Simulation of Augmented Telerobotic Operation

Park, Young Soo; Zhao, Xiaorui; Korthals, Scott

doi:10.1109/isot.2014.65

Cited by 4 publications

(3 citation statements)

References 8 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…To this aim the notion of active constraints or virtual fixtures was introduced that enhances pHRI performance in terms of precision, cognitive load and user effort. Active constraints were firstly introduced in tele-robotic manipulation [1], [2], [3] and have been utilized in surgical [4], [5], [6], [7], industrial [8], [9], or even in underwater robotic tasks [10]. They encourage motion inside a constraint region by acting repulsively away from forbidden regions thus avoiding obstacles in set point robot control problems [11] or assisting the user in pHRI tasks.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

On the Stability of Robot Kinesthetic Guidance in the Presence of Active Constraints

Kastritsi

Papageorgiou

Doulgeri

2018

2018 European Control Conference (ECC)

View full text Add to dashboard Cite

The stability of a robot subject to active constraints under the exertion of a human force is analyzed. Artificial potentials that are used to create a barrier on constraint surfaces are revisited and the robot's stability in the presence of active constraints is examined in terms of output passivity and state boundedness. It is shown that under input forces of finite energy the state is bounded and hence the motion is confined within the constraint region. However, the quality of response depends on the type of input and may include undesirable transients for physical human robot interaction (pHRI) applications.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

On the Stability of Robot Kinesthetic Guidance in the Presence of Active Constraints

Kastritsi

Papageorgiou

Doulgeri

2018

2018 European Control Conference (ECC)

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…VFs impose virtual constraints on the user workspace [30] allowing the operator to utilize system's accuracy and increase safety [31] without adversely impacting the intuitive nature of the interface. VFs have been examined for nuclear [32,33] and surgical applications [34][35][36].…”

Section: System Design and Implementationmentioning

confidence: 99%

TeMoto: Intuitive Multi-Range Telerobotic System with Natural Gestural and Verbal Instruction Interface

2018

View full text Add to dashboard Cite

Teleoperated mobile robots, equipped with object manipulation capabilities, provide safe means for executing dangerous tasks in hazardous environments without putting humans at risk. However, mainly due to a communication delay, complex operator interfaces and insufficient Situational Awareness (SA), the task productivity of telerobots remains inferior to human workers. This paper addresses the shortcomings of telerobots by proposing a combined approach of (i) a scalable and intuitive operator interface with gestural and verbal input, (ii) improved Situational Awareness (SA) through sensor fusion according to documented best practices, (iii) integrated virtual fixtures for task simplification and minimizing the operator's cognitive burden and (iv) integrated semiautonomous behaviors that further reduce cognitive burden and negate the impact of communication delays, execution latency and/or failures. The proposed teleoperation system, TeMoto, is implemented using ROS (Robot Operating System) to ensure hardware agnosticism, extensibility and community access. The operator's command interface consists of a Leap Motion Controller for hand tracking, Griffin PowerMate USB as turn knob for scaling and a microphone for speech input. TeMoto is evaluated on multiple robots including two mobile manipulator platforms. In addition to standard, task-specific evaluation techniques (completion time, user studies, number of steps, etc.)-which are platform and task dependent and thus difficult to scale-this paper presents additional metrics for evaluating the user interface including task-independent criteria for measuring generalized (i) task completion efficiency and (ii) operator context switching.

show abstract

“…Τόσο οι περιορισµοί για ασφάλεια, όσο ϰαι η υποβοήϑηση του ανϑρώπου προς τις ϰατευϑύνσεις που ορίζονται από την παραπάνω παραµετριϰή έϰφραση µπορεί να γίνει µε την χρήση ειϰονιϰών περιορισµών. Η έννοια των ειϰονιϰών περιορισµών εµφανίστηϰε αρχιϰά σε ροµποτιϰές εφαρµογές τηλεχειρισµού [Rosenberg, 1992[Rosenberg, , 1993Park et al, 2014] ϰαι υιοϑετήϑηϰε µετέπειτα στην ροµποτιϰά υποβοηϑούµενη χειρουργιϰή Bowyer and y Baena, 2015;Bettini et al, 2002Bettini et al, , 2004, στην βιοµηχανία [Colgate et al, 2003;Lin et al, 2006], όπως επίσης ϰαι σε υποβρύχιες εφαρµογές [Ryden et al, 2013]. Εϰτός της φΑΑΡ, οι ΕΠ µπορούν να χρησιµοποιηϑούν επίσης ϰατά την αυτόνοµη ϰίνηση του ροµπότ για την διαµόρφωση της, διασφαλίζοντας µε αυτόν τον τρόπο πως η ϰίνηση ϑα παραµείνει εντός µιας περιορισµένης επιτρεπτής περιοχής δρώντας απωϑητιϰά ως προς πιϑανά εµπόδια.…”

Section: βιβλιογραφιϰή ανασϰόπησηunclassified

Έλεγχος Συνεργατικών Ρομπότ Για Ασφαλή Λειτουργία Και Υποβοηθούμενη Κιναισθητική Καθοδήγηση Με Χρήση Δυναμικών Συστημάτων Και Επιβολή Περιορισμών

Papageorgiou¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διατριβή μελετά ένα υποσύνολο των προβλημάτων που εμπλέκει ο έλεγχος των συνεργατικών ρομπότ, για τα οποία προτείνει καινοτόμες λύσεις. Συγκεκριμένα, στα πλαίσια της διατήρησης της ασφάλειας κατά την αυτόνομη λειτουργία του ρομπότ, η διατριβή μελετά α) την εύρωστη παραγωγή κίνησης στο δυναμικό περιβάλλον της συνεργασίας ανθρώπου-ρομπότ, β) την επιβολή περιορισμών για την αποφυγή σύγκρουσης, όπως και γ) την μεταγωγή της υποχωρητικότητας για την επίλυση του ταυτόχρονου προβλήματος ασφάλειας-επίδοσης. Για την παραγωγή κίνησης σε πραγματικό χρόνο προτείνεται κυρίως μια παραλλαγή των δυναμικών συστημάτων DMP, σύμφωνα με την οποία αποδεικνύεται πως το ελάχιστο απαιτούμενο πλήθος πυρήνων μπορεί να προκαθοριστεί με βάση την επιθυμητή ακρίβεια κωδικοποίησης ή το επιθυμητό εύρος ζώνης. Για την αποφυγή της σύγκρουσης, προτείνονται σήματα που βασίζονται στην μεθοδολογία προδιαγεγραμμένης επίδοσης, τα οποία εγγυώνται την τήρηση των περιορισμών (εμπόδια και όρια των αρθρώσεων). Για την περίπτωση της ηθελημένης φυσικής αλληλεπίδρασης ανθρώπου-ρομπότ (πλήρης συνεργασία), η διατριβή μελετά την επιβολή αυστηρών εικονικών περιορισμών μέσω τεχνητών δυναμικών πεδίων και προτείνει καινοτόμους νόμους ελέγχου α) για την αποφυγή μηχανικών ορίων του ρομπότ, β) για την αποφυγή απαγορευμένων περιοχών και γ) για την υποβοήθηση του χρήστη σε περιπτώσεις που υπάρχει μερική γνώση της εργασίας που πρόκειται να εκτελεστεί. Τέλος, προτείνονται νόμοι ελέγχου για την υποβοήθηση του χρήστη κατά την κιναισθητική εκπαίδευση και σταδιακή προσαρμογή της κινηματικής συμπεριφοράς του ρομπότ. Οι νόμοι ελέγχου αυτοί έχουν ως σκοπό: α) την υποβοήθηση για την τροποποίηση τμήματος της κινηματικής συμπεριφοράς, β) την κιναισθητική σταδιακή αυτοματοποίηση εργασίας, όπως και γ) την προσαρμογή ταλαντωτικής κινηματικής συμπεριφοράς στις δυνάμεις που ασκούνται από τον χρήστη. Οι προτεινόμενοι νόμοι ελέγχου της διατριβής επαληθεύονται και συγκρίνονται πειραματικά χρησιμοποιώντας τον ρομποτικό βραχίονα KUKA LWR4+.

show abstract

Simulation of Augmented Telerobotic Operation

Cited by 4 publications

References 8 publications

On the Stability of Robot Kinesthetic Guidance in the Presence of Active Constraints

On the Stability of Robot Kinesthetic Guidance in the Presence of Active Constraints

TeMoto: Intuitive Multi-Range Telerobotic System with Natural Gestural and Verbal Instruction Interface

Έλεγχος Συνεργατικών Ρομπότ Για Ασφαλή Λειτουργία Και Υποβοηθούμενη Κιναισθητική Καθοδήγηση Με Χρήση Δυναμικών Συστημάτων Και Επιβολή Περιορισμών

Contact Info

Product

Resources

About