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意圖操控 i-go 實驗 I

此實驗之設計目的是希望能驗證藉由我們設計的意圖辨識握把能有效辨識 使用者意圖,並透過我們提出的模糊控制系統,運用意圖辨識握把所辨識到的意 圖資訊來控制i-go,使i-go能產生對應該意圖的煞車力輔助。實驗開始前我們必 須先了解使用者常見的意圖有哪些,藉由本實驗室自行設計的電腦軟體介面,將 使用者的意圖擷取出來,如圖4.5所示,此程式由四個主要功能組成,圖4.5(a)所 示為設定串列傳輸功能介面,圖4.5(b)所示為獲取意圖介面,圖4.5(c)所示為顯示 握力值介面,此介面能接收PIC晶片傳回的力感應握把上各個力感應器的數值,

圖4.5(d)所示為控制煞車器介面,此介面能接收兩軸力感應器數值並直接控制兩 輪的煞車器扭力輸出的大小。握把與意圖介面獲取的結果相對應位置關係如圖 4.6所示,由結果我們可以發現到當使用者施加前進意圖時,兩手09~12號位置受 力較大,如圖4.7所示;施加後退意圖時,兩手01~04號位置受力較大;施加下壓 意圖時,兩手05~09號位置受力較大,如圖4.8所示;施加右轉意圖時,有兩種方 式可以完成右轉,一種是對右手09~12號位置施力,左手不要施力,如圖4.10(a) 所示,另一種是對右手09~12號位置施力,左手01~04號位置施力,如圖4.10(b) 所示;要完成左轉同樣有兩種方式,一種是對左手09~12號位置施力,右手不要 施力,如圖4.11(a)所示,另一種是對左手09~12號位置施力,右手01~04號位置施 力,如圖4.11(b)所示。因為左轉與右轉意圖都有兩種方式可以達成,且左轉與右 轉會壓到的位置又與下壓意圖會壓到的位置不重疊,因此證明我們可以透過PCA 演算法對左右手分別取其推力與拉力意圖的特徵向量,仍可以明確判斷使用者的 意圖。

(a)設定串列傳輸功能介面 (b)獲取意圖介面

(c)顯示握力值介面 (d)控制煞車器介面

圖4.5 使用者意圖擷取介面:(a)設定串列傳輸功能介面,(b)獲取意圖介面,(c) 顯示握力值介面,和(d)控制煞車器介面

4 3 2 1 1 1111 1 2 3 4 8 7 6 5 5 6 7 8 12 11 10 9 9 10 11 12

13 13

圖4.6 力感應握把位置與結果位置對照圖

圖4.7 前進意圖

12 11 10 11 12

圖4.8 後退意圖

圖4.9 下壓意圖

(a)單手施力右轉 (b)雙手施力右轉 圖4.10 右轉意圖(a)單手施力右轉和(b)雙手施力右轉

4 3 2 1 1 2 3 4

8 8

7 6 5 5 6 7

我們找了兩位受測者來進行這個實驗,實驗場景是一個連續的S型,場地上

(a)實驗場地 (b)實驗場地尺寸 圖4.12 (a)實驗場地和(b)實驗場地尺寸

(a)移動軌跡

(b)無煞車力輔助時的推拉力值 (c)具煞車力輔助時的推拉力值

(d)無煞車力輔助時的旋轉力矩 (e)具煞車力輔助時的旋轉力矩 圖4.14 受測者C實驗結果

(f)加入煞車力輔助後煞車器輸出的力矩值 圖4.14(續) 受測者C實驗結果

(a)移動軌跡

(b)無煞車力輔助時的推拉力值 (c)具煞車力輔助時的推拉力值

(d)無煞車力輔助時的旋轉力矩 (e)具煞車力輔助時的旋轉力矩 圖4.15 受測者D實驗結果

(f)加入煞車力輔助後煞車器輸出的力矩值 圖4.15(續) 受測者D實驗結果

由兩位受測者的實驗結果可以發現在S型路徑移動上,加入煞車力輔助控制 時,受測者的移動軌跡比起沒有加入煞車力時,在移動準確度上有明顯的提高,

更接近我們所設定的移動軌跡;在推拉力的部分,因為加入了輔助煞車力,由兩 位受測者的實驗結果,都可以發現推力比起沒有加入煞車力時增加了一些,這部 分主要是由於加入煞車力輔助後,使用者在每次起步前左右輪的煞車器是鎖死 的,這會使得受測者要移動時需要付出較多的推力,但受測者實驗後的感想都認 為,儘管需要額外施加較大的推力,但這個施力並不會大到造成移動上的負擔;

在旋轉力矩的部分,加入煞車力輔助控制時,受測者操作i-go轉彎比起沒有加入 煞車力時,在旋轉力矩上有明顯的減少,由這些數據證明我們提出的具意圖辨識 之模糊控制器能有效降低使用者旋轉時所需要施加的力矩,並達到準確穩定的移 動。

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