Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การนำทางการเคลื่อนที่หนึ่งองศาอิสระของแขน โดยใช้การป้อนกลับด้วยการสั่นสะเทีอนชนิดสัมผัส

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

One-dof arm movement guidance using vibrotactile feedback

Year (A.D.)

2004

Document Type

Thesis

First Advisor

ศุภวุฒิ จันทรานุวัฒน์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2004.1299

Abstract

ปัญหาที่สำคัญของผู้พิการทางสายตา คือการขาดข้อมูลของสภาพแวดล้อมรอบตัวผ่านทางประสาทสัมผัสด้านการมองเห็น สัญญาณสั่นสัมผัสที่กระทำต่อผิวหนังเป็นทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการให้ข้อมูลเพื่อแนะนำการเคลื่อนที่ของผู้พิการทางสายตาเนื่องจากอัตราการรับข้อมูลผ่านทางประสาทด้านสัมผัสของผิวหนังมีข้อจำกัด ดังนั้นการส่งข้อมูลเพื่อแนะนำการเคลื่อนที่ ควรเป็นข้อมูลที่มีปริมาณน้อยและง่ายต่อการเข้าใจ งานวิจัยนี้นำเสนอการใช้สัญญาณสั่นสะเทือนชนิดสัมผัสสำหรับแนะนำการเคลื่อนที่ของแขนในหนึ่งองศาอิสระโดยใช้ทฤษฎีควบคุมแบบป้อนกลับ แบบจำลองการตอบสนองต่อการเคลื่อนที่ของแขนในหนึ่งองศาอิสระที่มีต่อสัญญาณสั่นถูกสร้างขึ้นจากผลตอบสนองเชิงความถี่ของผู้ทดลองที่มีสายตาปกติสิบท่านตัวกระตุ้นที่ใช้สำหรับแนะนำการเคลื่อนที่ให้ความถี่ได้ถึง 50 เฮิร์ตซ และกำหนดให้ผู้ทดลองใช้เวลาในการเรียนรู้โดยใช้ระบบแนะนำเชิงสัดส่วนในการเคลื่อนที่จากตำแหน่งอ้างอิงหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่ง แบบจำลองการตอบสนองของแต่ละบุคคลสามารถประมาณได้ด้วยฟังก์ชันถ่ายโอนที่ประกอบด้วยผลคูณของ ค่าเกน, อินทริเกรเตอร์ และเวลาประวิง ค่าเกนและประวิงของแต่ละบุคคลมีค่าไม่เท่ากันและยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามเวลา ค่าต่าง ๆ จากการทดลองนี้ถูกนำมาออกแบบระบบแนะนำแบบป้อนกลับ ซึ่งพบว่า ระบบแนะนำแบบป้อนกลับที่เหมาะสม สำหรับแนะนำให้แขนเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องหรือเคลื่อนตามเส้นทางที่กำหนดได้อย่างรวดเร็วและถูกต้องคือระบบแนะนำพีดีร่วมกับเดดโซน

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The most serious problem for visually impaired persons is the lack of surrounding information. Vibrotactile signal applying to skin is an alternative solution which could supply them with necessary data to overcome this difficulty. However, since sensing bandwidth of the skin is restrictive in receiving information, it is more practical to use a small amount of simple data which is also easy to understand for this purpose. This research illustrated a feedback control method of one-dof arm movement guidance using a vibrotactile actuator. A mathematical model corresponding to arm movement in response to vibrotactile signal was created from frequency responses of 10 subjects with normal vision. The vibrotactile actuator is capable of producing up to 50 Hz signal. The subjects were given a learning period by using a closed loop P-controller to guide the arm from one reference position to another. The responses were estimated using a transfer function containing a gain, an integrator, and a time delay. However,the values of the gain and the time-delay for each individual are not consistent and vary with time. The model was constructed to design a feedback guidance system. It was found that a PD guidance system combined with a dead zone is appropriate for guiding arm movements to the desired locations with accuracy in a short period of time.

Link to Full Text

Share

COinS