International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.10
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pp.37-43
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2023
The hospital situation, timing, and patient restrictions have become obstacles to an optimum therapy session. The crowdedness of the hospital might lead to a tight schedule and a shorter period of therapy. This condition might strike a post-stroke patient in a dilemma where they need regular treatment to recover their nervous system. In this work, we propose an in-house and uncomplex serious game system that can be used for physical therapy. The Kinect camera is used to capture the depth image stream of a human skeleton. Afterwards, the user might use their hand gesture to control the game. Voice recognition is deployed to ease them with play. Users must complete the given challenge to obtain a more significant outcome from this therapy system. Subjects will use their upper limb and hands to capture the 3D objects with different speeds and positions. The more substantial challenge, speed, and location will be increased and random. Each delegated entity will raise the scores. Afterwards, the scores will be further evaluated to correlate with therapy progress. Users are delighted with the system and eager to use it as their daily exercise. The experimental studies show a comparison between score and difficulty that represent characteristics of user and game. Users tend to quickly adapt to easy and medium levels, while high level requires better focus and proper synchronization between hand and eye to capture the 3D objects. The statistical analysis with a confidence rate(α:0.05) of the usability test shows that the proposed gaming is accessible, even without specialized training. It is not only for therapy but also for fitness because it can be used for body exercise. The result of the experiment is very satisfying. Most users enjoy and familiarize themselves quickly. The evaluation study demonstrates user satisfaction and perception during testing. Future work of the proposed serious game might involve haptic devices to stimulate their physical sensation.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.8
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pp.1196-1202
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2009
In this paper, an estimator design of underwater environment changes is proposed by using observer techniques for ROV control system. The underwater environment changes are considered as an external disturbance term for ROV model and it is added into the input term of ROV model. To estimate the environment changes, a PI observer which does not effect the external disturbance input term is proposed. To verify the effectiveness of the proposed method, the step and the sinusoidal environment changes are considered in simulation. The proposed method will be applied to design the haptic controller for ROV in future.
In various industries, tactile recognition has been one of the important ways in displaying information because peoples like to touch and feel. Especially, how much the tactile information is efficiently recognizable is crucial for visually impaired persons in their daily lifes. However, existing design guidelines are insufficient to lead good tactile recognition. In this study, an experiment was performed to investigate proper tactile shapes (relievo / intaglio vs. filled / unfilled), sizes and depths for efficient tactile recognition. Moreover, this study scrutinized whether the recognition speed or error was varied depending on the type of displayed symbols (open vs. closed types) in tactile. The experimental results revealed that the 'relieve-filled' shape type was more rapidly recognizable than the other shapes, and the 'closed' type symbols (e.g., ${\square }$. ${\bigcirc}$) were more robustly recognizable than the 'open' type symbols (e.g, +, ^). Several design guidelines were presented based on the results. These guidelines can be applied to the design of tactile buttons in the devices that users should control them without visual attention, such as car steering wheels or MP3 players.
Kim, Jin-Kyu;Oh, Jong-Seok;Lee, Snag-Rock;Han, Young-Min;Choi, Seung-Bok
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.12
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pp.1220-1226
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2012
This paper proposes a novel type of tactile device utilizing magnetorheological(MR) fluid which can be applicable for haptic master of minimally invasive surgery(MIS) robotic system. The salient feature of the controllability of rheological properties by the intensity of the magnetic field(or current) makes this potential candidate of the tactile device. As a first step, an appropriate size of the tactile device is designed and manufactured via magnetic analysis. Secondly, in order to determine proper input magnetic field the repulsive forces of the real body parts such as hand and neck are measured. Subsequently, the repulsive forces of the tactile device are measured by dividing 5 areas. The final step of this work is to obtain desired force in real implementation. Thus, in order to demonstrate this goal a neuro-fuzzy logic is applied to get the desired repulsive force and the error between the desired and actual force is evaluated.
Study results in the last decades show that amount and quality of physical exercises, then the active participation, and now the cognitive involvement of patient in rehabilitation training are known of crux to enhance recovery outcome of motor dysfunction patients after stroke. Rehabilitation robots mainly have been developing along this direction to satisfy requirements of recovery therapy, or focusing on one or more of the above three points. Therefore, neuro-machine interaction based active rehabilitation robot has been proposed for assisting paralyzed limb performing designed tasks, which utilizes motor related EEG, UCSDI (Ultrasound Current Source Density Imaging), EMG for rehabilitation robot control and feeds back the multi-sensory interaction information such as visual, auditory, force, haptic sensation to the patient simultaneously. This neuro-controlled and perceptual rehabilitation robot will bring great benefits to post-stroke patients. In order to develop such kind of robot, some key technologies such as noninvasive precise detection of neural signal and realistic sensation feedback need to be solved. There are still some grand challenges in solving the fundamental questions to develop and optimize such kind of neuro-machine interaction based active rehabilitation robot.
In this research, a novel mater arm was studied as a teaching device for an underwater revolute robot arm used as a slave arm. The master arm was designed to be a seven-degree-of-freedom (DOF) structure, with a structure similar to that of the slave arm, and to be desktop size to allow it to be worn on a human arm. The master arm with encoders on the joints was used as an input device for teaching a slave robot arm. In addition, small electric magnets were installed at the joints of the master arm to generate the haptic force. A control system was designed to sense excessive force and torque in the joints of the master arm and protect it by controlling the position and velocity of the slave arm through the encoder signal of the master arm.
This paper presents a portable tele-assessment system designed for remote evaluation of the hypertonic elbow joint of neurologically impaired patients. A patient's upper limb was securely strapped to a portable limb-stretching device which is connected through Internet to a portable haptic device by which a clinician remotely moved the patient's elbow joint and felt the resistance from the patient. Elbow flexion angle and joint torques were measured from both master and slave devices and bilaterally fed back to their counterparts. In order to overcome problems associated with the network latency, two different tele-operation schemes were proposed depending on relative speed of tasks compared to the amount of time delay. For slow movement tasks, the bilateral tele-operation was achieved in real-time by designing control architectures after causality analysis. For fast movement tasks, we used a semi-real-time tele-operation scheme which provided the clinicians with stable and transparent feeling. The tele-assessment system was verified experimentally on patients with stroke. The devices were made portable and low cost, which makes it potentially more accessible to patients in remote areas.
In this research, a remote control system has been developed and implemented, which combines autonomous obstacle avoidance in real-time with force-reflective tele-operation. A tele-operated mobile robot is controlled by a local two-degrees-of-freedom force-reflective joystick that a human operator holds while he is monitoring the screen. In the system, the force-reflective joystick transforms the relation between a mobile robot and the environment to the operator as a virtual force which is generated in the form of a new collision vector and reflected to the operator. This reflected force makes the tele-operation of a mobile robot safe from collision in an uncertain and obstacle-cluttered remote environment. A mobile robot controlled by a local operator usually takes pictures of remote environments and sends the images back to the operator over the Internet. Because of limitations of communication bandwidth and the narrow view-angles of the camera, the operator cannot observe shadow regions and curved spaces frequently. To overcome this problem, a new form of virtual force is generated along the collision vector according to both distance and approaching velocity between an obstacle and the mobile robot, which is obtained from ultrasonic sensors. This virtual force is transferred back to the two-degrees-of-freedom master joystick over the Internet to enable a human operator to feel the geometrical relation between the mobile robot and the obstacle. It is demonstrated by experiments that this haptic reflection improves the performance of a tele-operated mobile robot significantly.
Purpose: This study proposes a Metaverse-based police education and training model that can efficiently improve the performance of various police activities according to changes in the environment of the times. Method: The structure of this system can generate Avatar Controller expressed using HMD and haptic technology, access the Network Interface, and educate and train individually or on a team basis through the command control module, education and training content module, and analysis module. Result: In the proposed model of this study, the command and control module was incorporated into individual or team-based education and training, enabling organic collaborative training among team members by monitoring the overall situation of terrorism or crime in real time. Conclusion: Metaverses-based individual or team-based police education and training can provide a more efficient and safe education and training environment based on immersion, interaction, and rapid judgment in various situations.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.5
no.1
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pp.17-25
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2011
This paper aims to find the optimal control gain for enhancing the convenience of electric walking frames and design a control algorithm. With the recent advances in medical technology, there has been a rapid increase in the aging population and a variety of mobile walking frames have been developed for improvement of the quality of life. However, the manual walking frames of such mobile aids don't have any electric motor which helps facilitate elderly users' walking and thus are not efficient enough for the old people of weak strength to use especially when moving on uneven surfaces such as slopes or thresholds. The types of electric walking frames have been developed to overcome such inefficiency. Electric walking frames require users' control operations for motor driving unlike manual frames. Therefore, when they are not properly handled, it causes considerable inconvenience to their users. The present study compared the electric walking frames with manual ones in terms of operational convenience and attempted to improve the user convenience of walking frames varying the control value for user convenience based on certain standards. This paper presented a haptic sensor designed to recognize the will to walk and measure the degree of convenience and proposed a control algorithm for improvement of convenience. For user convenience, this paper evaluated the relative convenience of walking frames in view of changing differences between the center of vehicle (COV) and the center of position (COP). With the employment of an electric walking frame and a new measuring method, all the processes were experimentally tested and validated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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