UFES CloudWalker: A Cloud-Enabled Cyber-Physical System for Mobility Assistance
Nome: RICARDO CARMINATI DE MELLO
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 01/03/2018
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| ANSELMO FRIZERA NETO | Orientador |
| MOISÉS RENATO NUNES RIBEIRO | Co-orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANDRE FERREIRA | Examinador Externo |
| ANSELMO FRIZERA NETO | Orientador |
| CARLOS ANDRES CIFUENTES GARCIA | Examinador Externo |
| MOISÉS RENATO NUNES RIBEIRO | Coorientador |
Resumo: Andadores inteligentes são dispositivos robóticos que fazem uso de uma série de sensores, atuadores e interfaces para prover funcionalidades de assistência à mobilidade para indivíduos com desordens de marcha. A crescente complexidade computacional demandada por algoritmos e técnicas recentes aplicados à robótica móvel, social e de saúde, comumente limitados pelo hardware embarcado do robô, aliados com avanços em tecnologias de rede e computação em nuvem deram origem ao paradigma da robótica em nuvem. Esta dissertação propõe, implementa e valida um sistema cyber-físico habilitado por computação em nuvem para assistência à mobilidade. O sistema, denominado UFES CloudWalker, tem por objetivo a integração entre andadores inteligentes e plataformas remotas de computação em nuvem, com foco na expansão das capacidades e funcionalidades oferecidas por estes dispositivos para usuários, pacientes, profissionais de saúde e familiares. O UFES CloudWalker explora conceitos de robótica em nuvem para expandir as capacidades dos andadores inteligentes apesar de possíveis limitações de hardware. Este trabalho apresenta um estudo sobre dispositivos de assistência à mobilidade, focado em andadores inteligentes, e um estudo em sistemas cyber-físicos e robótica em nuvem, com foco em suas aplicações na área de saúde. Ademais, também se discute desafios e potencialidades de combinar estes conceitos de sistemas cyber-físicos e robótica em nuvem aplicados a andadores inteligentes. Como parâmetros variáveis de rede e nuvem (e.g., latência fim-a-fim, perda de pacote, e disponibilidade) podem afetar tremendamente o controle desse tipo de sistema, dois grupos de experimentos são realizados para validar preliminarmente o sistema proposto e entender os impactos da qualidade de serviço prestado pela rede e pela nuvem sobre a avaliação do usuário final sobre sua qualidade de experiência. O sistema é implementado pela primeira vez através da integração entre um andador desenvolvido na UFES, o UFES Smart Walker, e uma plataforma de nuvem localizada em um edge data center. Para completar a validação do UFES CloudWalker, o sistema implementado é utilizado em um experimento realizado sobre um cenário de serviço de assistência à mobilidade. Os resultados obtidos mostram a viabilidade do sistema proposto mesmo sob condições desfavoráveis de qualidade de rede, abrindo as portas para o desenvolvimento de uma nova geração de andadores robóticos, integrados com a nuvem e capazes de lidar com um futuro sistema de saúde conectado.
