Recently, the vehicle driving device has been designed for driver's convenience. Especially, the automobile industry develops the vehicle using the joystick instead of steering wheel from the concept car. The biggest strength of using the joystick is that the driver feels less workload and fatigue than when the driver uses steering wheel. However, this kind of study still needs more research and experiments for more accurate result. Therefore, this research evaluated workload according to the driving device by the survey and the measurement of physiological signal. The reason not only using the survey also using the measurement of physiological signal is to support the result of the survey which is not enough to bring the accurate result. There were tow different kinds of methods to carry out this research; SWAT (Subjective Workload Assessment Technique) for the survey and the biopac equipment for the measurement of physiological signal. Furthermore, previously established driving simulator, GPS (Global Positioning System), and Seoul-Cheonan virtual expressway DB were used for the experiment. As the result of the experiment with 13 subjects, it was certain that using joystick device brings less workload and fatigue to the drivers than using steering wheel following both methods-the survey and the measurement of physiological signal. Also, it confirmed the significant result from the SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) statistics analysis program.
This research proposes a vibration pattern algorithm to implement the haptic joystick to control a mobile robot at the remote site without watching the navigation environment. When the user cannot watch the navigation environment of the mobile robot, the user may rely on the haptic joystick solely to avoid obstacles and to guide the mobile robot to the target. To generate vibration patterns, there is a vibration motor at the bottom of the joystick which is held by the user to control the motion direction of the mobile robot remotely. When the mobile robot approaches to an obstacle, a pattern of vibration is generated by the motor, and by feeling the vibration pattern which is determined by the relative position of the mobile robot to the obstacle, the user can move the joystick to avoid the collision to the obstacle for the mobile robot. To generate the vibration patterns to convey the relative location of the obstacle near the mobile robot to the user, Fuzzy interferences have been utilized. To measure the distance and location of the obstacle near the mobile robot, ultrasonic sensors with the ring structure have been adopted and they are attached at the front and back sides of the mobile robot. The precise location of the obstacle is obtained by fusing the multiple data from ultrasonic sensors. Effectiveness of the proposed algorithm has been verified through the real experiments and the results are demonstrated.
산업 전반에 걸쳐 자기장 센서에 대한 연구나 제품개발이 많이 진행되어져 왔다. 하지만 이런 제품의 단가를 낮추기 위해서는 초기 개발단계에서부터 자기장 필드와 자기장 센서의 특징과 최종제품의 특징들을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 특히, 자기장 필드는 비선형 데이터를 처리하는 계산이 복잡하여 실제로 사용하고 응용하기에는 매우 어렵기 때문에, 이렇게 측정된 자기장 센서값들을 정확하게 계산하기 위해서는 고가의 장비나 복잡한 알고리즘이 필요한 추세였다. 하지만, 본 논문에서는 기존 조이스틱의 특징을 이해한 상태에서 자기장 센서의 고유한 특성과 특징을 소개하면서, 자기장 센서를 사용하는 웨어러블 조이스틱을 개발하기에 적합하고 간단하면서도 기능을 충족하는 디자인 및 개발 방법들을 제시하였다. 특히, 기존 조이스틱의 기계적인 특징과 자기장 센서의 특성을 서로 잘 고려한 후에, 기존 조이스틱의 본질적인 문제인 기계적인 마모와 문제점들을 해결하고자 기계적 구성이나 선들이 필요없는 자기장 센서를 이용하여, 저가의 웨어러블 조이스틱 장치의 디자인 및 개발 할 수 있는 설계요소 및 방법들을 소개하였다. 본 논문의 개발결과로 실제 사용자 테스트를 수행하여, 본 논문의 장비를 처음 접하는 사용자들도 쉽게 이용하여 기존 조이스틱과 같이 정확하게 제어할 수 있음을 보였다.
Hydraulic systems are essential for most of the construction equipments due to their various advantages, such as very powerful, quick response speed, precision control and remote control. Moreover, they are necessary to apply the electro hydraulic systems for precise and remote controls. Operating the small electronic joystick of the remote controller for the control of a multipurpose work machine with remote control technology increases the possibility of a sudden operation compared to the use of a conventional hydraulic joystick. When a joystick is suddenly operated, the peak pressure is generated in the system due to the quick response of the system. Then a vibration is generated due to the peak pressure, which causes instability to the operation of the construction equipment. Therefore, in this study, we confirmed the level of reduction of peak pressure occurring in the electro hydraulic system by using AMESim, when the output signal of the step shape generated by the sudden operation of the electronic joystick was changed by using the convolution operation.
This paper proposes a mobile robot platform for education that can experiment with various autonomous driving algorithms such as obstacle avoidance and path planning. The platform consists of a robot module and a remote controller module, both of which are based on the Arduino Nano 33 IoT embedded board. The robot module is designed as a differential drive type using two encoder motors, and the speed of the motor is controlled using PID control. In the case of the remote controller module, a command to control the robot platform is received with a 2-axis joystick input, and an elliptical grid mapping technique is used to convert the joystick input into a linear and angular velocity command of the robot. WiFi and Zigbee are used for communication between the robot module and the remote controller module. The proposed robot platform was tested by measuring and comparing the linear velocity and angular velocity of the actual robot according to the linear velocity and angular velocity commands of the robot generated by the input of the joystick.
Though the final goal of mobile robot navigation is to be autonomous, operators' intelligent and skillful decisions are necessary when there are many scattered obstacles. There are several limitations even in the camera-based tele-operation of a mobile robot, which is very popular for the mobile robot navigation. For examples, shadowed and curved areas cannot be viewed using a narrow view-angle camera, especially in bad weather such as on snowy or rainy days. Therefore, it is necessary to have other sensory information for reliable tele-operations. In this paper, sixteen ultrasonic sensors are attached around a mobile robot in a ring pattern to measure the distances to obstacles. A collision vector is introduced in this paper as a new tool for obstacle avoidance, which is defined as a normal vector from an obstacle to the mobile robot. Based on this collision vector, a virtual reflection force is generated to avoid the obstacles and then the reflection force is transferred to an operator who is holding a joystick to control the mobile robot. Relying on the reflection force, the operator can control the mobile robot more smoothly and safely. For this bi-directional tele-operation, a master joystick system using a hall sensor was designed to resolve the existence of nonlinear sections, which are usual for a general joystick with two motors and potentiometers. Finally, the efficiency of a force reflection joystick is verified through the comparison of two vision-based tele-operation experiments, with and without force reflection.
Forestry crane work in a forest harvester or forwarder is regarded as one of most hard work requiring a very high level of operation skill. The operator must handle two or more multi-axes joysticks simultaneously to control the multiple manipulators for maneuvering the crane-tip to its intended location. This study has been carried out to develop a crane-tip controller which can intuitively maneuver the crane-tip, resulting in improving the productivity by decreasing the technical difficulty of control as well as reducing the workload. The crane-tip controller consists of a single 2-axis joystick and a control algorithm run on microcontroller. Lab-scale forestry crane was constructed using electric cylinders. The crane-tip control algorithm has the crane-tip follow the waypoints generated on the given path considering the dead band region using LBO (Lateral Boundary Offset). A speed control gain to change the speed of relevant cylinders relatively is applied as well. By the P (Proportional) control within the control interval of 20 msec, the average error of crane-tip control on the predefined straight path turned out to be 14.5 mm in all directions. When the joystick is used the waypoints are generated in real time by the direction signal from the joystick. In this case, the average error of path control was 12.4 mm for straight up, straight forward and straight down movements successively at a certain constant speed setting. In the slant movement of crane-tip by controlling two axes of joystick simultaneously, the movement of crane-tip was controlled in the average error of 15.9 mm when the crane-tip is moved up and down while moving toward forward direction. It concluded that the crane-tip control was possible using the control algorithm developed in this study.
The electric power wheelchair needs to control motor torque and speed for responding to variable actions given by handling a joystick. In this paper a DSP-based BLDC motor controller using a single dc-link current sensor is presented for electric power wheelchair. It is composed by a DSP processor and three-phase inverter module. To control torque, high speed current control is achieved by the PI controller and pulse width modulation (PWM) signals with 25 kHz carrier frequency, which is performed by 200 ${\mu}sec$ cycle. The speed controller computes the new direct current reference from the speed error and the PI control equation. The displacement value by handling the joystick is converted to reference speeds of right and left wheel motors using nonholonomic wheelchair kinematics. Experimental results show that the presented control system is enough to implement a speed servo in wheelchair driving.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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