incluía obstáculos estáticos y en movimiento. 

Esquema de la evolución de las sillas de ruedas inteligentes. Arxiv Omicrono

Los resultados de las pruebas han sido prometedoras y hasta ha servido para comprobar que CoNav permite a los usuarios llegar al destino deseado más rápido en comparación con las illas que sólo se pueden controlar manualmente. "CoNav podría ayudar a personas con discapacidad motora y proporcionarles mayor independencia. En el futuro, podría utilizarse en centros sanitarios y de rehabilitación para ayudar a pacientes con lesiones temporales que no puedan usar una silla de ruedas totalmente manual pero que deseen cierto nivel de control", afirma Vineet Kamat.

El siguiente paso para los investigadores pasa por comercializar su invento y tienen en mente que, a medida que las ciudades se vuelvan más inteligentes y conectadas, CoNav se pueda conectar a otros sistemas de navegación basadas en Iot, como podrían ser pasos de peatones inteligentes o ascensores, para que los usuarios puedan moverse con seguridad. Mientras tanto, están trabajando en mejorar sus capacidades y en evaluar su rendimiento con más pruebas, en las que participarán personas con distintos niveles de discapacidad motriz.