Caratterizzazione di un sensore radar UWB per inserimento futuro nel progetto della Smart Wheelchair A.L.B.A. = Characterization of a UWB radar sensor for future inclusion in the project of the Smart Wheelchair A.L.B.A.

Il lavoro di tesi si è concentrato sulla caratterizzazione di un sensore radar Ultra Wide Band LT102 prodotto da Cover Sistemi nell’ambito del progetto A.L.B.A., una Smart Wheelchair a guida autonoma che consente a pazienti con quadriplegia o con patologie neurodegenerative che limitano i movimenti del paziente, di muoversi con maggiore autonomia all’interno di una struttura (casa, ospedale). Il progetto è finalizzato all’utilizzo in strutture ospedaliere pubbliche, essendo un progetto a basso costo, dunque accessibile a tutti. La sedia a rotelle A.L.B.A. è progettata per muoversi autonomamente all’interno della struttura evitando gli ostacoli. In quest’ottica occorrono dei sensori che permettano di rilevare celermente e con buona precisione gli ostacoli nel cammino della sedia a rotelle. Per caratterizzare il sensore radar è stato utilizzato un codice matlab fornito dall’azienda produttrice del sensore, che tuttavia ha fornito diversi errori di misura. È stato necessario applicare delle modifiche al codice per ottenere un setup del sensore ottimale per rilevare correttamente gli ostacoli. Per caratterizzare il sensore sono state percorse due strade differenti, la prima parte del lavoro di tesi è stata concentrata sulla rilevazione di ostacoli statici a diverse distanze con il sensore radar fermo, mentre la seconda si è scelto di simulare diverse situazioni in cui la sedia a rotelle può trovarsi quando è in funzione e in questo caso si parla di rilevazioni dinamiche. Nella prima parte di lavoro si è proceduto ad acquisire un elevato numero di campioni per quattro distanze differenti, in questo modo è stato possibile capire con esattezza il minimo numero di campioni necessari per avere una statistica affidabile. Una volta ottenuto tale numero di campioni si è proceduto alle rilevazioni di ostacoli da 0.5 metri di distanza a 4 metri di distanza. Le prestazioni del sensore radar sono state confrontate con quelle di un sensore a ultrasuoni modello HC SR04, attualmente utilizzato nel progetto A.L.B.A. che ha come range massimo di misura 4 metri, con il quale sono stati ripetuti gli stessi test. La prima parte di lavoro è stata necessaria per capire la precisione delle misurazioni del radar e per fare un primo confronto con il sensore a ultrasuoni attualmente utilizzato nel progetto A.L.B.A.. Successivamente si è proceduto ad effettuare delle rilevazioni di tipo dinamico, nelle quali il sensore è stato montato sopra la sedia a rotelle. Sono state scelte tre situazioni diverse per simulare il funzionamento della sedia a rotelle: Sensore Fermo – Ostacolo in Movimento (SF – OM), l’ostacolo è una persona che cammina verso la sedia a rotelle ferma; Sensore in Movimento – Ostacolo Fermo (SM – OF), gli ostacoli scelti per questa prova sono state persone ferme e muri mentre la sedia a rotelle è in movimento; Sensore in Movimento – Ostacolo in Movimento (SM – OM), l’ostacolo è una persona che si muove verso la sedia a rotelle che è in movimento. Anche in questo caso le prove sono state ripetute con il sensore a ultrasuoni e i dati ottenuti sono stati confrontati con quelli del radar. Dalle prove effettuate risulta evidente la superiorità in termini di prestazioni del sensore radar rispetto all’ultrasuono dato che riesce a rilevare con maggiore precisione e a maggiore distanza gli ostacoli sia nelle prove statiche che in quelle dinamiche.