Zagadnienie oceny aktywności mięśni podczas kierowania nowym typem wielofunkcyjnej kierownicy w samochodzie elektrycznym

• Autorzy: Grabarek I. , Kozłowski M. , Fiok K. , Choromański W.

Warianty tytułu

EN

The issue of evaluation of muscle activity during driving a new multifunction type with a steering wheel in a electric car

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tradycyjny system sterowania w samochodach wyposażonych w automatyczną skrzynię biegów składa się z okrągłej kierownicy oraz pedałów: przyspieszania i hamowania. Rozwiązanie to jest przeznaczone dla osób z całkowitą sprawnością kończy dolnych. W dobie starzejącego się społeczeństwa i wzrostu liczby osób z ograniczoną sprawnością należy poszukiwać rozwiązań uniwersalnych spełniających oczekiwania różnych grup kierowców. Autorzy artykułu zaproponowali alternatywny sposób sterowania pojazdem. W artykule opisano porównawcze badania eksperymentalne aktywności mięśni kończyn górnych podczas korzystania z prototypu nowego interfejsu do sterowania pojazdem, składającego się z koła kierownicy z dwiema obręczami zamontowanymi na kierownicy, umożliwiającymi hamowanie i przyspieszanie pojazdu za pomocą kończyn górnych. Proponowane rozwiązanie nie posiada pedałów, jest więc szczególnie dedykowane osobom z niepełnosprawnością kończyn dolnych, natomiast jego uniwersalność sprawia, że może być również dla innych grup kierowców. Badania eksperymentalne przeprowadzono w dynamicznym symulatorze samochodu elektrycznego. Wzięło w nim udział 32 sprawnych kierowców w wieku 20-23 lat. Każda z badanych osób miała za zadanie przejechać dwie różne trasy z klasyczną kierownicą i prototypem kierownicy w dwóch wariantach. Ocenę aktywności mięśni przeprowadzono na podstawie analizy sygnału EMG w dziedzinie czasu dla 16 osób. W artykule przedstawiono metodykę oceny i wstępne wyniki zarejestrowane z wybranych mięśni ręki i dłoni.

EN

The traditional control system in cars equipped with an automatic transmission consists of a round steering wheel and pedals: acceleration and braking. This solution is intended for people with complete efficiency ending the bottom. In the era of an aging population and an increase in the number of people with reduced efficiency, universal solutions should be sought to meet the expectations of different groups of drivers. The authors of the article suggested an alternative way to control the vehicle. This article describes comparative experimental tests for the experimental activity of upper limb muscle activity when using a prototype of the new interface for vehicle control, consisting of a steering wheel with two rims mounted on the steering wheel, enabling braking and acceleration of the vehicle with the upper limbs. The proposed solution does not have pedals, so it is especially dedicated to people with lower limb disabilities, while its versatility makes it also suitable for other groups of drivers. Experimental tests were conducted in a dynamic simulator of an electric car. It was attended by 32 fit drivers aged 20-23. Each of the persons surveyed was to cross two different routes with a classic steering wheel and a prototype steering wheel in two variants. Muscle activity was evaluated based on an EMG signal analysis in the time domain for 16 people. The article presents the evaluation methodology and preliminary results recorded from selected hand and hand muscles.

Słowa kluczowe

PL

wielofunkcyjna kierownica; pomiary EMG; obciążenie mięśni

EN

multifunction steering wheel; EMG measurements; muscle load

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 119
• Strony: 137--148
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grabarek I.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

autor

Kozłowski M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

autor

Fiok K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

autor

Choromański W.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

Bibliografia

• 1. Abbink, David A., Mark Mulder, and Marinus M. Van Paassen. "Measurements of muscle use during steering wheel manipulation." Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2011 IEEE International Conference on. IEEE, 2011.
• 2. Balasubramanian, Venkatesh; Adalarasu, K. EMG-based analysis of change in muscle activity during simulated driving. Journal of Bodywork & Movement Therapies, 2007, Vol. 11(2), pp. 151-15.
• 3. Carrino, F., Carrino, S., Caon, M., Angelini, L., Khaled, O. A., & Mugellini, E.. In-vehicle natural interaction based on electromyography. Proc. of AutomotiveUI, 2012: 12.
• 4. Chormanski W., Grabarek I., Kozłowski M., Simulation and experimental study of selected parameters of the multifunction steering wheel in the view of users’ abilities and accuracy of vehicle maneuvers, AHFE 2015 Proceedings (Volume 3). pp. 3085-3091. The 6th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics (AHFE 2015) and the Affiliated Conferences, Las Vegas 2015, doi: 10.1016/j.promfg.2015.07.855.
• 5. Choromanski W., Kozłowski M., Grabarek I. Driver – ECO car system: design and computer simulation of dynamics. Journal of Vibroenginering, Vol. 17, Issue 1, 2015, p. 411- 420.
• 6. Choromański W., Kozłowski M., Grabarek I.: The concept of functional evaluation of innovative driver interface (HMI) on the example of multifunctional steering wheel in an electric car, Vibroengineering PROCEDIA, October 2015, Vol. 6, ISSN 2345-0533, pp.223-227.
• 7. Choromański W. (red.). Ekomobilność. Innowacyjne i ekologiczne środki transportu; vol.1, 2015, WKiŁ.
• 8. Choromański W., Grabarek I., Kozłowski M., Ufnalski B, Barwicki M. A new concept of ECO-car with electric drive, 13th The World Conference on Transport Research (WCTR), Rio de Janeiro, Brasil, Selected Proceedings, 2013 July 15-18, pp.15.
• 9. Choromanski W., Grabarek I., Kozlowski M., Research on an innovative multifunction steering wheel for individuals with reduced mobility, Transportation Research Part F: Psychology and Behaviour, 2018, ISSN 1369-8478 /w druku/.
• 10. Grabarek I., Choromański W. (2012). Innovative environmental design in means and systems of transport with particular emphasis on the human factor., Advances in Human Aspects of Road and Rail Transportation, edited by Neville A. Stanton, CRS Press Taylor&Francis Group, pp.273-282.
• 11. Hostens, I., and Herman Ramon. "Assessment of muscle fatigue in low level monotonous task performance during car driving." Journal of Electromyography and Kinesiology 15.3 (2005): 266-274.
• 12. Jung, Nam-hae, Hwanhee Kim, and Moonyoung Chang. "Muscle activation of drivers with hemiplegia caused by stroke while driving using a steering wheel or knob." Journal of physical therapy science 27.4 (2015): 1009.
• 13. Kozłowski M., Assessment of safety and ride quality based on comparative studies of a new type o universal steering wheel in 3d simulators. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability ISSN 1507-2711; 18 /4 (2016): 481–487, http://dx.doi.org/10.17531/ein.2016.4.1.
• 14. Messaoudène K. Ait Oufroukh N., Mammar S. Innovative Brake Handwheel Concept for Paraplegic Drivers, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 59, no. 7, September 2010, pp. 3272 – 3285.
• 15. Mohellebi, Hakim, Abderrahmane Kheddar, and Stéphane Espié. "Adaptive haptic feedback steering wheel for driving simulators". Vehicular Technology, IEEE Transactions on 58.4 (2009): 1654-1666.
• 16. Nakamura, Hiroki, David Abbink, and Mark Mulder. "Is grip strength related to neuromuscular admittance during steering wheel control?." Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2011 IEEE International Conference on. IEEE, 2011.
• 17. Nelson, Zachary David. "HAPTIC STEERING WHEEL." U.S. Patent No. 20,150,307,022. 29 Oct. 2015.
• 18. Peters B., Östlund J., Joystick Controlled Driving for Drivers with Disabilities, VTI rapport 506A, Swedish National Transport Research Institute 2005.
• 19. Park, Jangwoo, and Shinsuk Park. "Reduction of arm fatigue and discomfort using a novel steering wheel design." International journal of precision engineering and manufacturing 2014, Vol.15(5), pp. 803-810.
• 20. Pick, Andrew J., and David J. Cole. "Measurement of driver steering torque using electromyography." Journal of dynamic systems, measurement, and control 128.4 (2006): 960-968.
• 21. Wiszomirska Ida. In vivo consultation of muscle selection and electrode placement, Józef Piłsudski University of Physical Education in Warsaw, 2015.
• 22. Yassierli, Nussbaum M. A., Utility of traditional and alternative EMG-based measures of fatigue during low-moderate level isometric efforts, Journal of Electromyography and Kinesiology 18 (2008) 44–53.
• 23. Yih P. Steer-by-wire: implications for vehicle handling and safety, A dissertation for the degree of doctor of philosophy, Stanford University 2005.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).