Design and Implementation of a Position, Speed and Orientation Fuzzy Controller Using a Motion Capture System to Operate a Wheelchair Prototype

تصميم وتنفيذ متحكم ضبابي للموضع والسرعة والاتجاه باستخدام نظام التقاط الحركة لتشغيل نموذج أولي لكرسي متحرك

Clicks: 443
ID: 274058
2021
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Emerging

Ranked #90 of 1,694 articles by views in sensors

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 1,694 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
The design and implementation of an electronic system that involves head movements to operate a prototype that can simulate future movements of a wheelchair was developed here. The controller design collects head-movements data through a MEMS sensor-based motion capture system. The research was divided into four stages: First, the instrumentation of the system using hardware and software; second, the mathematical modeling using the theory of dynamic systems; third, the automatic control of position, speed, and orientation with constant and variable speed; finally, system verification using both an electronic controller test protocol and user experience. The system involved a graphical interface for the user to interact with it by executing all the controllers in real time. Through the System Usability Scale (SUS), a score of 78 out of 100 points was obtained from the qualification of 10 users who validated the system, giving a connotation of “very good”. Users accepted the system with the recommendation to improve safety by using laser sensors instead of ultrasonic range modules to enhance obstacle detection.
جرى في هذا العمل تصميم وتنفيذ نظام إلكتروني يوظف حركات الرأس لتشغيل نموذج أولي قادر على محاكاة الحركات المستقبلية لكرسي متحرك. ويعمل تصميم وحدة التحكم على جمع بيانات حركات الرأس عبر نظام لالتقاط الحركة قائم على مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الصغرى (MEMS). وقُسِّم البحث إلى أربع مراحل: أولاً، تجهيز أدوات النظام والقياس بالاعتماد على العتاد الصلب والبرمجيات؛ ثانياً، النمذجة الرياضية باستخدام نظرية الأنظمة الديناميكية؛ ثالثاً، التحكم الآلي في الموضع والسرعة والتوجيه بسرعات ثابتة ومتغيرة؛ وأخيراً، التحقق من كفاءة النظام عبر كلٍّ من بروتوكول اختبار وحدة التحكم الإلكترونية وتجربة المستخدم. واشتمل النظام على واجهة رسومية تتيح للمستخدم التفاعل معه من خلال تشغيل جميع وحدات التحكم في الوقت الفعلي. وبناءً على مقياس قابلية استخدام النظام (SUS)، سُجِّلت درجة 78 من أصل 100 نقطة وفقاً لتقييم 10 مستخدمين تحققوا من أداء النظام، مما يمنحه دلالة تقييمية تفيد بأنه "جيد جداً". وقد حظي النظام بقبول المستخدمين مع التوصية بتعزيز مستوى السلامة عبر استخدام مستشعرات الليزر بدلاً من وحدات قياس المدى بالموجات فوق الصوتية لتحسين عملية اكتشاف العوائق.
Reference Key
callejas-cuervo2021sensorsdesign Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Mauro Callejas-Cuervo, Aura Ximena González-Cely, Teodiano Bastos-Filho, Mauro Callejas-Cuervo, Aura Ximena González-Cely, Teodiano Bastos-Filho
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal sensors
Year 2021
DOI
10.3390/s21134344
URL
https://www.mdpi.com/1424-8220/21/13/4344
Keywords
inertial sensor inertial measurement unit orientation motion capture velocity fuzzy control position head movements

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.