An Efficient Electronic Wheelchair Seat Balancing Maintain Methodology Applying Smart Sensors

Sanghyun Park,Jinsul Kim,Yonggwan Won 보안공학연구지원센터 2015 International Journal of Smart Home Vol.9 No.1

In this paper we propose a new solution which utilizing the Gyro Sensor and Tilt Sensor in real-time controlling the balance of wheelchair seat. The existing wheelchair systems have the risk of falling when users go uphill because of the uneven weight allocation. But when applying our new method, the wheelchair seat can automatically adjust to maintain the balance therefore provides a safer and more stable ride. In order to adjust the seat correctly, we calculate the seat angle using Tilt Sensor. However, due to the law of inertia when wheelchair is moving there is deviation in output value of Tilt Sensor. To solve this problem, a Gyro sensor is used for measuring the acceleration and get the correct value of tilting angle. Through various experimentations we can prove that by taking advantage of Gyro sensor and Tilt sensor combination, the system is able to determine the correct seat angle in both cases when the wheelchair moving or not. We also tackle the power consumption issue in wheelchair, by using ZigBee sensor module to retrieve terrain information in advance and controlling the balance by two motors thus the overall power consumption for seat balancing is reduced significantly.

융합센서 기반의 모션캡처 시스템

김병열(Byung-Yul Kim),한영준(Young-Joon Han),한헌수(Hern-Soo Hahn) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.4

본 논문에서는 기존의 광학식 모션 캡처에서 생길 수 있는 마커들 간의 간섭이나 복잡한 시스템 구성으로 인한 시스템 설치의 복잡성 문제들을 해결하기 위해, 2차원 위치정보를 제공하는 단일 카메라와 특정부위의 방향정보를 제공하는 가속도센서와 자이로 센서로 구성된 동작센서를 융합하여 간편한 모션 캡처를 실현하는 새로운 기법을 제안한다. 본 논문의 동작 인식은 크게 영상기반 위치 정보와 동작센서기반 방향 정보의 융합을 통해 이루어진다. 영상은 보이는 부위에 장착된 컬러마커의 위치를 기준점으로 제공하고, 동작센서들은 각 패지의 이동방향과 속도를 측정하여 영상에서 제공하는 마커들의 3차원 포즈정보를 알아 낼 수 있다. 제안하는 시스템은 사람동작의 측정에 필요한 최소한의 센서정보를 사용함으로써 시스템의 구성과 센서의 설치가 매우 간단하며 경제적이라는 장점을 갖는다. 이러한 장점은 다양한 실험을 통해 검증하였다. At the aim of solving the problems appearing in traditional optical motion capturing systems such as the interference among multiple patches and the complexity of sensor and patch allocations, this paper proposes a new motion capturing system which is composed of a single camera and multiple motion sensors. A motion sensor is consisted of an acceleration sensor and a gyro sensor to detect the motion of a patched body and the orientation (roll, pitch, and yaw) of the motion, respectively. Although Image information provides the positions of the patches in 2D, the orientation information of the patch motions acquired by the motion sensors can generate 3D pose of the patches using simple equations. Since the proposed system uses the minimum number of sensors to detect the relative pose of a patch, it is easy to install on a moving body and can be economically used for various applications. The performance and the advantages of the proposed system have been proved by the experiments.

Flex Sensor 와 Gyro Sensor를 이용한 무인 굴삭기

김균호,이재준,송병용,전창용,전흥구,최관순 순천향대학교 부설 산업기술연구소 2017 순천향 산업기술연구소논문집 Vol.23 No.2

In this study, an unmanned excavator s proposed to build using Aduno, gyro sensor, and flex sensor. The system is divided into a control part and an operation part. The servo motor and the motor drive are used for the power source of the unmanned excavator, and the specific angle of the excavator corresponding to the PWM signal value of the servo motor is controlled. The control glove is equipped with a gyro sensor, a flex sensor that controls the arm of the excavator according to the movement of the hand, and an angle of the shovel of the excavator according to the bending of the finger. It showed that the proposed unmanned excavator can be very useful especially in radioactive contaminated areas by remote control.

영상과 6축 모션 센서 간의 시간차 보정

최재준(Jaejoon Choi),박종일(Jong-Il Park) 한국정보과학회 2019 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.25 No.1

모바일 기기의 다양한 센서를 이용하여 공간과 움직임을 인지하는 많은 연구들이 진행되었다. 사용되는 센서 들의 물리적인 제약사항은 실제 공간 정보와 인식한 정보 대비 차이가 발생하는 원인이 되며 이를 보정하기 위하여 여러 종류의 센서 정보를 통합하여 사용한다. 서로 다른 종류의 센서를 통합하여 사용할 경우 센서 간의 시간적 차이로 통합된 공간 인지 정보에 오차가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 영상과 모션 센서의 통합 사용에서 발생하는 두 정보의 시간 차이를 보정하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 별도의 외부 교정 장치나 교정을 위한 이상적인 동작 제약을 필요로 하지 않는다. 또한 시간차 추정이 가능한 제한된 이상적 동작 상황과의 비교를 통하여 영상의 재생 빈도 수준에 가까운 보정이 가능함을 검증하였다. Many studies have been conducted to recognize space and motion using various sensors of mobile devices. Physical constraints of sensors used cause the difference between actual spatial information and recognized information, and various types of sensor information are integrated to compensate for the difference. If different types of sensors are integrated, there may be an error in integrated spatial perception information, due to the time difference between sensors. In this paper, we propose a method to compensate for time distance of sensors, that occurs in integrated use of image and motion sensors. The proposed method does not require external calibration equipment, or ideal operating constraints, for calibration. We also verified that it is possible to perform compensation close to the refresh rate level of the image through comparison, with limited ideal operation condition that can estimate time distance.

멀티카메라 시스템 기반 실내 소형비행체 자세 제어를 위한 다중 센서 융합 연구

박봉균,원대연,탁민제,심현철 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2009 No.9

This paper presents multi-sensor fusion models based on Kalman filter to use vision sensors and gyro sensors. In a given indoor MAV flight test environment, the vision sensors to detect the vehicle’s orientation and the on-board gyro sensors to measure the vehicle’s angular rates are employed for the attitude control. If the vision sensors consisting of the multiple cameras are used only for the pose estimation of the MAV, control performances can be degraded because of the measurement delay caused by the multi-camera image processing. Using the on-board gyro sensors with the vision sensors, the ones can relieve the delay problem. On the other hand, the vision sensors can also correct a drift phenomenon caused by the error accumulation in the gyro sensors. As a result, the attitude of the MAV is controlled acquiring more accurate measurements if the vision sensors and the gyro sensors are used simultaneously.

스마트폰에서 센서 융합과 커널 판별 분석을 이용한 인간 활동 인식

조정길 한국융합학회 2020 한국융합학회논문지 Vol.11 No.5

Human activity recognition(HAR) using smartphones is a hot research topic in computational intelligence. Smartphones are equipped with a variety of sensors. Fusing the data of these sensors could enable applications to recognize a large number of activities. However, these devices have fewer resources because of the limited number of sensors available, and feature selection and classification methods are required to achieve optimal performance and efficient feature extraction. This paper proposes a smartphone-based HAR scheme according to these requirements. The proposed method in this paper extracts time-domain features from acceleration sensors, gyro sensors, and barometer sensors, and recognizes activities with high accuracy by applying KDA and SVM. This approach selects the most relevant feature of each sensor for each activity. Our comparison results shows that the proposed system outperforms previous smartphone-based HAR systems. 스마트폰을 이용한 인간 활동 인식은 컴퓨터 지능 분야에서 뜨거운 연구 주제이다. 스마트폰에는 다양한 센서가 장착되어 있다. 이러한 센서의 데이터를 융합하면 응용프로그램에서 많은 활동을 인식할 수 있다. 그러나 이러한 장치는 활용 가능한 센서 수가 제한되기 때문에 리소스가 적으며, 최적의 성능과 효율적인 특징 추출을 달성하기 위해서는 특징 선택 및 분류 방법이 필요하다. 이 논문에서는 이러한 요구사항에 따라 스마트폰-기반 HAR 체계를 제안한다. 이 논문에서 제안된 방법은 가속도 센서, 자이로 센서, 기압 센서에서 시간-도메인 특징을 추출하며, 커널 판별 분석(KDA)과 SVM을 적용하여 높은 정확도로 활동을 인식한다. 이 방법은 각 활동에 대해 각 센서에서 가장 관련성이 높은 특징을 선택한다. 우리의 비교 결과는 제안된 시스템이 이전의 스마트폰-기반 HAR 시스템보다 성능이 우수함을 보여준다.

지구 회전 각속도를 이용한 자이로센서의 방향코사인행렬 극성검증

오시환(Shi-Hwan Oh),김진희(Jin-Hee Kim) 한국항공우주연구원 2011 항공우주기술 Vol.10 No.2

인공위성에 사용되는 센서들의 장착 방향은 보통 방향코사인행렬로 구현되어 있다. 이 방향코사인행렬의 극성검증을 위해서는 센서에 알고 있는 외부 자극을 인가하여 출력되는 응답을 확인하는 방법이 사용된다. 그러나 자이로 센서의 경우에는 인위적인 외부 자극 없이 지구 자전에 의한 회전각속도가 방향코사인행렬의 극성검증을 위한 입력으로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 인공위성의 조립 및 시험 단계에서 여러 번 수행되는 자이로 센서의 상태점검 시험결과를 이용하여 자이로 센서의 방향코사인행렬 극성검증을 수행하였다. A Direction Cosine Matrix (DCM) of each satellites sensor/actuator which contains an directional information of sensor/actuator is implemented in the on-board flight software. In order to verify the polarity of direction cosine matrix, it is mostly used that an actual sensor/actuator output is compared with the expected output value which responses to the pre-defined external stimulus to the sensor/actuator. For the gyro sensors, the Earth rotational rate can be used as an external input for the polarity verification of DCM, without using an artificial stimulus. In this study, the polarity of gyro DCM is checked and verified using the several test data which have been acquired during the different system level test phases. Finally the polarity of DCM was successfully verified using the Earth rotational rate.

NXT와 TETRIX를 사용한 무인 전기 오토바이의 설계

정영득,사영준,김재우,김재우,지준근 순천향대학교 부설 산업기술연구소 2014 순천향 산업기술연구소논문집 Vol.20 No.1

In this paper, a new self-balancing electric-motorcycle(E-Motorcycle) that uses a robot equipped with an NXT micro-controller as well as a TETRIX is developed. Together they contain the control program known as LabVIEWfor LEGO MINDSTORM. The E-Motorcycle is constructed of an aluminum frame, a DC servo motor with controller, an additional DC motor, a 12V Nikel battery, a Gyro sensor and an Acceleration sensor. By incorporating the LabVIEW for LEGO MINDSTORMS program the E-Motorcycle can be driven without any loss of balance. The E-Motorcycle control system in totality measures the inclination of the device by using the Gyro sensor. The drift phenomenon of the Gyro sensor is due to an integral error in the process of converting measured (deg/s) values into  (deg) values. To minimize this drift phenomenon are compensated by combining the Gyro sensor with the Acceleration sensor. According to the combination of these sensors the steering of the E-Motorcycle is controlled by a compensated deg value as input into the DC servo motor. The E-Motorcycle is designed to enable proper balancing under the control of the system processes so that a user may drive with increased safety.

휠체어 균형 조정을 위한 스마트 센서의 적용에 관한 연구

Linh Van Ma,조영빈(Young-bin Cho),김진술(Jinsul Kim) 한국디지털콘텐츠학회 2018 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.19 No.8

Due to un-balancing weight allocation on the wheelchair the existing wheelchair system are faced with the risk of flipping or falling when a wheelchair goes up to a hill . In to order to be safer during riding the wheelchair, in this paper, we proposed a real-time new solution using the integrated Gyro Sensor and Tilt Sensor for controlling the balance. Because the typical property of wheelchair is for the special user who meets the difficulty in moving on foot the maintain the balance of wheel-chair systems have become important and helpful. In our method, we calculate the seat angle using information from Tilt Sensor. However, due to the law of inertia when a wheelchair is moving there is a deviation in the output value of Tilt Sensor. Therefore, we have to optimize the value of the angle by utilizing the acceleration that is the output of the Gyro Sensor. We took the advantages by using the combination of Gyro and Tilt sensors. Moreover, we also solved the consumption issue of the whole system. Through various experimentations with usage of ZigBee sensor module, the power consumption for the balancing system is reduced significantly.

압력센서를 이용한 세그웨이 개발

조성찬,강수민,허경무,주영복,Jo, Sung-Chan,Kang, Su-Min,Huh, Kyung-Moo,Joo, Young-Bok 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.9

최근 현대사회는 고도의 발전과 더불어 화석연료 사용으로 인한 환경문제가 대두되고 있다. 그래서 저공해 에너지 및 기술개발 등 지속적인 노력을 기울이고 있지만 기존의 화석연료와 자동차를 대체 할 수 있을 만한 수준의 성과를 거두지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 21세기 전기 오토모바일 분야에서 세그웨이(Segway) 기술을 토대로 단점을 보안하고 새로운 인터페이스의 방향을 제시하는데 그 목적을 두고 있다. 세그웨이는 자체의 기울어짐을 이용해서 제어를 하기 때문에 어느정도 경사가 있는 곳에서 기울기를 잘못 조절하면 그대로 넘어지는 문제가 있다. 본 연구는 이러한 단점을 해결해 보고자 2개의 압력센서(Load cell)를 사용하여 체중비율에 따른 제어방법을 도입해 보았다. 또, 경사로에서의 수월한 운행을 위해서 자이로센서와 가속도 센서를 사용해서 값을 보정해 경사에서도 자유로운 제어방법을 연구해 보았다. 탑승자의 체중과 경사각에 따른 압력센서의 압력 감지값을 실험으로 측정하여 산출해 본 결과 경사각에 비해서 체중에 대한 제어변수 변화량이 크다는 점을 알 수 있다. 결과적으로 압력센서를 사용해서 만든 세그웨이또한 제어가 간편하며 경사로 등에서의 안정성도 높은 것을 알 수 있다. As well as the advanced development of modern society, and the environmental problems caused by the use of fossil fuels is emerging. So do not reap the performance level of the car to be able to replace existing fossil fuel and low-emission energy and technology development are continually strives. Therefore, this study aims to present the direction of the new interface 21st century Mobile Auto Electric Segway technology in the field of security and disadvantages based. The Segway is a problem because the control itself skewed by certain slope where the slope in the wrong adjustment tipping. In this study, the year saw the introduction of two pressure sensors(Load cell) used to solve these drawbacks, according to the ratio of the weight control methods. In addition, the ramps operate in a straightforward, using an acceleration sensor and a gyro sensor in order to compensate for the slope value in free control method to study looked. Measured by calculating the value of the occupant's weight and according to the inclination of the pressure sensor pressure sensing experiment results this year, we can see that the control variable for the change in body weight is greater than the inclination. Segway is also easy to control, and the stability of the ramps, etc. As a result, created using a pressure sensor.