Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Jakub Piskozub

Mapowanie pozycji palców dłoni z zastosowaniem rękawicy sensorowej


Fingers position mapping using a sensor glove


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Krzysztof Tomalczyk
Praca dyplomowa magisterska obroniona 2018-09-12
Streszczenie pracy dyplomowej:
Ergonomia jest dziedziną równie starą co technologia. Od początków istnienia narzędzi wygoda ich użytkowania zdecydowanie poprawiła jakość wykonywanej za ich pomocą pracy. Początkowo do ergonomii nie przywiązywano większej wagi lub stosowano ją nieświadomie. Tyczy się to nie tylko narzędzi rzemieślniczych, rolniczych czy przemysłowych, lecz również tych wykorzystywanych przez artystów czy naukowców. Rozwój technologii naturalnie przynosił powody do konstruowania nowych i możliwości rozwoju już istniejących urządzeń a konstruktorzy tych narzędzi musieli konfrontować współczesne im technologie z potrzebami i właśnie ergonomią rozumianą jako łatwość obsługi. Dopiero rozwój elektroniki dyskretnej pozwolił przechylić szale tej konfrontacji na korzyść użytkowników. Korzystając z okiełznanej energii elektrycznej człowiek mógł w niespotykanym dotychczas stopniu ułatwić sobie i innym życie, chociażby tworząc nowe, technologicznie zaawansowane narzędzia z których każde stawia kolejny krok rozwoju ergonomii. Jednego z takich narzędzi dotyczy poniższa praca. Data glove – rękawica wyposażona w zestaw czujników pozwalających śledzić ruchy użytkownika. Sterowanie gestami jest jednym z ostatnich kroków które można postawić na drodze do ergonomii absolutnej, czyli sterowania myślą. Odczytanie gestów pozwala użytkownikowi na sterowanie aparaturą za pomocą naturalnych ruchów które często naturalnie kojarzone są z odruchami takimi jak machnięcie ręką z prawej strony w lewą, aby przesunąć np. listę. Poniższa praca składa się z trzech części: wprowadzenia do historii ergonomii w urządzeniach naukowych oraz analizę obecnego stanu rozwoju urządzeń typu data glove, teoretycznego opisu ruchów dłoni oraz analizy czujników mogących odczytywać niezbędne parametry tychże ruchów oraz części praktycznej zawierającej testy urządzenia skonstruowanego na potrzeby owej pracy. Rękawicę skonstruowano w oparciu o rezystancyjne czujniki ugięcia. Umiejscowienie czujników dobrano z wykorzystaniem wiedzy o anatomii i motoryce dłoni biorąc pod uwagę wiedzę zdobywaną podczas kolejnych prób ich rozmieszczenia. Dodatkowo zastosowano dwa czujniki: akcelerometr MMA8451 oraz układ LSM6DS33 będący połączonym akcelerometrem oraz żyroskopem. Akcelerometr wykorzystano do odczytu położenia wierzchu dłoni względem reszty ciała. Podobnie jak w przypadku czujników ugięcia rozmieszczenie wspomnianych czujników wyznaczono w oparciu o wiedzę o anatomii dłoni. Przeprowadzone testy pozwoliły uzyskać bardzo obiecujące wyniki świadczące o sprawności zbudowanego urządzenia. Pozwoliły one stwierdzić, że rękawica sensoryczna wyposażona w najprostszy zestaw czujników jest w stanie bezsprzecznie rozróżnić statyczne gesty języka migowego. Wyniki odczytów dla każdego z czujników zaprezentowano w formie kolorowych wykresów pozwalających stwierdzić działanie i poprawność na podstawie pobieżnej analizy wizualnej. Słowa kluczowe: czujniki ugięcia, akcelerometr, mapowanie pozycji, rękawica sensorowa, żyroskop.
Abstract:
Ergonomics is an area as old as technology. From the beginning of the tools' existence, the convenience of using them has definitely improved the quality of their work. Initially, the ergonomics were not given much weight or were used unconsciously. This applies not only to craft, agricultural or industrial tools, but also to those used by artists or scientists. The development of technology naturally provided reasons for constructing new and possibilities for the development of already existing devices, and the designers of these tools had to confront the technologies they currently had with the needs and the ergonomics understood as ease of use. Only the development of discrete electronics allowed to tilt the scales of this confrontation in favor of users. Using the harnessed electricity, man could, to an unprecedented extent, facilitate himself and others life, at the same time creating new, technologically advanced tools, each of which sets the next step in the development of ergonomics. One of such tools is the following work. Data glove - glove equipped with a set of sensors to track user's movements. Gesture control is one of the last steps that can be put on the path to absolute ergonomics, or thought control. Gesture reading allows the user to control the apparatus using natural movements that are often naturally associated with reflexes such as swipe from the right to the left to move e.g. a list. The following work consists of three parts: introduction to the history of ergonomics in scientific devices and analysis of the current state of data glove development, theoretical description of hand movements and analysis of sensors that can read the necessary parameters of these movements and a practical part containing tests of the device designed for this dissertation. The glove was designed basing on resistive bend sensors. The location of given sensors was selected using the knowledge of anatomy and hand motility, taking into account the knowledge gained during subsequent attempts to deploy them. In addition, two MMA8451 accelerometer sensors and the LSM6DS33 system were used as a combined accelerometer and gyroscope. The accelerometer was used to read the position of the palm of the hand relative to the rest of the body. As in the case of deflection sensors, the location of these sensors is based on the knowledge of the anatomy of the hand. The conducted tests allowed to obtain very promising results indicating the efficiency of the designed device. They allowed to state that the sensory glove equipped with the simplest set of sensors is able to clearly distinguish static gestures of sign language. The readings for each of the sensors are presented in the form of color charts allowing to determine the operation and correctness on the basis of a quick visual analysis. Keywords: bend sensor, accelerometer, gyroscope, finger position mapping, sensor glove