Geri Dön

Design of a vibrotactile balance support system with a virtual reality training program

Sanal gerçeklik eğitim programı içeren bir vibrotaktil denge destek sisteminin tasarımı

  1. Tez No: 754697
  2. Yazar: ENES TARIK ARAS
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BURAK GÜÇLÜ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 90

Özet

Bu tezde denge rehabilitasyonuna yardımcı olabilmek için sanal gerçeklik (SG) eğitimi ile vibrotaktil geri bildirim (VGB) sistemi tasarlanması amaçlanmıştır. Eğitim programı Unity3D ve Blender yazılımları üzerine kurulmuştur. Görsel ve vibrotaktil psikofiziksel limitler bir katılımıcı yardımıyla deneylerde ölçülmüştür. Anterior/posterior salınımlarla ilgili bilgi görsel ve/veya VGB ile katılımcıya aktarılmıştır. Görsel deneyler, avatar üzerinden SG'de hareket algılama, açı ve hız diskriminasyonu testlerini kapsamaktadır. Hareket algılamada bütün eşik değerleri 0.04 deg/s'nin altındadır. Görüntülenen avatarın açı ve hız diskriminasyonu eşik değerleri ise 0.26-0.46 deg ve 0.19-0.34 deg aralığında bulunmuştur. VGB için Arduino UNO kullanılarak üst kola yerleştirilen altı motor sürülmüştür. Avatarın artan açısı ile eş çalıştırılan motor sayısı arttırılmıştır. Avatarın açısal hızı ise karışık (darbe genişliği/darbe sayısı) ya da darbe sayısı modülasyonu ile VGB'ye dönüştürülmüştür. Motorlar arası mesafe maksimum lokalizasyon doğruluğuna (\%81.2) ulaşılacak şekilde ayarlanmıştır. Katılımcı VGB'yi ekran kapalıyken avatarın postural salınımlarına eşleştirmiştir. Sadece VGB ile elde edilen birleştirilmiş salınım açısı ve hızı doğruluk \%91 bulunmuştur. Son olarak avatar, katılımcının üç farklı durumunda (gözler açık VGB kapalı, gözler kapalı VGB açık, gözler açık VGB açık) bir yolda karşıdan karşıya geçmesi için simüle edilmiştir. Bütün durumlarda katılımcı avatarı hiç düşürmeden kontrol edebilmiştir. En iyi performans (\%98.7) iki modalitede geribildirim varken, en kötü performans (\%92.1) ise sadece VGB açıkken ölçülmüştür. VGB kullanılarak tasarlanan denge destek sistemi klinik çalışmalar için umut vermektedir.

Özet (Çeviri)

This thesis aims to design a vibrotactile feedback(VTF) system to help balance rehabilitation with virtual reality (VR) training. First, the training program was built in a virtual reality platform by using Unity3D and Blender software. Data for visual and vibrotactile psychophysical limits were obtained in several experiments performed by one participant. The VR platform simulated anterior/posterior sways which were conveyed to the participant visually and/or by VTF. Visual experiments consisted of motion detection, angle discrimination, and angular velocity discrimination of an avatar in the VR screen. All motion detection thresholds were found to be lower than 0.04 deg/s. Angle and velocity discrimination limens were in the range of 0.26-0.46 deg and 0.19-0.34 deg/s in the visual avatar. Arduino UNO was used to control six vibration motors placed around the upper arm . Motors were recruited incrementally as the avatar's sway angle increased. Angular velocity was mapped either by mixed (Pulse-width/pulse-number) or pulse-number modulation to the VTF. Motor distances were adjusted to ensure maximum (\%81.2) localization. Next, the participant matched VTF to the postural sway of the avatar while the computer screen was off. Combined identification accuracy of sway angle and angular velocity was 91\% by only VTF. Finally, the avatar was simulated to cross a road in the VR platform with three conditions (visual on tactile off, visual off tactile on, visual on tactile on) participant. In all conditions, the participant could control the avatar successfully without any falls. Quickest response was obtained when both feedbacks were on (98.7\%), and the worst response was obtained when only VTF was on (92.1\%). VTF seems promising in the proof of concept balance support system presented in this thesis.

Benzer Tezler

  1. Design and microfabrication of a strain-gauge array on polymer substrate for tactile neuroprosthesis in rats

    Sıçanlarda dokunsal nöroprotez uygulaması için polimer tabanlı gerinim-ölçer dizisi tasarımı ve mikrofabrikasyonu

    MOHAMMAD BEYGI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞENOL MUTLU

    DOÇ. DR. BURAK GÜÇLÜ

  2. Kelime öğreniminde haptik uygulamaların kullanılması

    Using haptic applications in word learning

    KADİR KAÇANOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Aydın Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ RIZA İLHAN

  3. Haptic perception of virtual bumps displayed through a piezo-actuated touch screen

    Piezo tahrikli dokunmatik bir ekranda görüntülenen sanal tümseklerin dokunsal algısı

    BUKET BAYLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇAĞATAY BAŞDOĞAN

  4. Design of a custom made ERP system

    Özel bir ERP sisteminin geliştirilmesi

    HAKAN AKÇALAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    İşletmeBoğaziçi Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEYHAN TUĞCU

  5. Design of a microprocessor controlled 3-D workbench

    Mikroişlemci denetimli üç eksenli hareket düzeneğinin tasarımı

    KORAY DAYANÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET METE BULUT