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A Framework for Developing Modular Mobility Aids for People with Visual Impairment: An Indoor Navigation Use Case

(2023) - Paper

Florian von Zabiensky; Grigory Fridman; Oguz Ozdemir; Sebastian Reuter; Michael Kreutzer; Diethelm Bienhaus

Technische Hochschule Mittelhessen, University of Applied Sciences, Giessen, Germany

Abbildung

Blockdiagramm eines Indoor-Navigationssystems mit Positionierung, Smartphone-App und Feedback-Geraet.
Fig. 3 Indoor-Navigationssystem mit austauschbaren Komponenten.

Abstract

Das Paper beschreibt ein Framework für die komponentenbasierte Entwicklung von Electronic Travel Aids (ETAs), um wiederkehrende Entwicklungsarbeit in Forschungsprojekten zu reduzieren. Kern des Ansatzes ist ein Modell zur Abgrenzung von Komponenten, damit Teilfunktionen wie Umgebungserfassung, Hinderniserkennung und Ausgabemodalitäten austauschbar kombiniert werden können. Als praktischer Nachweis wird ein Indoor-Navigationssystem auf Basis von Ultra-Wideband (UWB) umgesetzt. Die Implementierung erfolgt im ROS2-Ökosystem, um bestehende Werkzeuge, Schnittstellen und Wiederverwendbarkeit zwischen Arbeitsgruppen zu nutzen. Abschließend reflektiert die Arbeit den Entwicklungsprozess und bewertet Chancen sowie Grenzen von ROS2 für modulare ETA-Prototypen.

Keywords

  • ETA
  • electronic travel aid
  • mobility aid
  • ROS2
  • ROS
  • robot operating system
  • component-based development

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Abbildungen

  1. Erweitertes HMI-Modell für ETAs mit Mensch, Sensorik, Anzeigen und internem Maschinenzustand.
    Fig. 2 Erweitertes HMI-Modell für Electronic Travel Aids.
  2. Architektur eines Indoor-Navigationssystems mit bHapticsX40, Pozyx-System, Kompass und Smartphone-App.
    Fig. 3 Indoor-Navigationssystem mit austauschbaren Komponenten.
  3. Architekturvariante mit CARLA-Simulation, in der Umgebung und Sensorik virtuell ersetzt werden.
    Fig. 4 Indoor-Navigation mit CARLA als Simulationsumgebung.
  4. Abstraktes FMC-Modell eines Navigationssystems mit Positionierung, Korrektur und Routenmanagement.
    Fig. 5 Abstraktes FMC-Modell eines Navigationssystems.
  5. FMC-Modell der Vibrationsweste mit Treiber, Feedback-Algorithmen und Bluetooth-Anbindung.
    Fig. 6 FMC-Modell der bHapticsX40-Vest-Implementierung.