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意圖辨識與施力關係實驗

由前兩章提出了研究方法及系統的架構,在本章將在我們的系統上,針對提 出的研究方法進行實驗,並對於使用者意圖辨識及i-go控制的成效進行探討,為 了驗證在意圖辨識上,通過我們提出的迴歸模型能準確推論出意圖與實際推拉 力、旋轉力矩的關係,設計了意圖辨識與施力關係實驗,將在4.1節進行介紹;

為了驗證我們所設計的具意圖辨識之模糊控制器,在一般環境中能輔助銀髮族穩 定行走,並在老人欲轉彎或遭遇危險時給予煞車力輔助,設計了意圖操控i-go實 驗I,將在4.2節介紹;為了驗證我們設計的適應性意圖辨識模糊控制器能達到自 主學習模糊歸屬函數,並在一般環境中輔助銀髮族穩定行走,且在轉彎或遭遇危 險時給予煞車力輔助,設計了意圖操控i-go實驗II,將在4.3節進行介紹。

4.1 意圖辨識與施力關係實驗

此實驗的設計目的是希望能驗證我們設計的意圖辨識握把,能經由Lasso迴 歸模型推論出相對應於此意圖的推拉力與旋轉力矩。實驗開始前我們先對每個力 感應器做線性校正,校正方式是透過精確的砝碼逐漸對力感應器施壓,先找出壓

圖4.1 力感應器壓力與電壓的關係

圖4.2 意圖辨識與施力關係實驗場景

在實驗中,受測者以自身的操作習慣自由行走於場景中,但不可以撞到障礙 物或牆壁,在這個實驗過程中,我們每隔0.5秒通過意圖辨識握把收集一次使用 者當下移動的意圖所造成的壓力值,以及通過兩軸力感應器得到在該意圖下的推 拉力與旋轉力矩,共收集1100筆的訓練資料,經過短暫休息後,重複相同的實驗 步驟,再收集400筆的驗證資料,表4.1為實驗受測者資料。

表4.1 意圖辨識與施力關係實驗受測者資料

受測者 性別 年齡 身體狀況

A 女 25 四肢健全

B 男 22 四肢健全

為了要找出使用者意圖與施力之間的關係,根據前一章提到的Lasso定義公

轉力矩之間的關係,有了這個βˆ 向量後,使用者只要對i-go施加任何一種意圖, 者使用λ等於1~5來做估測,圖4.3所示為受測者A的結果,其中圖4.3(a)~(d)呈現 使用不同λ估測出來的結果,藍線代表經由兩軸力感應器實際量測到的精確值,

84.4%,λ等於5的時候準確率最低,可信度為75.5%;旋轉力矩在λ等於3的時候 估測結果最好,其可信度約為80.1%,λ等於5的時候準確率最低,可信度為78.7%。

由兩位受測者的結果得知當λ等於2到3時有較好的估測結果,這也代表著每個壓 力感應器之間的相依性並沒有太高,如此的實驗結果證明了我們每隻手使用13 個力感應器並不會過多,且配置的位置得當。此外由兩位受測者的實驗表現,可 以證明我們藉由Lasso迴歸方法可以有效推論出使用者的意圖與推拉力、旋轉力 矩間的關係,至於造成旋轉力矩在估測上的準確度比推拉力來的低,是由於旋轉 力矩的變異幅度比較大,會造成誤差量稍微大一點。

(a)推拉力於λ=2的估測結果,可信度為85.4%

(b)推拉力於λ=5的估測結果,可信度為82.4%

(c)旋轉力矩於λ=2的推論結果,可信度為81.5%

(d)旋轉力矩於λ=5的推論結果,可信度為81.5%

圖4.3 受測者A實驗結果

(a) 推拉力於λ=2的推論結果,可信度為84.5%

(b)推拉力於λ=5的推論結果,可信度為75.5%

(c)旋轉力矩於λ=3的推論結果,可信度為80.1%

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