วีลเเชร์อำนวยความสะดวกเเก่ผู้พิการเเละผู้สูงอายุ โดยระบบการทำงานโดยระบบ ROS ร่วมกับ python image processing.

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ศักชัช เห็นสุข, กณาธิป ชาวเมืองปักษ์, ภูดิศ ทัดเทียม

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ศตภิษัช ไกรษี

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนลือคำหาญวารินชำราบ

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

1.วีลแชร์ ประโยชน์และวิธีใช้งาน

วีลเเชร์ คือ รถเข็นนั่ง เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้ผู้พิการหรือผู้ป่วยที่มีปัญหาในการเคลื่อนไหวร่างกายพึ่งพาตัวเองได้มากขึ้น ทั้งยังอำนวยความสะดวกและลดข้อจำกัดในการทำสิ่งต่าง ๆ เเต่ข้อจำกัดคือความสะดวกสบายในการใช้งานเเละความปลอดภัยของผู้ใช้เอง รวมถึงผู้ที่อยู่ร่วมด้วย การเลือกวีลแชร์ที่ตอบโจทย์ความต้องการได้อย่างเหมาะสมจึงไม่เพียงแต่จะช่วยให้ไปไหนมาไหนสะดวก แต่ยังส่งเสริมคุณภาพชีวิตโดยเปิดโอกาสสู่โลกการศึกษา การทำงาน และการเข้าสังคมให้ราบรื่นยิ่งขึ้น

วีลเเชร์นั้นจำเป็นต่อใครบ้าง ผู้พิการและผู้ป่วยที่ไม่อาจเดินรวมถึงผู้สูงอายุ ที่ไม่สามารถเดินด้วยตัวเองได้สะดวก มักได้รับคำแนะนำจากแพทย์ให้ใช้วีลแชร์เพื่อช่วยในการเคลื่อนที่ ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการและความจำเป็นของผู้ป่วยด้วยว่าต้องเคลื่อนที่มากน้อยเพียงใด เช่น ผู้ป่วยที่กระดูกหักอาจต้องใช้วีลแชร์เพียงในช่วงเวลาสั้น ๆประโยชน์ของวีลแชร์การเลือกใช้วีลแชร์ที่เหมาะสมกับตนเองและการใช้อย่างถูกวิธีจะช่วยลดการเกิดแผลกดทับ การนั่งผิดท่า การยึดตัวของกล้ามเนื้อ เส้นเอ็น และเนื้อเยื่อ รวมถึงภาวะแทรกซ้อนอื่น ๆ ที่อาจเกิดจากการนั่งวีลแชร์เป็นเวลานาน วีลแชร์ที่ใช้งานสะดวกจะช่วยให้เคลื่อนที่และทำกิจกรรมต่าง ๆ บนรถเข็นได้คล่องตัวขึ้น

2.ปัญหาที่พบของผู้พิการในปัจจุบันเกี่ยวกับการใช้งานเเละการควบคุมวีลเเชร์

การช่วยเหลือผู้ที่ใช้วีลแชร์

-หากเข็นวีลแชร์ลงทางลาด ต้องคอยจับให้แน่นและถอยหลังลงอย่างระมัดระวัง รวมทั้งคอยดูให้ผู้ที่นั่งวีลแชร์อยู่ในท่าทางที่ถนัด ไม่ให้ลำตัวเอียงไปข้างใดข้างหนึ่ง

-เมื่อเข็นผ่านทางโค้ง ต้องตั้งหลักให้ดีเพื่อป้องกันการเกิดแรงเหวี่ยงระหว่างเข้าโค้ง และดูให้แน่ใจว่าไม่ได้ล็อกล้อรถไว้ เพราะจะทำให้เลี้ยวไม่ได้ ต้องควบคุมการเลี้ยวให้ดีเพื่อความปลอดภัย

-หากผ่านทางขรุขระต้องเข็นช้าๆ เพื่อให้ผู้ป่วยกระทบกระเทือนน้อยที่สุด และลดความเสี่ยงในการได้รับบาดเจ็บ ถ้าหากล้อมีปัญหาก็ลำบากในการเคลื่อนที่บริเวณนี้ เช่นเดียวกัน

-ก่อนเคลื่อนผ่านทางโค้ง ทางขรุขระ ลงทางลาด หรือผ่านสิ่งกีดขวาง ควรแจ้งให้ผู้ที่นั่งวีลแชร์ทราบเสมอ เพื่อให้ผู้ป่วยหรือผู้พิการได้เตรียมความพร้อม ป้องกันอาการตกใจและการเกิดอุบัติเหตุ

3.การเเก้ปัญหาด้านการใช้งานวีลเเชร์เเละเพิ่มระบบอำนวยความสะดวก

หลักการสำคัญคือการเพิ่มระบบ การเคลื่อนที่เเละการควบคุมการเคลื่อนที่ที่ง่ายมาก เพราะว่าวีลเเชร์ไฟฟ้าในปัจจุบัน มีปัญหาการควมคุมอย่างเช่น ราคาค่อนข้างสูง และถ้าผู้ป่วยบังคับไม่ถนัด ต้องมีคนช่วยเข็นตลอด ใช้แบบรถเข็นทั่วไปจะดีกว่า คณะผู้จัดทำได้เล็งเห็นปัญหาดังกล่าวจึง สนใจที่จะพัฒนาระบบควบคุมเเละตัดสินใจอัตโนมัติให้กับรถวีลเเชร์ โดยระบบภาพรวมจะมีการคุมการเลียวที่คงที่ปลอดภัยอยู่ในระดับความเร็วที่เหมาะสมในเเต่ละพื้นที่ เเละปลอดภัยต่อผู้ใช่งานเเละผู้อื่น โดยเริ่มจากการเลือกระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ดำเนินงาน คณะผู้จัดทำได้เลือก Robot Operating System (ROS) ร่วมกับ Python image processing ในการจับตำเเเหน่งของวัตถุ เพื่อสังเกตุเส้นทางหรือป้าย

สัญลักษณ์ ต่างๆ

3.1)Robot Operating System (ROS) คืออะไร เป็นระบบที่สร้างขึ้นเพื่อทำให้เกิดความยืดหยุ่นในการเขียนซอฟต์แวร์ควบคุมหุ่นยนต์ ซึ่งใน ROS จะรวบรวมชุดเครื่องมือและชุดคำสั่งต่างๆที่จำเป็นในการพัฒนาหุ่นยนต์เอาไว้ ซึ่งสิ่งต่างๆเหล่านี้จะลดความยุ่งยากในการสร้างในการพัฒนาหุ่นยนต์ที่มีความซับซ้อน และทำให้มีประสิทธิภาพในการพัฒนาหุ่นยนต์หลากหลายรูปแบบ

ทำไมเราจึงต้องใช้ระบบ ROS

ลองจินตนาการสมมุติว่าถ้าหากต้องการสร้างหุ่นยนต์ที่มีรูปแบบการทำงานดังนี้

มีกล้องเชื่อมต่ออยู่ที่หุ่นยนต์

หุ่นยนต์อ่านค่าข้อมูลที่ส่งมาจากกล้องแล้วนำไปทำ Image Processing ง่ายๆ

มีรีโมทแล็ปท็อปเชื่อมต่อระยะไกลเพื่อดูวีดีโอที่ส่งมาจากตัวหุ่นยนต์

เเละนำระบบดังกล่าวไปพัฒนาต่อโดยเป็นการเพิ่มฟังก์ชั่นที่ช่วยอำนวยความสะดวกเเก่ผู้ใช้งานมากขึ้น

ถ้าหากเรามาทำหุ่นยนต์จริงๆแล้วจะมีความซับซ้อนอย่างมากเช่น ถ้าหากเชื่อมต่อกล้องให้กับหุ่นยนต์แล้วจะอ่านค่าข้อมูลที่ส่งมาอย่างไร แล้วถ้าหากได้ข้อมูลมาแล้วจะนำไปประมวลผลด้วยวิธีการใด สุดท้ายจะดูวีดีโอที่ส่งมาจากกล้องที่อยู่บนตัวหุ่นยนต์บนคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆอย่างไร แน่นอนว่าถ้าหากเขียนโปรแกรมบนซอต์สโค๊ดจะต้องจัดการข้อมูลที่ซับซ้อนอย่างมาก

3.2)Python กับการประมวลผลภาพ (Image Processing)

เมื่อดวงตาของคนเรามองเห็นภาพได้ เปรียบเสมือนกล้องที่สามารถรับแสงแล้วแปลงเป็นข้อมูลภาพ แล้วถูกส่งต่อไปประมวลผลภาพบนคอมพิวเตอร์ (computer vision)ในที่นี้เราจะใช้ภาษา python ในการทำงาน นั้นก็เพราะว่าใช้งานง่าย และสามารถไปต่อยอดเรื่อง Machine learning ในอนาคตได้อีกด้วย แล้ว library ตัวชูโรงของเราก็คือ OpenCV สามารถเรียกใช้ด้วยคำสั่ง import cv2 และในที่นี้เราใช้ matplotlib ในการแสดงผลภาพบน pycharm โดยคณะผู้จัดทำสนใจระบบดังกล่าวเเละได้นำมาพัฒนาการมองเห็นของวีลเเชร์ เพื่อหลบสิ่งกีดขวางการเคลื่อนของรถ เเละ เป็นส่วนหนึ่งในการตัดสินใจการทำงานของ รถวีลเเชร์