Estymacja siły oddziaływania środowiska na układ zdalnie sterowany ze sprzężeniem siłowym zwrotnym o kinematyce kończyny górnej

• Autorzy: Saków M. , Pajor M. , Parus A.

Warianty tytułu

EN

Estimation of environmental forces impact on remote control system with force-feedback and upper limb kinematics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono układ zdalnie sterowany z siłowym sprzężeniem zwrotnym. Układ ten oparty jest na wykorzystaniu modelu estymującego wartość siły oddziaływania środowiska, na konstrukcję manipulatora wykonawczego. W ramach prowadzonych badań dokonano analizy wybranego układu sterowania. W wyniku badań zweryfikowano jego funkcjonalność i poprawność działania w warunkach laboratoryjnych. Badania zostały przeprowadzone na pneumatycznym i antropomorficznym ramieniu manipulatora zdalnie sterowanego. Porównana została dokładność odwzorowania siły w kanale komunikacyjnym. Dokonano analizy modeli estymujących wartość siły oddziaływania środowiska w sprzężeniu siłowym zwrotnym. W podsumowaniu zaprezentowano i omówiono wyniki badań, oraz przedstawiono je na tle podobnych rozwiązań prezentowanych w literaturze.

EN

This paper presents a teleoperation system with force feedback. This system is based on the use of the model estimating value of the impact of the environment on the manipulator body. In this study an analysis of the control system is presented. The research verified its functionality and correct operation under laboratory conditions. The study was carried out on pneumatic and anthropomorphic manipulator arm which was remotely controlled. The forces estimation accuracy in the communication channel was compared. An analysis of the environmental impact force estimation models in a force-feedback was carried out. In the summary results are presented and discussed, and compared against similar solutions presented in the literature.

Słowa kluczowe

PL

sprzężenie siłowe zwrotne; master-slave; zdalne sterowanie; manipulator antropomorficzny

EN

force feedback; master-slave; remote control; anthropomorphic manipulator

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 58
• Strony: 113--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Saków M.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Pajor M.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Parus A.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• 1. Ferrell W.R.: Delayed force feedback," Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 1966, Vol. 8, p. 449-455.
• 2. Melchiorri C.: Telemanipulation: system aspects and control issues. Singapore: World Scientific, 1996.
• 3. Hannaford B.: Stability and performance tradeoffs in bi-lateral telemanipulation. In: Robotics and Automation, 1989. Proceedings., 1989 IEEE International Conference 1989, Vol. 3, p.1764-1767.
• 4. Niemeyer G. and Slotine J.J.E.: Stable adaptive teleoperation. " Oceanic Engineering, IEEE Journal"1991, Vol. 16, p. 152-162.
• 5. Kim W.S., Hannaford B., Fejczy A.K.: Force-reflection and shared compliant control in operating telemanipulators with time delay. " Robotics and Automation", IEEE Transactions 1992, Vol. 8, p. 176-185.
• 6. Kim W.S.: Developments of new force reflecting control schemes and an application to a teleoperation training simulator. In: Robotics and Automation, Proceedings.. IEEE International Conference 1992, Vol.2, p. 1412-1419.
• 7. Sheridan T.B.: Space teleoperation through time delay: review and prognosis. " Robotics and Automation", IEEE Transactions 1993, Vol. 9, p. 592-606.
• 8. Lawrence D.A.: Stability and transparency in bilateral teleoperation. "Robotics and Automation", IEEE Transactions 1993, Vol. 9, p. 624-637.
• 9. Anderson R., Spong M.W.: Bilateral control of teleoperators with time delay. "Automatic Control", IEEE Transactions 1989, Vol. 34, p. 494-501.
• 10. Hastrudi-Zaad K., Salcudean S.E.: On the use of local force feedback for transparent teleoperation. In: Robotics and Automation, Proceedings. IEEE International Conference 1999, Vol.3, p. 1863-1869.
• 11. Takigami T., Oshima K.,, Hayakawa Y., Ito M.: Application of self-sensing actuator to control of a softhandling gripper. In: Control Applications, Proceedings of the 1998 IEEE International Conference 1998, Vol.2, p. 902-906.
• 12. Rakotondrabe M., Ivan I.A., Khadraoui S., Clevy C., Lutz P., Chaillet N.: Dynamic displacement self-sensing and robust control of cantilever piezoelectric actuators dedicated for microassembly. In: Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), IEEE/ASME International Conference 2010, p. 557-562.
• 13. Ishikiriyama Y., Morita T.: Improvement of self-sensing piezoelectric actuator control using permittivity change detection. "Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing" 2010, Vol. 4, p. 143-149.
• 14. Yuguo C.:Self-sensing compounding control of piezoceramic micro-motion worktable based on integrator. In: Intelligent Control and Automation, WCICA 2006. The Sixth World Congress 2006, p. 5209-5213.
• 15. Rakotondrabe M., Ivan I.A., Khadraoui S., Lutz P., Chaillet N.: Simultaneous Displacement/Force Self-Sensing in Piezoelectric Actuators and Applications to Robust Control," Mechatronics, IEEE/ASME Transactions 2015, Vol. 20, p. 519-531.
• 16. Chang M.-K.: An adaptive self-organizing fuzzy sliding mode controller for a 2-DOF rehabilitation robot actuated by pneumatic muscle actuators. "Control Engineering Practice" 2010, Vol. 18, p. 13-22.
• 17. Moreau R., Pham M.T.,Tavakoli M., Le M.Q., Redarce T.: Sliding-mode bilateral teleoperation control design for master–slave pneumatic servo systems. "Control Engineering Practice" 2012, /6, Vol. 20, p. 584-597.
• 18. Jong Hyeon P., Hyun Chul C.: Sliding-mode controller for bilateral teleoperation with varying time delay. In: Advanced Intelligent Mechatronics,. Proceedings. IEEE/ASME International Conference 1999, p. 311-316.
• 19. Polushin I.G., Takhmar A., Patel R.V.: Projection-based force-reflection algorithms with frequency separation for bilateral teleoperation. "Mechatronics" IEEE/ASME Transactions 2015, Vol. 20, p. 143-154.
• 20. Farooq M.U., Likun X., Hussin F.A., Malik A.S.: High level fault modeling and fault propagation in analog circuits using NLARX automated model generation technique. In: Intelligent and Advanced Systems (ICIAS), 4th International Conference 2012, p. 846-850.
• 21. Przystałka P.: Metoda detekcji wycieków w sieciach wodociągowych z zastosowaniem modeli NLARX. "Modelowanie Inżynierskie" 2013, No. 46, p. 94-102.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.