Design of a vibrotactile balance support system with a virtual reality training program
Sanal gerçeklik eğitim programı içeren bir vibrotaktil denge destek sisteminin tasarımı
- Tez No: 754697
- Danışmanlar: PROF. DR. BURAK GÜÇLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENOL MUTLU
DOÇ. DR. BURAK GÜÇLÜ
- Kelime öğreniminde haptik uygulamaların kullanılması
Using haptic applications in word learning
KADİR KAÇANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RIZA İLHAN
- 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
2014
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇAĞATAY BAŞDOĞAN
- Design of a microprocessor controlled 3-D workbench
Mikroişlemci denetimli üç eksenli hareket düzeneğinin tasarımı
KORAY DAYANÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET METE BULUT