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인용하다 출처 문서에 대한 인용 참조입니다.Aliaksei L. Petsiuk 및 Joshua M. Pearce. 시각 장애인을 위한 저비용 오픈 소스 초음파 감지 기반 내비게이션 지원 . 센서 2019, 19(17), 3783; https://doi.org/10.3390/s19173783 사전 인쇄본 , Academia

1,900만 명의 미국인이 상당한 시력 상실을 겪고 있습니다. 이들 중 70% 이상이 정규직이 아니며, 4분의 1 이상이 빈곤선 이하에서 살고 있습니다. 전 세계적으로 시각 장애인은 3,600만 명이지만, 절반도 안 되는 사람이 흰 지팡이나 더 비싼 상업용 감각 대체품을 사용합니다. 시각 장애인의 삶의 질은 독립성 부족으로 인해 저하됩니다. 이러한 어려움을 완화하기 위해 이 연구에서는 시력을 잃은 사람들이 이동할 때 주변에서 방향을 찾고 장애물을 피할 수 있도록 하는 저비용(24달러 미만) 오픈소스 내비게이션 지원 시스템을 개발했다고 보고합니다. 이 시스템은 대부분 저비용 3D 프린팅/밀링을 사용하여 디지털 분산 제조로 제작할 수 있습니다. 자연스러운 능동 감지 방식을 활용하여 지점-거리 정보를 전달하고 3m 거리 범위 내에서 다양한 진동 패턴으로 측정값을 촉각적 피드백으로 변조합니다. 개발된 시스템은 시력을 잃은 사람들이 안전과 이동성을 보장하기 위해 내비게이션, 방향 설정 및 장애물 감지(정지 20cm 이상, 최대 0.5m/s 이동)의 주요 작업을 해결할 수 있도록 합니다. 시력이 있는 참가자는 눈가리개를 하고 실내 및 실외 내비게이션과 다른 보행자와의 충돌 회피를 포함한 8가지 주요 일상 내비게이션 및 안내 작업에 대해 장치를 성공적으로 시연했습니다.

동기 및 프로젝트 설명

1,900만 명의 미국인이 상당한 시력 상실을 겪고 있습니다. 70% 이상이 정규직이 아니며, 4분의 1 이상이 빈곤선 이하에서 살고 있습니다. 전 세계적으로 시각 장애인은 3,600만 명이지만, 절반도 안 되는 사람들이 흰 지팡이나 더 비싼 상업용 감각 대체품을 사용합니다. 시각 장애인의 삶의 질은 그로 인한 독립성 부족으로 인해 저하됩니다. 이러한 과제를 완화하기 위해 이 연구에서는 시력을 잃은 사람들이 안전과 이동성을 보장하기 위해 주요 과제인 내비게이션, 방향 감각, 장애물 감지를 해결할 수 있도록 하는 저비용(<$24) 오픈소스 내비게이션 지원 시스템을 개발했다고 보고합니다.

제안된 시스템은 대부분 디지털 방식으로 배포하여 제조할 수 있습니다. 자연스러운 능동 감지 방식을 활용하여 지점-거리 정보를 전달하고 3m 거리 범위 내에서 다양한 진동 패턴으로 측정값을 촉각적 피드백으로 변조합니다. 개발된 시스템은 시력을 잃은 사람들이 주요 탐색, 방향 및 장애물 감지(>20cm 정지 및 최대 0.5m/s 이동)의 주요 작업을 해결하여 안전과 이동성을 보장합니다. 시력이 있는 눈가리개 참가자는 실내 및 실외 탐색 및 다른 보행자와의 충돌 회피를 포함한 8가지 주요 일상 탐색 및 안내 작업에 대해 장치를 성공적으로 시연했습니다.

디자인 과정

Blind Person's Assistant 의 첫 번째 버전은 2018년 Joshua M. Pearce 박사의 "오픈소스 3D 프린팅" 과정을위한 오픈소스 적절 기술(OSAT) 프로젝트 의 일부로 제시되었습니다 .

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케이스 설계에 다양한 소재와 형태를 사용하여 기능성과 인체공학을 개선하기 위한 여러 가지 반복이 있었습니다. 전자 부품도 최소한의 치수로 효과적인 기능성을 유지하기 위해 크게 개정되었습니다. FFF 3D 인쇄 기술은 최상의 분배 및 복제 기능을 제공하는 반면, 유연한 필라멘트는 금속 부품 없이도 안정적인 조립을 보장하고, 손목에 쉽게 맞고, 센서 코어를 단단히 고정하고 과도한 진동을 흡수합니다.

이 장치의 예비 테스트는 세 명의 참가자 모두가 방법 섹션에 설명된 여덟 가지 과제를 완료할 수 있다는 점을 근거로 성공으로 결정되었습니다. 실험 중 모든 참가자는 촉각 인터페이스의 효과성, 학습 및 적응 프로세스의 직관성, 장치의 사용성을 언급했습니다. 이 시스템은 빠른 반응을 생성하고 사람이 움직이는 물체를 감지할 수 있게 합니다. 사람의 기본 감각 지각을 자연스럽게 보완하고 사람이 움직이는 물체와 정적인 물체를 감지할 수 있게 합니다.

더 많은 데이터를 얻고 개발된 시스템 성능에 대한 포괄적인 분석을 수행하기 위한 추가 실험이 향후 필요합니다. 이를 통해 고주파 진동, 저주파 임펄스 및 다양한 주기의 비트 패턴을 번갈아 가며 사용하면 감각 지각 범위를 크게 확장할 수 있으므로 촉각 피드백의 효율성을 개선할 수도 있습니다.

결론

개발된 저비용(24달러 미만) 오픈소스 내비게이션 지원 시스템은 시력을 잃은 사람들이 안전과 이동성을 보장하기 위해 내비게이션, 방향 및 장애물 감지(정지 상태에서 20cm 이상, 최대 3m 거리 범위 내에서 0.5m/s로 이동)의 주요 작업을 해결할 수 있도록 합니다. 이 장치는 직관적인 촉각 피드백을 보여주었으며, 짧은 연습으로 사용이 더 쉬워집니다. 독립적인 장치로 또는 사용 가능한 감각 증강 수단(예: 흰 지팡이)에 대한 보완적인 부분으로 대부분 디지털 방식으로 제조할 수 있습니다. 이 장치는 관찰된 대부분의 상업용 제품과 유사한 거리 범위에서 작동하며, 높은 기술 자격이 없는 사람도 복제할 수 있습니다. 사용 가능한 상업용 제품의 가격이 100~800달러이므로 비용 절감은 최소 76%에서 97% 이상에 이릅니다.

또한보십시오


문학

  1. 세계보건기구, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/blindness-and-visual-impairment , (2019년 6월 28일 접속).
  2. Velazquez R. (2010) 시각 장애인을 위한 착용형 보조 장치. Lay-Ekuakille A., Mukhopadhyay SC(편집자) 스마트 환경을 위한 착용형 자율형 생체의학 장치 및 시스템. 전기공학 강의 노트, vol 75. Springer, Berlin, Heidelberg.
  3. 인구 참조국. 팩트 시트: 미국 고령화. https://www.prb.org/aging-unitedstates-fact-sheet/ (2019년 6월 28일 접속).
  4. 경제정책연구소. https://www.epi.org/publication/economic-security-elderly-americans-risk/ (2019년 6월 28일 접속).
  5. 미국 시각 장애인 재단, http://www.afb.org (2019년 6월 28일 접속).
  6. 미국 시각 장애인 연맹, https://www.nfb.org/resources/blindness-statistics (2019년 6월 28일 접속).
  7. Quinones, PA, Greene, T., Yang, R., & Newman, MW(2011). 시각 장애인 내비게이션 지원: 필요성 찾기 연구. ACM Proc CHI, pp. 1645-1650.
  8. Gold, D., & Simson, H. (2005). 캐나다에서 시각 장애인 또는 시각 장애인의 요구 사항 파악: 전국 연구의 예비 결과. International Congress Series, 1282, 139-142. Elsevier.
  9. Christy, B., & Nirmalan, PK (2006). 남인도의 시각 장애인이 긴 지팡이를 수용함. JVIB, 100(2), 115.
  10. Pereira A., Nunes N., Vieira D., Costa N., Fernandes H., Barroso J.. Blind Guide: 시각 장애인을 안내하기 위한 초음파 센서 기반 신체 영역 네트워크. Procedia Computer Science, 제67권, 2015, 403-408쪽.
  11. Maidenbaum, S., Hanassy, ​​S., Abboud, S., Buchs, G., Chebat, D.-R., Levy-Tzedek, S., Amedi, A. 시각 장애인을 위한 새로운 전자 여행 보조 기구 "EyeCane": 기술, 행동 및 신속한 학습. 회복 신경학 및 신경 과학, vol. 32, no. 6, pp. 813-824, 2014.
  12. UltraCane (£635.00), https://www.ultracane.com/ultracanecat/ultracane , https://www.ultracane.com/about_the_ultracane (2019년 6월 28일 접속).
  13. 미니 가이드 이동 보조기구(499.00달러), https://www.independentliving.com/product/Miniguide-Mobility-Aid/mobility-aids (2019년 6월 28일 접속).
  14. LS&S 541035 Sunu Band Mobility Guide 및 스마트 워치(373.75달러), https://www.devinemedical.com/541035-Sunu-Band-Mobility-Guide-and-Smart-Watch-p/lss-541035.htm?gclid=EAIaIQobChMI8fiNwPzj4gIVGMNkCh3MyAuvEAYYAiABEgJQQvD_BwE (2019년 6월 28일 접속).
  15. BuzzClip 모빌리티 가이드(249.00달러), https://www.independentliving.com/product/BuzzClip-Mobility-Guide-2nd-Generation/mobility-aids (2019년 6월 28일 접속).
  16. iGlasses 초음파 이동 보조기(99.95달러), https://www.independentliving.com/product/iGlasses-Ultrasonic-Mobility-Aid-Clear-Lens/mobility-aids?gclid=EAIaIQobChMIn87P953k4gIVh8DACh39dwCxEAYYASABEgKWZfD_BwE (2019년 6월 28일 접속).
  17. Caretec. Ray - 편리한 이동 보조기구. http://web.archive.org/web/20181211171833/http://www.caretec.at/Mobility.148.0.html?&cHash=a82f48fd87&detail=3131
  18. Gibb, A. 오픈소스 하드웨어 구축: 해커와 메이커를 위한 DIY 제조; Pearson Education, 2014; ISBN 978-0-321-90604-5.
  19. Costa, ET da; Mora, MF; Willis, PA; Lago, CL do; Jiao, H.; Garcia, CD 오픈 하드웨어 시작하기: 마이크로유체 장치의 개발 및 제어. 전기영동 2014, 35, 2370–2377.
  20. Ackerman, JR 오픈 소스 하드웨어를 향하여. U. Dayton L. Rev. 2008, 34, 183–222.
  21. 블릭스타인, P. 디지털 제작과 교육에서의 '메이킹': 발명의 민주화. 팹랩: 기계, 제작자, 발명가 2013, 4, 1-21.
  22. Gershenfeld, N. 2012. How to Make Almost Anything: The Digital Fabrication Revolution. 인터넷에서 이용 가능: http://cba.mit.edu/docs/papers/12.09.FA.pdf (2019년 6월 28일 접속).
  23. Sells, E., Bailard, S., Smith, Z., Bowyer, A., Olliver, V. RepRap: 복제하는 신속한 프로토타입 제작기-생산 수단을 번식시켜 사용자 정의 가능성을 극대화합니다. 대량 사용자 정의 및 개인화에 대한 세계 회의의 회의록, 2010. 미국 매사추세츠주 캠브리지, 2007년 10월 7-10일.
  24. Jones, R., Haufe, P., Sells, E., Iravani, P., Olliver, V., Palmer, C., Bowyer, A. RepRap-복제하는 빠른 프로토타입 제작기. Robotica 2011, 29(01): 177–91.
  25. Bowyer, A. 3D 프린팅과 인류 최초의 불완전한 복제기. 3D 프린팅 및 적층 제조 2014, 1(1): 4–5.
  26. Rundle, G. A Revolution in the Making; Simon and Schuster: New York, NY, USA, 2014; ISBN 978-1-922213-48-8.
  27. Kietzmann, J., Pitt, L., Berthon, P. 혼란, 결정, 목적지: 3D 프린팅과 적층 제조 시대로의 진입. Business Horizons 2015, 58, 209–215.
  28. Lipson, H., Kurman, M. Fabricated: The New World of 3D Printing; John Wiley & Sons, 2013; ISBN 978-1-118-41694-5.
  29. Attaran, M. 3D 프린팅의 부상: 전통적인 제조에 비해 적층 제조의 장점. Business Horizons 2017, 60, 677–688.
  30. Pearce, JM 무료 오픈소스 하드웨어로 연구 장비 구축. Science 2012, 337, 1303–1304.
  31. Pearce, J. 오픈소스 랩: 자체 하드웨어를 구축하고 연구 비용을 절감하는 방법; 2013; ISBN 978-0-12-410462-4.
  32. Baden, T., Chagas, AM, Gage, G., Marzullo, T., Prieto-Godino, LL, Euler, T. Open Labware: 3D Printing Your Own Lab Equipment. PLOS Biology 2015, 13, e1002086, doi:10.1371/journal.pbio.1002086
  33. Coakley, M., Hurt, DE 실험실에서의 3D 프린팅: 맞춤형 및 오픈 소스 랩웨어로 시간과 자금 극대화. J Lab Autom. 2016, 21, 489–495.
  34. Costa, ET da; Mora, MF, Willis, PA, Lago, CL, Jiao, H., Garcia, CD 오픈 하드웨어 시작하기: 마이크로유체 장치의 개발 및 제어. 전기영동 2014, 35, 2370–2377.
  35. Zhang, C., Wijnen, B., Pearce, JM 저비용 과학 장비 생태계를 위한 오픈소스 3D 플랫폼. J Lab Autom. 2016, 21, 517–525.
  36. Wittbrodt, B., Laureto, J., Tymrak, B., Pearce, J. 3D 프린팅을 통한 분산 제조: 레크리에이션 차량 태양광 광전지 장착 시스템 사례 연구. Journal of Frugal Innovation 2015, 1(1): 1-7.
  37. Gwamuri, J., Wittbrodt, B., Anzalone, N., Pearce, J. 제조에서 대규모 및 중앙 집중화 추세 역전: 맞춤형 3D 인쇄 가능 자체 조정 안경의 분산 제조 사례. Chall. Sustain. 2014, 2, 30–40.
  38. Petersen, EE, Pearce, J. 선진국에서 홈 제조의 부상: 오픈소스 3D 프린터에 대한 투자 수익률. 기술 2017, 5, 7.
  39. Petersen, EE, Kidd, RW; Pearce, JM 3D 프린팅을 이용한 DIY 홈 제조의 장난감 및 게임 시장에 미치는 영향. Technologies 2017, 5, 45.
  40. Woern, AL, Pearce, JM 유연한 제품의 분산 제조: 기술적 타당성 및 경제적 실행 가능성. Technologies 2017, 5, 71.
  41. 스미스, P. Commons people: Additive Manufacturing Enabled Collaborative Commons Production. 15th RDPM Conference의 회의록, 영국 러프버러, 2015년 4월 26-27일.
  42. Gallup, N., Bow, J., & Pearce, J. (2018). 미국 관절염 환자를 위한 적응 보조기구의 분산 제조를 위한 경제적 잠재력. 노인학, 3(4), 89.
  43. Hietanen, I., Heikkinen, ITS, Savin, H., Pearce, JM 프로브 스테이션을 위한 오픈 소스 3D 인쇄 프로브 포지셔너 및 마이크로 매니퓰레이터에 대한 접근 방식. HardwareX 2018, 4, e00042.
  44. Sule, SS, Petsiuk, AL, & Pearce, JM(2019). 오픈 소스 완전 3D 인쇄 가능 원심분리기. 기기, 3(2), 30.
  45. Oberloier, S. 및 Pearce, 저비용 3D 프린터 구성요소를 사용한 JM 벨트 구동 오픈 소스 회로 밀, 발명품 2018, 3(3), 64.
  46. Elmannai W., Elleithy K. 시각 장애인을 위한 센서 기반 보조 장치: 현재 상태, 과제 및 미래 방향. Sensors(바젤). 2017년 3월 10일;17(3). pii: E565.
  47. Wahab, A., Helmy, M., Talib, AA, Kadir, HA, Johari, A., Noraziah, A., Sidek, RM, Mutalib, AA 스마트 지팡이: 시각 장애인을 위한 보조 지팡이. IJCSI 국제 컴퓨터 과학 저널 이슈, Vol. 8, Issue 4, No 2, 2011년 7월.
  48. 폰세카, R. 시각 장애인의 보행 개선을 위한 전자식 긴 지팡이: 사례 연구. 2011년 Pan American Health Care Exchanges(PAHCE) 회의록, 브라질 리우데자네이루, 2011년 3월 28일-4월 1일.
  49. Amedi, A., & Hanassy, ​​S., (2012). 시각 장애인을 안내하기 위한 적외선 기반 장치, 미국 특허 2,012,090,114.
  50. Bharambe, S., Thakker, R., Patil, H., Bhurchandi, KM Android를 사용한 Navigator를 통한 시각 장애인을 위한 대체 눈. 인도 교육자 컨퍼런스(TIIEC) 회의록, 인도 방갈로르, 2013년 4월 4-6일; 38-43쪽.
  51. Kumar, K., Champaty, B., Uvanesh, K., Chachan, R., Pal, K., Anis, A. 시각 장애인을 위한 내비게이션 보조 장치로서 초음파 지팡이 개발. 2014년 국제 제어, 계측, 통신 및 계산 기술 컨퍼런스(ICCICCT) 회의록, 인도, 카냐쿠마리 지구, 2014년 7월 10-11일.
  52. Yi, Y., Dong, L. 다중 센서 기반 블라인드 가이드 지팡이 설계. 2015년 12회 퍼지 시스템 및 지식 발견 국제 컨퍼런스(FSKD) 회의록, 중국 장가계, 2015년 8월 15-17일.
  53. Aymaz, Ş., Çavdar, T. 시각 장애인을 위한 초음파 보조 헤드셋. 2016년 39회 국제 통신 및 신호 처리(TSP) 컨퍼런스 회의록, 오스트리아 비엔나, 2016년 6월 27일~29일.
  54. Agarwal R., Ladha N., Agarwal M. 등. 시각 장애인을 위한 저가 초음파 스마트 안경. 2017년 제8회 IEEE 연례 정보 기술, 전자 및 모바일 커뮤니케이션 컨퍼런스(IEMCON).
  55. Landa-Hernandez, A., Bayro-Corrochano, E. 시각 장애인을 위한 인지 안내 시스템. IEEE World Automation Congress(WAC) 회의록, 멕시코 푸에르토 발라타, 2012년 6월 24일~28일.
  56. Dunai, L., Garcia, BD, Lengua, I., Peris-Fajarnes, G. 시각 장애인을 위한 3D CMOS 센서 기반 음향 객체 감지 및 내비게이션 시스템. 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society(IECON 2012)의 회의록, 캐나다 퀘벡주 몬트리올, 2012년 10월 25일~28일.
  57. Fradinho Oliveira, J. 경로 힘 피드백 벨트. 2013년 8회 아시아 정보기술 국제회의(CITA) 회의록, 말레이시아 쿠칭, 2013년 7월 1일~4일.
  58. Saputra, MRU, Santosa, PI 시각 장애인을 위한 장애물 회피, Kinect의 깊이 이미지에 자동 적응 임계값 적용. IEEE 14th International Conference on Scalable Computing and Communications and Its Associated Workshops(UTC-ATC-ScalCom)의 회의록, 인도네시아 발리, 2014년 12월 9일~12일.
  59. Aladren, A., Lopez-Nicolas, G., Puig, L., Guerrero, JJ 범위 확장 기능이 있는 RGB-D 센서를 사용한 시각 장애인을 위한 내비게이션 지원. IEEE 시스템 저널 2016, 10, 922–932.
  60. Mocanu, B., Tapu, R., Zaharia, T. When. 초음파 센서와 컴퓨터 비전이 효율적인 장애물 감지 및 인식을 위해 힘을 합치다. 센서 2016, 16, 1807.
  61. Prudhvi, BR, Bagani, R. 실리콘 눈: 정전식 터치 점자 키패드와 스마트 SMS 기능을 사용한 시각 장애인을 위한 GPS-GSM 기반 내비게이션 어시스턴트. 2013년 컴퓨터 및 정보 기술 세계 대회(WCCIT) 회의록, 튀니지 수스, 2013년 6월 22일-24일.
  62. Sahba F., Sahba A., Sahba R. RFID 기술을 사용하여 시각 장애인이 모임 장소에서 서로를 찾을 수 있도록 돕기. International Journal of Computer Science and Information Security(IJCSIS), Vol. 16, No. 12, 2018년 12월.
  63. 블라쉬, BB, 위너, WR, 웰시, RL 방향 및 이동성의 기초, 2판; AFB Press: 뉴욕, 뉴욕, 미국, 1997년.
  64. HC-SR04 데이터시트, https://github.com/sparkfun/HC-SR04_UltrasonicSensor (2019년 6월 28일 접속).
  65. 진동 모터 데이터시트 https://www.precisionmicrodrives.com/wp-content/uploads/2016/04/310-101-datasheet.pdf (2019년 6월 28일 접속).
  66. Horev, G., Saig, A., Knutsen, PM, Pietr, M., Yu, C., & Ahissar, E. (2011). 물체 위치 측정에서의 운동-감각 융합: 쥐와 인간에서의 비교 연구. Phil Trans R Soc B: Biological Sciences, 366(1581), 3070-3076.
  67. Lenay, C., Gapenne, O., & Hanneton, S. (2003). 감각 대체: 한계와 관점. 지식을 위한 터치, 275-292.
  68. MOST-초음파 기반 항해 지원 https://github.com/apetsiuk/MOST-Ultrasound-based-Navigational-Support (2019년 6월 28일 접속).
  69. 시각 장애인을 위한 초음파 감지 기반 탐색 지원 https://www.thingiverse.com/thing:3717730 (2019년 6월 28일 접속).
  70. Arduino IDE https://www.arduino.cc/en/Main/Software (2019년 6월 28일 접속).
  71. NIST/SEMATECH 통계 방법 전자 핸드북, https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pmc/section4/pmc431.htm (2019년 6월 28일 접속).
  72. Savindu HP, Iroshan KA, CD Panangala, Perera WLDWP, De Silva AC BrailleBand: 점자 언어를 사용한 의사소통을 위한 시각 장애인 지원 햅틱 웨어러블 밴드. IEEE 국제 시스템, 인간, 사이버네틱스 컨퍼런스(SMC), 2017.
  73. 세쿨러 R., 블레이크 R.. 지각. McGraw-Hill, 2002.
  74. Nau, AC, Pintar, C., Fisher, C., Jeong, JH, & Jeong, K. (2014), 초저시력 및 인공시력의 시각기능 평가를 위한 표준화된 장애물 코스. J Vis Exp, 11(84).
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저자알렉세이 페치욱
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만들어진2019년 6월 29일 Aliaksei Petsiuk 작성
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