Development of a modular light-weight manipulator for human-robot interaction in medical applications

• Autorzy: Kurnicki Adam , Stańczyk Bartłomiej

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.2066

Warianty tytułu

PL

Opracowanie modułowego lekkiego manipulatora do interakcji człowiek-maszyna w zastosowaniach medycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article focuses on the design and implementation of mechanics, electronics and controlsystemfor a light-weight,modular,robotic manipulator for performing activities that require robot-human interaction in selected medicine-related applications. At the beginning, the functional requirements and physical architecture ofsuch manipulator are discussed. The structure and control systems of the essential manipulator components/joint modules are presented in detail. Next,we introduce the software architecture of the master controller. Finally, examples of the current implementationsof the modular manipulator are given.

PL

Artykuł prezentuje zagadnienia związane z projektowaniem mechaniki, elektroniki i układów sterowania dla lekkiego, modułowegomanipulatora robotycznego dedykowanego do wykonywania czynności wymagających interakcji człowiek-robot w wybranych aplikacjach medycznych.W pierwszej części artykułu omówiono wymagania funkcjonalne i architekturę fizyczną manipulatora. Następnie przedstawiono strukturę i układy sterowania podstawowych elementów manipulatora–modułów napędowych przegubów. Zaprezentowano architekturę oprogramowania sterowania implementowaną w sterowniku nadrzędnym. Na koniec podano przykłady zrealizowanych implementacji opracowanego manipulatoramodułowego.

Słowa kluczowe

EN

modular manipulator; physical architecture; control architecture

PL

manipulator modułowy; architektura fizyczna; architektura oprogramowania

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 10, nr 4
• Strony: 33--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kurnicki Adam

• Lublin University of Technology, Automation and Metrology Department, Lublin, Poland

autor

Stańczyk Bartłomiej

• Accrea Engineering, Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Campeau-Lecours A., et al.: Kinova Modular Robot Arms for Service Robotics Applications. International Journal of Robotics Applications and Technologies 5(2), 2017, 49–71 [http://doi.org/10.4018/IJRAT.2017070104].
• [2] Dibekci A., Bebek O.: Improving the Safety of Medical Robotic Systems. 7thIEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics,2018, 73–78,[http://doi.org/10.1109/BIOROB.2018.8487914].
• [3] Fang H., Guo L., Bai S.: A Light Weight Arm Designed with ModularJoints. Bai S., Ceccarelli M. (eds):Recent Advances in Mechanism Designfor Robotics. Mechanisms and Machine Science 33, 2015, 47–54 [http://doi.org/10.1007/978-3-319-18126-4_5].
• [4] Guan Y., Jiang L., Zhangy X., Zhang H., Zhou X.: Developmentof novel robots with modular methodology. IEEE/RSJ InternationalConference on Intelligent Robots and Systems2009, 2385–2390, [http://doi.org/10.1109/IROS.2009.5354051].
• [5] Hassan T., Hameed A., Nisar S., Kamal N., Hasan O.,Al-Zahrawi: ATelesurgical Robotic System for Minimal Invasive Surgery. IEEE Systems Journal 10(3), 2016, 1035–1045 [http://doi.org/10.1109/JSYST.2014.2331146].
• [6] Jain S., Farshchiansadegh A., Broad A., Abdollahi F., Mussa-Ivaldi F., Argall B.: Assistive robotic manipulation through shared autonomy and a Body-Machine Interface. IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, 2015, 526–531, [http://doi.org/10.1109/ICORR.2015.7281253].
• [7] Kurnicki A., Stańczyk B.: Manipulator Control System for Remote USG Examination. Journal of Automation, Mobile Robotics and Intelligent Systems 13(2), 2019, 48–59 [http://doi.org/10.5604/20830157.1121333].
• [8] Schrock P., Farelo F., Alqasemi R., Dubey R.: Design, simulation and testingof a new modular wheelchair mounted robotic arm to perform activities of daily living. IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, 2009,518–523, [http://doi.org/10.1109/ICORR.2009.5209469].
• [9] Siciliano B., Sciavicco L., Villani L., Oriolo G.: Robotics. Modelling, Planning and Control. Advanced Textbooks in Control and Signal Processing, Springer-Verlag, London 2009 [http://doi.org/10.1007/978-1-84628-642-1].
• [10] Tremblay T., Padir T.: Modular Robot Arm Design for Physical Human-Robot Interaction. IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, 2013, 4482–4487, [http://doi.org/10.1109/SMC.2013.762].
• [11] Vogel J., Haddadin S., Simeral J. D., Stavisky S.D., Bacher D., Hochberg L.R., Donoghue J. P.: Continuous Control of the DLR Light-Weight Robot IIIby a Human with Tetraplegia Using the BrainGate2 Neural Interface System. Khatib O., Kumar V., Sukhatme G. (eds):Experimental Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics 79. Springer, Berlin, Heidelberg 2014 [http://doi.org/10.1007/978-3-642-28572-1_9].
• [12] Ramcip project homepage, https://ramcip-project.eu/ (accessed: 27.06.2020).
• [13] ROS Homepage, https://www.ros.org/ (accessed: 27.06.2020).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).