In this study, a real-time fall detection system based on a smartphone equipped with three-axis accelerometer and magnetometer was proposed and evaluated. The proposed system provides a service that detects falls in real time, triggers alarm sound, and sends emergency SMS(Short Message Service) if the alarm is not deactivated within a predefined time. When both of the acceleration magnitude and angle displacement of the smartphone attached to waist belt are greater than predefined thresholds, it is detected as a fall. The proposed system was evaluated against activities of daily living(walking, jogging, sitting down, standing up, ascending stairs, and descending stairs) and unintended falls induced by a proprietary pneumatic-powered mattress. With the thresholds of acceleration magnitude 1.7g and angle displacement $80^{\circ}$, it showed 96.5% accuracy to detect the falls while all the activities of daily living were not detected as fall.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.5
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pp.462-467
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2013
This paper presents a modified disturbance observer (MDOB) for controlling two arms of a manipulator designed for a home service robot. The MDOB is slightly different from the original DOB in that it uses an accelerometer to measure acceleration of the robot arm. Then it uses the acceleration to estimate the disturbance to cancel out in the control loop. Relying on the acceleration information of the robot arm, a partial model-based control structure is formed. Experimental studies of position control of 2 DOF robot arm are conducted to evaluate the performance of the proposed position control by an MDOB method.
A piezoresistive silicon resonator which can be used as an accelerometer is designed and fabricated using silicon micromachining techniques. The device consists of a seismic mass and four deflection beams in which eight piezoresistors are diffused. The structure is fabricated by EPW etching process. The piezoresistors are properly arranged and connected to make a bridge circuit, with which acceleration in only one direction can be measured. According to the experimental results, the first resonant frequency of this resonator is above 15 kHz, and this transducer has a sensitivity of 5.56 ${\mu}V/Vg$.
In this paper, a coarse alignment algorithm for strapdown inertial navigation system is proposed and evaluated analytically. The algorithm computes roll and pitch angles of the vehicle using accelerometer outputs, and then determines yaw angle with gyro outputs. It is referred, as two-step coarse alignment in this work. With the geometric relation between sensor outputs and roll, pitch and yaw angles, the algorithm error is analytically derived and compared with the previous coarse alignment algorithm introduced by Britting. The results show that the proposed two-step coarse alignment algorithm has better performance for pitch angle computation.
Often an INS has to be aligned in navigation. In these cases it is necessary to obtain some reference information on the state of the aligned INS(Slave) such as its position, its velocity of its angular rate. Usually the reference information is velocity which is supplied by another reference INS. In the alignment state the velocity computed by the reference INS(Master) is compared with that computed by the slave INS and the difference which is indicative of the slave misalignment with respect to the master, is processed by a Kalman filter which estimates misalignment as well as the slave gyro and accelerometer error states. The operation of aligning a slave INS with a master INS comparing quantities computed by both INS is known as transfer alignment. The delivery vehicle performs error these maneuvers enable the TA Kalman filter to separate between the tilt errors and the accelerometer biases which otherwise are unobservable. The basic objective this paper is to study the observability enhancement by ship's maneuvering and matching methods during transfer alignment at sea.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.2
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pp.125-130
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2011
This paper shows a method to design complementary filter using least square. The complementary filter is one of useful filters estimating angle. The basic concept of this filter is to enhance advantages of each sensor that angle detecting using a gyroscope has good accuracy at a high frequency and an accelerometer at a low frequency. When designing complementary filter, the most commonly used method is using cut-off frequency. However, it may be not easy to obtain a cut-off frequency. This paper presents a systematic method to determine the coefficients of the complementary filter using well-known linear least squares minimizing error between estimating angle and true angle.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.12
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pp.1201-1207
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2010
This paper shows to stabilize a balancing robot. We derive the dynamics of a balancing robot and design its controller using LQR method. For stabilizing balancing robot, we introduce a method to detect an angle using inertial sensors. In this study, we use a complementary filter to fuse signals by frequency response of gyroscope and accelerometer in order to measure the inclined angle of balancing robot. The filter coefficients are obtained by least square to minimize error in angle-detecting filter design. And then, after we derive a dynamics of balancing robot using Lagrange method, we linearize that dynamics for using LQR method.
Scoliosis is a three-dimensional deformity caused by lateral curvature of the spine. The existing braces used to correct the posture were some drawbacks such as inconvenience, tightness as well as unfitness to wear. In this study, we devised a posture guidance system in order to monitor a posture continuously and lead to pose correctly and a new method fur measuring a Cobb's angle value in third dimension based on two 3-axis accelerometers. As a result, the correlation coefficients between desired and measured angles were and standard error between desired and measured angles were 0.99, 1.32(x-axis), 0.99 and 1.10(y-axis), respectively. The devised system showed good potential for the optimal posture guide and an early detection of scoliosis.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.9
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pp.2312-2321
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1994
In this work the dynamics of an electromagnetic levitation system is described by a set of three first order nonlinear ordinary differential equations. The objective is to design a digital linear controller which takes the inherent instability of the uncontrolled system and the disturbing force into consideration. The controller is made by employing digital linear quadratic(LQ) design methodology and the unknown state variables are estimated by the kalman filter. The state estimation is performed using not only an air gap sensor but also both an air gap sensor and a piezoelectric accelerometer. The design scheme resulted in a digital linear controller having good stability and performance robustness in spite of various modelling errors. In case of using both a gap sensor and an accelerometer for the state estimation, the control input was rather stable than that in a system with gap sensor only and the controller dealt with the disturbing force more effectively.
The real-time monitoring about the activity of the human provides useful information about the activity quantity and ability. The present study implemented a small-size and low-power acceleration monitoring system for convenient monitoring of activity quantity and recognition of emergent situations such as falling during daily life. For the wireless transmission of acceleration sensor signal, we developed a wireless transmission system based on a wireless sensor network. In addition, we developed a program for storing and monitoring wirelessly transmitted signals on PC in real-time. The performance of the implemented system was evaluated by assessing the output characteristic of the system according to the change of posture, and parameters and acontext recognition algorithm were developed in order to monitor activity volume during daily life and to recognize emergent situations such as falling. In particular, recognition error in the sudden change of acceleration was minimized by the application of a falling correction algorithm
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[게시일 2004년 10월 1일]
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