Iwona Grabarek, Maciej Kozłowski, Krzysztof Fiok,
Włodzimierz Choromański
Politechnika Warszawska, Wydział Transportu
ZAGADNIENIE OCENY AKTYWNOŚCI MIĘŚNI
PODCZAS KIEROWANIA NOWYM TYPEM
WIELOFUNKCYJNEJ KIEROWNICY
W SAMOCHODZIE ELEKTRYCZNYM
Rękopis dostarczono, grudzień 2017
Streszczenie: Tradycyjny system sterowania w samochodachwyposażonych w automatyczną skrzy-nię 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 spo-łeczeństwa i wzrostu liczby osób z ograniczoną sprawnością należy poszukiwać rozwiązań uniwersal-nych spełniających oczekiwania różuniwersal-nych grup kierowców. Autorzy artykułu zaproponowali alterna-tywny sposób sterowania pojazdem. W artykule opisano porównawcze badania eksperymentalne ak-tywności 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 kie-rowców. Badania eksperymentalne przeprowadzono w dynamicznym symulatorze samochodu elek-trycznego. 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 zareje-strowane z wybranych mięśni ręki i dłoni.
Słowa kluczowe: wielofunkcyjna kierownica, pomiary EMG, obciążenie mięśni
1.
WPROWADZENIE
Tradycyjne samochody wyposażone są w kierownice nadające kierunek ruchu za pomocą kończyn górnych oraz pedały nożne umożliwiające przyspieszanie i hamowanie. To sprawdzone rozwiązanie nie jest jednak idealne dla wszystkich kierowców, dlatego różni autorzy [7], [14], [18] wskazują na potrzebę stworzenia nowego interfejsu człowiek – sa-mochód, proponując różne rozwiązania, które weryfikowali w badaniach eksperymental-nych. Innowacje miały na celu m. in. zmniejszenie zmęczenia kończyn górnych kierowcy spowodowanego korzystaniem z konwencjonalnego koła kierownicy [19], dodanie funkcji dotykowych [15], [17] lub modyfikacje układu sterowania dla osób niepełnosprawnych
[12]. W artykule przedstawiono pilotażowe wyniki oceny aktywności mięśni EMG zwią-zanych z prowadzeniem samochodu elektrycznego przy użyciu typowego, klasycznego koła kierownicy oraz nowego prototypu koła kierowniczego, dedykowanego m. in. kie-rowcom z dysfunkcją kończyn dolnych. Przedstawione wyniki są fragmentem większych badań, w części już opublikowanych [4], [5], [6], [7], [8], [10], które miały na celu porów-nanie funkcjonalności kierownicy opracowanej w projekcie ECO Mobilność, tzw. kierow-nicy ECO z kierownicą standardową [9], [13]. W pracach projektu „Eco-Mobilność” (rea-lizowanego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka współfinansowa-nego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalwspółfinansowa-nego) skupiono się na pojazdach, któ-rych istotnym elementem było indywidualnie dopasowanie do potencjalnych użytkowni-ków, zarówno pełniących rolę kierowcy jak i pasażera. W niniejszym referacie uwagę sku-piono na „kierowcach o zróżnicowanej sprawności” i możliwości dopasowania urządzeń sterujących do ich możliwości, aby zapewnić im samodzielne użytkowanie i kierowanie samochodem. Kierownica ECO pozwala na prowadzenie samochodu osobie pełnosprawnej oraz osobie o ograniczonej możliwości poruszania się.
2.
BUDOWA I FUNKCJE KIEROWNICY
ECO-SAMOCHODU
Eco-samochód jest samochodem elektrycznym, przeznaczonym do wypożyczania i poruszania się po centrum miasta z maksymalną prędkością 50 km/h i zasięgiem ok. 100 km [5], [8]. Poza kierowcą, w samochodzie może być trzech pasażerów, w tym jeden na wózku inwalidzkim – elektrycznym lub aktywnym. Osoba z ograniczoną sprawnością kończyn dolnych może pełnić funkcję kierowcy z pozycji wózka inwalidzkiego. Wjazd osoby na wózku z napędem ręcznym do kabiny może być realizowany, po uprzednio opuszczonej płycie podłogowej do poziomu ulicy (zawieszenie pneumatyczne), od tyłu po specjalnej rampie lub dwóch boków. Samochód wyposażono w specjalne układy mocujące, w celu unieruchomienia osób na wózkach inwalidzkich. Inteligentny interfejs kierowcy, umożliwia łatwe konfigurowanie samochodu w zależności od stopnia sprawności kierow-cy. Podstawowym założeniem zaprojektowanego samochodu było wyposażenie go w układ „steer by wire” [23], z ustalonym standaryzowanym sygnałem wejściowym. Oznacza to brak mechanicznego połączenia między kierownicą (lub innym wykonawczym układem kierującym) a układem skrętu kół samochodu (drive-by-wire, break-by-wire). Takie roz-wiązanie umożliwia kierowanie samochodem kończynami górnymi, co w istotny sposób zwiększa populację użytkowników. Regulacja pulpitu sterowniczego wraz z urządzeniami sterowniczymi zapewnia dopasowanie jego położenia zgodnie z zasięgami kończyn kie-rowców. Analizowana w artykule konstrukcja kierownicy jest mocno sparametryzowana, tzn. istnieje możliwość zmiany szeregu jej parametrów. Jednym z nich jest zależność mię-dzy kątem obrotu kierownicy a skrętem kół. Zmienność tej cechy była przedmiotem badań na symulatorach dynamicznych i w badaniach symulacyjnych. Wielofunkcyjna kierownica zakładała jej użytkowanie tylko za pomocą kończyn górnych, co warunkowało jej kon-strukcję.
Rozwinięciem tej idei było przeniesienie na koło kierownicy urządzeń sterujących wszystkich podstawowych funkcji pojazdu. Zabieg ten był również niejako wymuszony ze względów konstrukcyjnych i ze względu na ograniczenia ergonomiczne, ponieważ propo-nowany układ zadawania sygnału przyspieszenia znacznie ograniczał wygodę użytkowa-nia, tzw. przełącznika zespolonego rozmieszczonego przy kolumnie kierownicy. Konstruk-cja nowej kierownicy obejmowała głównie projekt ergonomicznego panelu z przyciskami oraz mechanizmu sterującego przyspieszeniem i hamowaniem pojazdu. Założono, że przy-spieszanie i hamowanie pojazdu ma się odbywać poprzez docisk w kierunku koła kierow-niczego, pierścieni rozmieszczonych w zasięgu palców dłoni osoby kierującej, zwanych dalej „o-ringami”. Zadawanie pozostałych sygnałów sterujących występujących na kie-rownicy, zrealizowano w postaci przycisków, sprzężonych z wyjściowym układem elek-tronicznym bazowego zestawu. Przyciski wkomponowano w przygotowany projekt styli-styczny panelu kierownicy, w taki sposób, aby uruchamianie odpowiednich funkcji wyko-nywane było przy pomocy kciuków obu dłoni. Powierzchnie dociskowe rozmieszczono na kołowym, współśrodkowym z kołem kierownicy i pierścieniami, wieńcu usytuowanym powyżej pierścienia hamulca (bliżej kierowcy). Projekt uwzględnia siedem przycisków sterujących funkcjami, takimi jak: kierunkowskazy, włączanie i wyłączanie świateł, włą-czanie i wyłąwłą-czanie wycieraczek, światła awaryjne oraz centralnie umieszczony klakson. Rysunek 1a przedstawia model kierownicy wielofunkcyjnej a 1b kierownicę wraz z pulpitem sterowniczym stanowiącym wyposażenie prototypu eco-samochodu.
Rys. 1. Wielofunkcyjna kierownica: a) model kierownicy w programie Catia; b) pulpit sterowniczy wraz z kierownicą w preprototypie eco-samochodu
3.
METODYKA EKSPERYMENTU NA SYMULATORZE
DYNAMICZNYM
Celem badań symulatorowych było znalezienie odpowiedzi na dwa pytania. Po pierwsze, czy i w jakim stopniu poziom zaangażowania mięśni kończyn górnych człowieka zmienia się podczas używania kierownicy ECO w stosunku do klasycznej kierownicy? Po drugie, które z dwóch proponowanych przełożeń kół kierownicy ECO jest lepsze? Aby
dzieć na te pytania, w dynamicznym symulatorze przeprowadzono porównawcze badanie doświadczalne. W trakcie badań rejestrowano sygnały EMG, na podstawie których okre-ślono wartości parametrów stanowiących kryteria oceny kół kierownicy.
3.1.
PROCEDURA WYKONANIA TESTÓW
Do badań wykorzystano symulator 3D firmy ETC-PZL Aerospace Industries Sp. z o.o. (zlecenie do firmy ETC w ramach projektu Eco-Mobilność). Parametry geometryczne i masowe samochodu KIA Ceed są najbliższe parametrom eco-samochodu, którego pre-prototyp stworzono w projekcie Eco-Mobilność. Ze względu na to, że dla eco-samochodu nie przeprowadzono fazy rozbudowanych badań eksploatacyjnych, uznano za wskazane przeprowadzenie badań na zweryfikowanym już modelu samochodu, będącym własnością firmy ETC-PZL Aerospace Industries Sp. z o.o. i udostępnionym w ramach wspomnianej umowy. Przeprowadzony eksperyment łącznie z modyfikacją kabiny i korektą w torze komputerowo-wizyjnym symulatora był zgodny z planem badań opracowanym przez ze-spół autorski [6].
Grupę badawczą w eksperymencie stanowili mężczyźni w wieku 20-23 lat, posiadający prawo jazdy. Jej liczebność wyniosła 32 osoby.
Założono, że eksperyment obejmie badania porównawcze jazd symulatorowych z dwiema wymienionymi rodzajami kierownic (klasyczną i eco-kierownicą). Przy zasto-sowaniu eco-kierownicy w warunkach jazdy wymagającej równoczesnej zmiany prędkości i kierunku jazdy kierujący musiał wykonać działania wymagające innej koordynacji ru-chowej niż w systemie klasycznym z pedałami. To zagadnienie również zostało uwzględ-nione w badaniach. Konstrukcja i oprogramowanie eco-kierownicy pozwoliło na progra-mową zmianę stopnia przełożenia kątowego: kąt obrotu kierownicy – kąt skrętu kół kiero-wanych (ale nie w trakcie jazdy). W badaniach uwzględniono dwa stopnie przełożenia układu kierowniczego: 180/35° (ECO180) oraz 120/35°(ECO120). Przyjęto, że każdy ba-dany kierowca wykona trzy przejazdy dla każdego testu, kierując różnymi typami kierow-nic: 1) z kierownicą klasyczną z pedałami (ten układ będzie w dalszej części pracy wyróż-niony symbolem „NOR”, 2) z eco-kierownicą z kątem skrętu 120° (oznaczenie ECO 120), 3) z eco-kierownicą z kątem skrętu 180° (oznaczenie ECO 180). Opracowano na symulato-rze następujące testy:
test 1 - jazda typu „trasa” obejmująca badania stateczności kierowania w warunkach jazdy ze stałą prędkością, obejmująca takie „stałe fragmenty”, jak: odcinek prosty (1), zakręt (2), manewr podwójnej zmiany pasa (3), drugi odcinek prosty (4) i unik-nięcie kolizji z pieszym (5),
test 2 - jazda typu „slalom” lub „serpentyna” wymagająca równoczesnej zmiany prędkości jazdy i kierunku ruchu na powtarzających się „zacieśniających” łukach drogi.
Zadaniem kierowcy biorącego udział w eksperymencie było nadążanie pojazdem za wyznaczoną linią referencyjnego toru ruchu. Linia ta jest oznaczona na pasie ruchu za po-mocą dodatkowych znaczników rozłożonych wzdłuż toru była widoczna dla kierowcy wy-konującego eksperyment. Rysunek 2 przedstawia stanowisko badawcze w symulatorze dynamicznym oraz obraz linii referencyjnej widoczny dla osoby wykonującej test.
Rys. 2. Stanowisko badawcze na symulatorze dynamicznym pojazdu oraz zintegrowany z nim tor komputerowo-wizyjny zgodny z planem eksperymentu (wyznaczona linia referencyjna)
Źródło: opracowanie własne-projekt Eco-Mobilność.
3.2.
PROCEDURA ANALIZY SYGNAŁÓW EMG
Przed realizacją właściwego badania dla każdego mięśnia przeprowadzono oddzielnie pro-cedurę wyznaczania maksymalnego dobrowolnego skurczu mięśniowego (MVC), na którą składało się trzykrotne wykonanie dedykowanego ćwiczenia przez około 3 [s] w odstępach 10 [s]. Z tak przeprowadzonych prób wybierano dla każdego mięśnia osobno największą wartość napięcia mięśniowego, przy czym uwzględniano wartości sygnału wyznaczone przez obliczenie parametru RMS z oknem czasowym 500 [ms] typu Hanninga.
Sygnały EMG pochodzące z badania właściwego były analizowane w dziedzinie czasu, gdzie wyznaczano każdorazowo parametr RMS z oknem czasowym 50 [ms] typu Hannin-ga. Podczas analizy wyników badania właściwego EMG posługiwano się tylko i wyłącznie wartościami znormalizowanymi względem wyznaczonych wartości MVC, aby zapewnić możliwość porównywania wyników pomiędzy mięśniami oraz osobami badanymi.
W oparciu o obliczone znormalizowane wartości aktywności mięśni [%] dla każdego przejazdu wyznaczano dwa parametry określające dany przejazd. Pierwszym z nich była wartość średnia znormalizowanego sygnału EMG, którą można opisać jako:
ߤܧ ൌ ݉݁ሺܵாெீሺݐሻሻ (1)
gdzie:
μE - średnia wartość sygnału EMG, SEMG (t) - sygnał EMG.
Drugim parametrem charakteryzującym zrealizowane przejazd był przyrost (zmiana) wartości funkcji trendu liniowego sygnału na omawianym odcinku drogi, przy czym współczynniki funkcji trendu wyliczono w oparciu o metodę najmniejszych kwadratów różnicy między przebiegiem funkcji trendu i analizowanym szeregiem czasowym
(sygna-łem oryginalnym). Przyjmując, że znana jest aproksymacja funkcji trendu w postaci trend(t) = at + b, różnicę tą można wyrazić następująco:
ߜܧ ൌ ݐݎ݁݊݀ሺͳሻ െ ݐݎ݁݊݀ሺ݁݊݀ሻ (2)
gdzie: δE - wzrost trendu liniowego [%].
Współczynniki funkcji trendu wyznaczono na podstawie metody najmniejszych kwa-dratów różnicy pomiędzy przebiegiem funkcji trendu a analizowanym sygnałem EMG. Nie wykonano analizy częstotliwościowej sygnałów EMG, ponieważ zarejestrowana aktyw-ność badanych mięśni była na bardzo niskim poziomie. Takie postępowanie jest uzasad-nione w pracy innych badaczy [22]. Zgodnie z opracowanymi testami, zadaniem kierowcy było wykonanie trasy, składającej się z wykonywania różnych manewrów, takich jak: łuk, krótka linia prosta i manewr obchodzenia przeszkody stacjonarnej, której czas przejazdu wynosił około 45 [s] oraz jazdy na wprost, podczas której kierowca musiał utrzymywać stały kierunek jazdy przy stałej prędkości 50 [km/h]. Czas przejazdu wynosił około 60 [s]. Ze względu na różnice w rodzaju pracy wykonywanej przez kończyny górne kierowcy, te dwie części analizowano oddzielnie.
Przed każdą jazdą kierowca przejechał krótką, 5-minutową jazdę próbną z określonym układem kierowniczym.
Wybór mięśni do analizy został przeprowadzony ze względu na rodzaj pracy wykony-wanej przez człowieka podczas posługiwania się kierownicą klasyczną i eco-kierownicą w dwóch wariantach przełożenia. W efekcie analiza współpracy człowieka z trzema róż-nymi układami kierowniczymi przy wykorzystaniu elektromiografii powierzchniowej zo-stała zrealizowana dla 2 grup mięśni. Do pierwszej grupy zaliczono główne mięśnie odpo-wiedzialne za wykonywanie skrętów całą kierownicą i były to mięśnie: naramienny głowa przednia oraz piersiowy większy. Wybór tych mięśni do analizy został dokonany w opar-ciu o analizę literatury [1], [11], [20].
Druga grupa analizowanych mięśni była odpowiedzialna za pracę palców oraz dłoni. Praca ta była szczególnie istotna w prezentowanych badaniach ze względu na budowę kierowni-cy ECO, która implikowała konieczność realizacji chwytu oraz naciskania palcami na dwie obręcze nieistniejące w kierownicy klasycznej. W efekcie do drugiej grupy mięśni zakwa-lifikowano 4 mięśnie: mięsień zginacz łokciowy nadgarstka/flexor carpi ulnaris („zginacz ulnaris“), pierwszy międzykostny dłoni/1st palmar interossei (‚międzykostny“), zginacz promieniowy nadgarstka/flexor carpi radialis („zginacz palców“), zginacz palców po-wierzchniowy/ flexor digitorum superficialis („prostownik palców“). Wyboru tych mięśni do analizy dokonano również w oparciu o analizę literatury [2], [3], [16], [19], [20] oraz po przeprowadzeniu konsultacji z fizjoterapeutą [21].
4.
PILOTAŻOWE WYNIKI
Rysunki 3 – 6 przedstawiają fragmenty przebiegów sygnałów pomiarowych EMG zmie-rzonych w trzech przejazdach jednego kierowcy o kodzie identyfikacyjnym SB14. Prze-jazdy były dokonywane z różnymi typami kierownic, których układy opisano we wstępie:
układ klasyczny (oznaczenie „NOR”) i układy eco kierownic z kątami obrotu 120 (ozna-czenie „ECO 120”) oraz 180 (ozna(ozna-czenie „ECO 180”). Przedstawione fragmenty dotyczą testu drogowego typu trasa (test 1 – jazda typu „trasa”) i zostały uzyskane w okresie prze-jazdu odcinka prostego. Wykresy sygnałów przejazdów z poszczególnymi kierownicami są prezentowane w oddzielnych polach rysunku. Dodatkowo wykresy te wyróżnione są in-nym kolorem: czerwony – wykres dla układu kierownicy klasycznej, zielony – kierownica „ECO 180”, niebieski – „ECO 120”. Na rysunkach zaprezentowano również wynik esty-macji funkcji trendu liniowego. Przebieg trendu oznaczono linią przerywana w kolorze czarnym.
Rysunki 3 i 4 dotyczą pierwszej grupy mięśni odpowiedzialnych za wykonywanie skrę-tów całą kierownicą. Rysunek 3 prezentuje przebieg sygnału EMG mięśnia naramiennego, a rysunek 4 – piersiowego. Rysunki 5, 6 i 7 prezentują wynik eksperymentu dla drugiej grupy mięśni związanej z aktywnością pracy palców. Rysunek 5 prezentuje przebieg sy-gnału EMG mięśnia międzykostnego, rysunek 6 – mięśnia prostownika palców, a rysunek 7 – zginacza ulnaris.
Tablica 1 przedstawia wartości cech trendu obliczonych przy zastosowaniu wzorów (1) i (2), gdzie oznaczono: δE - wzrost trendu liniowego [%], μE - średnia wartość sygnału EMG.
Przedstawione wyniki obliczeń ukazały występowanie różnic wartości poszczególnych cech charakterystycznych sygnałów obliczanych ze wzorów (1) i (2). W dalszej części pra-cy wartości wymienionych cech winny być traktowane, jako wskaźniki jakości prapra-cy mię-śni dla rozpatrywanych fragmentów jazd. Kontynuacja pracy będzie polegała na wykona-niu analizy statystycznej wyników badań eksperymentu, której celem powinno być wyka-zanie zależności między wskaźnikami jakości (traktowanymi jako zmienne zależne) a wyborem kierownicy (traktowanym jako zdarzenia niezależne dane a’priori).
Rys. 3. Fragmenty sygnałów EMG mięśnia naramiennego głowy w okresie przejazdu odcinka pro-stego. Wykresy oznaczono: symbol „NOR”– kierownica normalna, symbol „180”– kierownica ECO z przełożeniem układu kierowniczego 180°/35°, symbol „120”– kierownica ECO z
Rys. 4. Fragmenty sygnałów EMG mięśnia piersiowego większego w okresie przejazdu odcinka prostego. Wykresy oznaczono: symbol „NOR”– kierownica normalna, symbol „180”– kierownica ECO z przełożeniem układu kierowniczego 180°/35°, symbol „120”– kierownica ECO z
przełoże-niem układu kierowniczego 120°/35°), linia przerywana– funkcja trendu liniowego
Rys. 5. Fragmenty sygnałów EMG mięśnia międzykostnego w okresie przejazdu odcinka prostego. Wykresy oznaczono: symbol „NOR”– kierownica normalna, symbol „ECO 180”– kierownica ECO z przełożeniem układu kierowniczego 180°/35°, symbol „ECO 120”– kierownica ECO z
Rys. 6. Fragmenty sygnałów EMG mięśnia prostownika palców w okresie przejazdu odcinka pro-stego. Wykresy oznaczono: symbol „NOR”– kierownica normalna, symbol „ECO 180”–
kierowni-ca ECO z przełożeniem układu kierowniczego 180°/35°, symbol „ECO 120”– kierownikierowni-ca ECO z przełożeniem układu kierowniczego 120°/35°), linia przerywana– funkcja trendu liniowego
Tablica 1
Wartości współczynników trendu sygnałów EMG kierowcy SB14
W kier
Mięsień / sygnał
MIE NARA PIER PROS ULNA ZGIN
PE [%] NOR 11,45 7,15 3,38 0,97 1,36 9,5267 180 5,43 5,34 3,53 3,52 4,28 3,7932 120 7,82 6,44 3,25 1,49 1,31 4,3959 GE [%] NOR -4,94 -0,93 -2,04 -1,18 -0.65 -0,3910 180 -2,65 -6,96 -0,09 0,41 -0,78 -1,9731 120 0,39 -1,81 -0,69 -3,32 -0,90 -0,1953
Oznaczono: MIE – „Międzykostny”, NARA – „Naramienny”, PIER – „Piersiowy”, PROS – „Prostownik”, ULNA – „Ulnaris”, ZGIN – „Zginacz”
Rys. 7. Fragmenty sygnałów EMG mięśnia zginacza ulnaris w okresie przejazdu odcinka prostego. Wykresy oznaczono: symbol „NOR”– kierownica normalna, symbol „ECO 180”– kierownica ECO z przełożeniem układu kierowniczego 180°/35°, symbol „ECO 120” – kierownica ECO z
przełoże-niem układu kierowniczego 120°/35°), linia przerywana– funkcja trendu liniowego
5.
UWAGI KOŃCOWE
Przedstawione pilotażowe wyniki obliczeń ukazały, że wartości zdefiniowanych cech cha-rakterystyczne sygnałów EMG:δE - wzrost trendu liniowego [%], μE - średnia wartość sygnału EMG mogą być zastosowane, jako wskaźniki oceny pracy mięśni. Wniosek ten upoważnia do stwierdzenia, że wyniki eksperymentu pomiarów EMG można będzie opra-cować statystycznie stosując metodykę badań wykorzystaną do oceny prawidłowości prze-jazdu wzdłuż ścieżki ruchu, przedstawioną w publikacjach [9], [13].
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 Confer-ence 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 inter-action 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 Hu-man 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, Se-lected 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 perfor-mance 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 of 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
admit-tance 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, Swe-dish 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 Uni-versity 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.
THE ISSUE OF EVALUATION OF MUSCLE ACTIVITY DURING DRIVING A NEW MULTIFUNCTION TYPE WITH A STEERING WHEEL IN A ELECTRIC CAR Summary: 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 com-plete 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 solu-tion does not have pedals, so it is especially dedicated to people with lower limb disabilities, while its versa-tility makes it also suitable for other groups of drivers. Experimental tests were conducted in a dynamic simu-lator 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. Mus-cle activity was evaluated based on an EMG signal analysis in the time domain for 16 people. The artiMus-cle presents the evaluation methodology and preliminary results recorded from selected hand and hand muscles.