Optical Feedback Based on the Photometry by Ellipsoidal Reflector in Bionic Fingers Application

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorVonsevych, K. P.
dc.contributor.authorBezuglyi, M. O.
dc.contributor.authorPrytula, O. A.
dc.date.accessioned2021-03-16T09:32:28Z
dc.date.available2021-03-16T09:32:28Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenBackground. The investigation focus is the specificity of effective recognition of surface types during the interaction between finger prosthesis and manipulation objects, and organization of optical feedback system in the control module of bionic limb. Objective. The purpose of the paper is development and testing of method of optical feedback organization in the systems of bionic prostheses of human hand fingers. Methods. The developed system of optical feedback is based on the microcontroller measuring device with infrared (IR) optical emitter and sensor, ellipsoidal reflector, and artificial neural network. Results. During the research the comparison of application effectivity of optical feedback system with ellipsoidal reflector and without one was performed. The analysis was performed by classification of set with twelve, eleven, and ten types of surfaces of investigated specimens with the means of artificial neural network. The obtained accuracy of surface recognition for the system without an ellipsoidal reflector was 77%, 82% and 87%. In turn, the accuracy of surface recognition in the application of the ellipsoidal reflector was 94%, 98%, and 100%, correspondingly. Such results prove the possibility of further use of the photometry system by ellipsoidal reflectors for organization of constructive parts or complete feedback modules of the bionic fingers. Conclusions. The organization system of optical feedback based on optical emitter and sensor, ellipsoidal reflectors and artificial neural network for recognition of kinds of separate surfaces, with which can interact bionic prostheses fingers is proposed. The proposed system proved the certainty in recognition of limited set of investigated specimens. The efficiency of such system can be improved by using sensors array and wider data set for training.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Особенности эффективного распознавания типов поверхностей при взаимодействии пальцев протеза с объектами манипуляции и организация системы оптической обратной связи в модуле управления бионической конечности. Цель исследования. Разработка и апробация метода организации оптической обратной связи для систем бионических протезов пальцев рук человека. Методика реализации. Созданная система оптической обратной связи базируется на микроконтроллерном измерительном устройстве с инфракрасным оптическим излучателем и сенсором, эллипсоидальном рефлекторе и искусственной нейронной сети. Результаты исследования. Проведено сравнение эффективности применения системы оптической обратной связи с использованием эллипсоидального рефлектора и без него. Анализ проведен путем классификации набора из двенадцати, одиннадцати и десяти видов поверхностей исследуемых образцов с помощью искусственной нейронной сети. Полученная точность распознавания поверхностей при использовании системы без эллипсоидального рефлектора составила 77, 82 и 87 % соответственно. В свою очередь точность распознавания образцов поверхностей при применении эллипсоидального рефлектора составила 94, 98 и 100 % соответственно, что свидетельствует о возможности дальнейшего использования системы на основе фотометрии эллипсоидальными рефлекторами для организации составных частей или полноценных модулей обратной связи бионических пальцев. Выводы. В работе предложена система организации оптической обратной связи на базе оптического излучателя и сенсора, эллипсоидального рефлектора и искусственной нейронной сети для распознавания типов отдельных поверхностей, с которыми могут взаимодействовать пальцы бионического протеза. Предложенная система показала достаточную достоверность распознавания ограниченного набора исследуемых образцов, а эффективность ее применения может быть повышена путем использования массива сенсоров и более широкой выборки данных для тренировки.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Особливості ефективного розпізнавання типів поверхонь при взаємодії пальців протеза з об’єктами маніпуляції та організація системи оптичного зворотного зв’язку в модулі керування біонічної кінцівки. Мета дослідження. Розробка й апробація методу організації оптичного зворотного зв’язку для систем біонічних протезів пальців рук людини. Методика реалізації. Створена система оптичного зворотного зв’язку базується на мікроконтролерному вимірювальному пристрої з інфрачервоним оптичним випромінювачем і сенсором, еліпсоїдальному рефлекторі та штучній нейронній мережі. Результати дослідження. Здійснено порівняння ефективності застосування системи оптичного зворотного зв’язку з використанням еліпсоїдального рефлектора та без нього. Аналіз проведено класифікацією набору із дванадцяти, одинадцяти та десяти видів поверхонь досліджуваних зразків за допомогою штучної нейронної мережі. Отримана точність розпізнавання поверхонь при використанні системи без еліпсоїдального рефлектора становила 77, 82 і 87 % відповідно. Своєю чергою точність розпізнавання зразків поверхонь при застосуванні еліпсоїдального рефлектора становила 94, 98 і 100 % відповідно, що засвідчує можливість подальшого використання системи на основі фотометрії еліпсоїдальними рефлекторами для організації складових частин або повноцінних модулів зворотного зв’язку біонічних пальців. Висновки. У роботі запропоновано систему організації оптичного зворотного зв’язку на базі оптичного випромінювача і сенсора, еліпсоїдального рефлектора та штучної нейронної мережі для розпізнавання виду окремих поверхонь, з якими можуть взаємодіяти пальці біонічного протеза. Запропонована система показала прийняту достовірність розпізнавання обмеженого набору досліджуваних зразків, а ефективність її застосування може бути підвищена завдяки використанню масиву сенсорів та більш широкої вибірки даних для тренування.uk
dc.format.pagerangeС. 63-72uk
dc.identifier.citationVonsevych, K. P. Optical Feedback Based on the Photometry by Ellipsoidal Reflector in Bionic Fingers Application / K. P. Vonsevych, M. O. Bezuglyi, O. A. Prytula // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2019. – № 3(125). – С. 63–72. – Бібліогр.: 40 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.3.175785
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40000
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceНаукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2019, № 3(125)uk
dc.subjectbionic fingeruk
dc.subjectoptical feedbackuk
dc.subjectellipsoidal reflectoruk
dc.subjectartificial neural networkuk
dc.subjectfinger prosthesisuk
dc.subjectбіонічний палецьuk
dc.subjectоптичний зворотний зв’язокuk
dc.subjectеліпсоїдальний рефлекторuk
dc.subjectштучна нейронна мережаuk
dc.subjectпротез пальцяuk
dc.subjectбионический палецuk
dc.subjectоптическая обратная связьuk
dc.subjectэллипсоидальный рефлекторuk
dc.subjectискусственная нейронная сетьuk
dc.subjectпротез пальцаuk
dc.subject.udc681.525:681.586.57:616-77uk
dc.titleOptical Feedback Based on the Photometry by Ellipsoidal Reflector in Bionic Fingers Applicationuk
dc.title.alternativeОптичний зворотний зв’язок на основі фотометрії еліпсоїдальними рефлекторами в біонічних протезах пальцівuk
dc.title.alternativeОптическая обратная связь на основе фотометрии эллипсоидальными рефлекторами в бионических протезах пальцевuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
NVKPI2019-3_07.pdf
Розмір:
997.15 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(125)