W układzie teleoperacji operator pracuje na stanowisku kierowania, generując sygnały sterujące maszyną roboczą za pośrednictwem urządzeń wyjściowych. Kontrola i odbieranie informacji zwrotnych odbywa się za pomocą urządzeń wyświetlających. Sterowana maszyna, będąca poza zasięgiem wzroku operatora, jest wyposażona w sterowniki, czujniki, układy wykonawcze. Wymiana informacji odbywa się za pośrednictwem łącza komunikacyjnego. Sterowanie mobilną maszyną roboczą odbywa się w sposób ciągły i oparte jest na bezpośrednim sterowaniu elementami wykonawczymi oraz ocenie jakości sterowania w oparciu o system wizyjny. W sytuacjach awaryjnych (utrata łączności) może być uruchomione sterowanie skoordynowane. Wymaga to zainstalowania układów sterowania pokładowego w sterowanej maszynie. W odróżnieniu od bezpośredniej kontroli, operator przekazuje polecenia do pokładowego systemu sterowania. Sygnały sterujące generowane są przez pokładowy układ sterowania z uwzględnieniem sygnałów z wewnętrznej (obejmującej elementy na obiekcie) pętli sprzężenia zwrotnego. Wprowadzenie zdalnego sterowania, w oparciu o pokładowe systemy komputerowe, powinno być ściśle powiązane z opracowywaniem efektywnych procedur sterowania i kontroli z uwzględnieniem zakresu współdziałania i zależności od operatora maszyny.
EN
The development of a remote control system for mobile work machines in a teleoperation system requires solving many scientific and research problems. In the paper, the authors focused on issues related to hydrostatic driving system, shaping the properties of suspension systems, developing a controller for teleoperated equipment of work machines and the impact of information transmission between the decision centre and the machine on the quality of work process control.
We describe simple to build mechanomyography sensors, with one or two channels, based on electret microphones. We evaluate their application as a source of information about the operator’s hand stiffness, which can be used for changing a robot’s gripper stiffness during teleoperation. We explain a data acquisition procedure for further employment of a machine-learning. Finally, we present the results of three experiments and various machine learning algorithms. support vector classification, random forests, and neural-network architectures (fullyconnected articial neural networks, recurrent, convolutional) were compared in two experiments. In first and second, two probes were used with a single participant, with probes displaced during learning and testing to evaluate the influence of probe placement on classifcation. In the third experiment, a dataset was collected using two probes and seven participants. As a result of the singleprobe tests, we achieved a (binary) classification accuracy of 94 % during the multi-probe tests, large crossparticipant differences in classifcation accuracy were noted, even when normalizing per-participant.
W artykule przedstawiamy ekonomiczny zestaw do mierzenia sygnałów mechanomiograficznych, wykorzystujący mikrofon elektretowy umieszczony w zaprojektowanej do tego celu obudowie. Zestaw został skonstruowany w celu określenia sztywności dłoni operatora, który za pomocą rękawicy sensorycznej steruje manipulatorem. Urządzenie stanowi uzupełnienie systemu do teleoperacji chwytakami zręcznymi [25, 24], dostarczając dodatkowych informacji o stanie sztywności ręki operatora, co można wykorzystać do ustalania impedancji chwytaka wielopalczastego. Przedstawiamy budowę urządzenia, sposób przetwarzania sygnału oraz porównujemy algorytmy uczenia maszynowego pozwalające na wykorzystanie urządzenia do rozpoznawania sztywności dłoni. Efektem pracy systemu jest binarne rozpoznawanie sztywności (sztywny, rozluźniony) z jakością klasyfikacji 94% przy dowolnym ruchu dłoni. Zaprojektowane urządzenie oraz algorytmy udostępnione są na otwartej licencji i dostępne są w repozytorium projektu.
EN
The article presents a low cost set for measuring mechanomyographic signals to determine the stiffness of the operator's hand during remote control of manipulator with a dextrous gripper. The device complements the system for teleoperation initially containing sensor glove and LeapMotion vision, and now providing additional information about the operator's hand condition, which can be used to determine the impedance of a multi-fingered gripper. We present the construction of the device, signal acquisition, and processing, the machine learning algorithm that provides the main functionality of the device: recognizing hand stiffness without the need for calibration with any external measurement tools. The output of the system is the binary recognition of the operator's hand stiffness (rigid, non-rigid) with the maximum quality of classification of around 94% regardless of sensor placement or movement of the hand.
The paper presents a novel approach to the control design of bilateral teleoperation systems with force-feedback dedicated only for weight sensing. The problem statement, analysis of related papers up to date, and the scope of the study are presented. The new design of a control unit for a master-slave system with force-feedback was based on an inverse model. The model was applied to subtract a value of force in the force-feedback communication channel that the system might generate during free-motion. A substantial part of the paper is focused on the development of a mathematical model for the investigated control scheme. The paper presents the modelling procedure of the experimental setup and the model used in the study. Two experiments are described to demonstrate the control unit of the master-slave system with force-feedback. The paper contains conclusions regarding to the control and the experimental setup.
PL
W artykule przedstawiono nowe podejście do projektowania sterowania dwustronnych systemów obustronnego działania ze sprzężeniem siłowym zwrotnym, przeznaczonym wyłącznie do wykrywania obciążenia. W artykule został zaprezentowany opis problemu, analiza dotychczasowych osiągnięć badawczych oraz zakres badania. Nowy projekt jednostki sterującej dla systemu Master-Slave ze sprzężeniem siłowym zwrotnym oparty został na modelu odwrotnym. Model został użyty do odejmowania wartości siły w kanale komunikacyjnym sprzężenia zwrotnego, który jest generowany przez system podczas ruchu swobodnego. Znaczna część pracy koncentruje się na opracowaniu modelu matematycznego obejmującego zjawiska występujące w badanym schemacie kontroli. W pracy przedstawiono wnioski dotyczące systemu kontroli oraz omówiono procedurę modelowania konfiguracji eksperymentalnej oraz model zastosowany w układzie sterowania. Opisane są dwa eksperymenty, aby zademonstrować jednostkę sterującą systemu master-slave ze sprzężeniem siłowym zwrotnym. W pracy przedstawiono również wnioski dotyczące wyników eksperymentalnych.
W nowoczesnych urządzeniach duży nacisk kładziony jest na komunikację pomiędzy operatorem a maszyną. Zauważalny jest trend rozwoju interfejsów sterowania mających na celu zwiększenie interakcji pomiędzy człowiekiem i maszyną. Zastosowanie urządzeń skanujących ruchy człowieka często nie zapewnia wystarczającej interakcji z maszyną. Z pomocą przychodzą konstrukcje egzoszkieletowe umożliwiające realizacje sterowania z siłowym sprzężeniem zwrotnym. Zastosowanie tego typu sterowania umożliwia "odczucie" dynamiki, obciążenia oraz kolizji pomiędzy sterowanym urządzeniem a jego otoczeniem. Celem prowadzonych prac symulacyjnych było opracowanie podstawy matematycznej do budowy rzeczywistego urządzenia oraz układu sterowania Master-Slave. Uzyskane wyniki z modeli dynamicznych posłużyły jako dane obciążeń dla modeli obliczanych za pomocą metody elementów skończonych.
EN
In modern devices great emphasis is placed on communication between an operator and machine. Noticeable is the trend of development control interfaces designed to increase interaction between human and machine. The use of human movements scanning equipment often do not provide sufficient interaction with the machine. Come to the aid of exoskeletons constructions permitting the force-feedback control with feedback. Application of this type of control to make feel of dynamic loads and collisions between the controlled device and it is environment. Objective of the work was to create a simulation basis for the construction of real device and control system MasterSlave. The obtained results from dynamic models been used, as information load models computed using the finite element method.
This paper describes a master-slave teleoperation system that is developed to evaluate the effectiveness of using computer networks to control robot manipulators. The system is designed to examine different hardware and control techniques to develop and improve intuitive user interfaces for the natural control of the manipulators. In the presented system, a Cartesian manipulator, very popular in various computer controlled devices (e.g. CNC machines, 3D printers, etc.), is used. The versatile system configuration allows us to use different devices as master controllers – from standard computers to mobile devices and haptic tools.
W artykule przedstawiono proces kształtowania systemu wizyjnego dla bezzałogowej platformy lądowej ekstremalnej mobilności w konfiguracji transportowej. Proces ten zakłada opracowanie wymagań, przeprowadzenie badań identyfikacyjnych liczbę i rozmieszczenie komponentów układu akwizycji obrazu, następnie opracowanie ideowej struktury systemu wizyjnego, prace modyfikacyjne na modelu wirtualnym a następnie wybór podzespołów wykonawczych. Kompleksowe podejście do zagadnienia kształtowania systemów wizyjnych gwarantuje opracowanie rozwiązania, które pozwoli zapewnić bezpieczeństwo platformie oraz obiektom znajdującym się w jej otoczeniu podczas wykonywania zadań roboczych.
EN
The following paper presents the process of developing a vision system for extremely mobility unmanned land platforms in a transport configuration. Presented process involves the development of requirements, identification tests for number and distribution of the image acquisition system components, then the development of the ideological structure of considered vision system, afterward modification work on a virtual model and selecting real world component. A comprehensive approach to shaping these types of vision systems ensures the development of solutions that will provide safety for the platform and the objects located in its surroundings while performing work tasks.
W artykule przedstawiono wyniki badań prowadzonych w celu jakościowego i ilościowego porównywania różnych interfejsów zdalnego sterowania, w szczególności określenia wpływu struktury interfejsu na wydajność operatora zdalnie sterowanego inspekcyjnego robota mobilnego. Stanowisko badawcze to mobilny robot inspekcyjny wyposażony w manipulator zakończony chwytakiem oraz wyposażonym w obrotowy układem kamer w konfiguracji stereoskopowej. Główny interfejs sterowania składa się z hełmu rzeczywistości wirtualnej (HMD) i rękawicy technik rzeczywistości wirtualnej (Data Gloves). Wszystko to uzupełnia system śledzenia ruchu orientacji głowy oraz pozycji dłoni względem barku, dodatkowo zastosowano joystick i komputer wraz z odpowiednim oprogramowaniem. W celu porównania różnych interfejsów sterowania został przygotowany alternatywny system oparty wyłącznie na ekranie LCD i joysticku.
EN
This article presents a research for qualitative and quantitative comparison of different remote control interfaces, in particular, determine an effect of interface structure on efficiency of the operator remotely controlled mobile inspection robot. The robot is equipped with a manipulator ended with gripper and a rotatable set of stereo-cameras. The main control interface consist of head-mounted display (HMD) and data glove. All of it is supplemented by a motion tracking system for measuring orientation and position of HMD and data gloves, joystick and PC along with proper software. In order to compare different control interfaces an alternative system based on the LCD screen and joystick was prepared.
This paper presents a control system for a humanoid robot based on human body movement tracking. The system uses the popular Kinect sensor to capture the mo- tion of the operator and allows the small, low-cost, and proprietary robot to mimic full body motion in real time. Tracking controller is based on optimization-free algorithms and uses a full set of data provided by Kinect SDK, in order to make movements feasible for the considerably different kinematics of the humanoid robot compared to the human body kinematics. To maintain robot stability we implemented the balancing algorithm based on a simple geometrical model, which adjusts only the configuration of the robot’s feet joints, maintaining an unchanged imitated posture. Experimental results demonstrate that the system can successfully allow the robot to mimic captured human motion sequences.
W dzisiejszych czasach roboty niejednokrotnie zastępują ludzi w pracach monotonnych, w których ruchy można zaprogramować. Istnieją jednak zadania, które należy wykonać w środowisku nieznanym oraz niebezpiecznym dla człowieka. W takich przypadkach możliwe jest wykorzystanie teleoperacji, czyli sterowania maszyną na odległość. Wizualne sprzężenie zwrotne najczęściej realizowanie za pomocą prezentacji obrazu monoskopowego pochodzącego z kamery umieszczonej na manipulatorze robota mobilnego często bez możliwości zmiany orientacji kamery wprowadza duże trudności w sterowaniu jak również ogranicza zdolność operatora do postrzegania przestrzennego. Wady te można zminimalizować wykorzystując technikę rzeczywistości wirtualnej. Info-hełm wyświetlający obraz stereoskopowy dostarcza operatorowi poczucie głębi, zwiększając precyzję manipulowania. Natomiast użycie info-rękawic oraz systemu śledzenia ruchu dłoni i głowy umożliwia stworzenie bardziej intuicyjnego interfejsu sterowania. W pracy przedstawiono budowę funkcjonalnego modelu robota mobilnego, który zostanie wykorzystany do przeprowadzenia badań mających na celu porównanie trzech typów interfejsów sterowania robotem mobilnym.
EN
Nowadays robots are widely used to replace human in monotonous works which movements can be programmed. However, there are tasks that have to be performed in unknown and hazardous environments. In such cases it is reasonable to use teleoperation, i.e. to operate a machine from a distance. Implementation of visual feedback by the monoscopic presentation of images taken from cameras, which are mostly stationary placed on a robot's manipulator, introduces difficulties in controlling and limits operator's spatial perception. These defects can be minimized by using virtual reality technology. The use of stereoscopic visualization and head-mounted display (HMD) may provide higher perception of environment depth that can increase precision of manipulation. Data gloves and system tracking used for registration movement of hand and head allow to create more intuitive control interface. The paper presents a construction of a functional model of a mobile robot, which will be used to conduct a study aimed at comparing the three types of human-robot interfaces.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy opisano stanowisko do prowadzenia badań nad możliwością wykorzystania technik rzeczywistości wirtualnej do wykonywania zdalnej pracy inspekcyjnym robotem mobilnym. Stanowisko to składa się z interfejsu teleoperacji oraz funkcjonalnego modelu zdalnie sterowanego robota inspekcyjnego. Wchodzący w skład stanowiska interfejs sterowania składa się z info-hełmu oraz info-rękawic. Całość uzupełniona jest systemem rejestracji orientacji oraz położenia czujników zamontowanych na info-hełmie, barku oraz info-rękawicy, joystickiem, komputerem PC z wymaganym oprogramowaniem. W celu porównania różnych interfejsów sterowania przygotowany został również alternatywny system bazujący na ekranie LCD i manipulatorze typu joystick. Kolejnym elementem stanowiska badawczego jest funkcjonalny model mobilnego robota inspekcyjnego, wyposażony w zakończony chwytakiem manipulator oraz ruchomy zestaw kamer. Wykonywane za jego pomocą prace będą obejmowały poruszanie się oraz nawigację w środowisku z przeszkodami, odnajdowanie przedmiotów oraz manipulację nimi. Za jego pomocą przeprowadzone zostaną badania, których wyniki pozwolą na jakościowe i ilościowe porównanie różnych interfejsów zdalnego sterowania, a w szczególności określenie wpływu budowy interfejsu na efektywność pracy operatora zdalnie sterowanego mobilnego robota inspekcyjnego.
EN
This paper describes the station to conduct research on the use of virtual reality techniques to perform the inspection work using remote mobile robot. Thesystem consists of an human-robot interfaceand a functional model of remote controlled mobile inspection robot. The main control interface consist of head-mounted display (HMD) and data glove. The whole is supplemented by a motion tracking system for measuring HMD rotation and position of info-glove and shoulder, joystick and PC along with the required software. In order to compare different control interfaces an alternative system based on the LCD screen and joystick was prepared. Another element of the system is a functional model of a mobile inspection robot, equipped with a manipulator ended with gripper and a rotatable set of cameras. This robot is used to perform task such as movement and navigation in an environment full of obstacles, finding objects and manipulating them. With its help, testing will carried out,the results of which will allow for qualitative and quantitative comparison of different remote control interfaces, in particular, determine the effect of interface structure on the efficiency of the operator remotely controlled mobile inspection robot.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W referacie przedstawiono możliwość wykorzystania standardu CAN jako medium i protokołu przesyłania sygnałów sterujących w bezzałogowym pojeździe ratownicznym, gdzie główny nacisk położony jest na niezawodność pracy. Przedstawiono opis magistrali CAN oraz drogi jej sposoby wykorzystania pojazdów bezzałogowych w strukturach jednostek ratowniczych. Zaprezentowano bezzałogowy pojazd dużej mobilności z hydrostatycznym układem napędowym sterowany w oparciu o magistralę CAN jako potencjalny nośnik osprzętów roboczych wykorzystywanych w zadaniach ratowniczych.
EN
This paper is aimed at showing the possibility of using CAN standard for sending and receiving control signaI and sensory data in an high reliability unmanned ground rescue vehicle. It describes the CAN-bus and it historical development from its early stages to present times. Additionally this paper presents the possibilities of using unmanned vehicles in rescue operations. It also describes the structure and characteristics of a hydrostatically driven unmanned ground vehicle which uses CAN standard for communication, as a carrier for rescue equipment.
This paper concerns a throwable tactical robot (TTR) for special purposes. The necessity of use of that kind of robots and the existing design solutions are discussed. There are also described construction, parameters, and principles of operation of the robot and the control panel, as well as the conducted robot tests.
The aim of this paper is to present the Intelligent Robotic Porter System with respect to architecture of Mobile Robotic Platform. The set of requirements for Mobile Robotic Platform was defined and analyzed. Main engineering problems that occurred during the development of Mobile Robotic Platform's architecture were specified and described. Problems were confronted with PIAP's proposed solutions for technical issues at this stage of the project.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Neutralisation of the terrorist explosive devices is a risky task. Such tasks may be carried out by robots in order to protect human life. The article describes chosen design problems concerning the new neutralisation and assisting robot SMR-100 Expert. The robot was to be designed for the use in confined spaces, particularly inside the air-crafts, buses and rail cars. In order to achieve this ambitious plan, new advanced technological designing tools had to be applied. A number of interesting design issues were approached. The successful development of the prototype robot Expert in Poland resulted in the creation of the first intervention robot in the world able to perform all necessary anti-terrorist tasks inside the passenger planes.
Celem wprowadzenia robotów jest poprawa skuteczności, precyzja, powtarzalność (standaryzacja) i zmniejszenie inwazyjności zabiegów chirurgicznych. Obecnie roboty medyczne stosowane w chirurgii to telemanipulatory – czyli wszystkie decyzje są podejmowane przez chirurga - operatora robota. Teleoperacje pozwalają na rozszerzenie grupy pacjentów, u których skuteczna ingerencja chirurgiczna jest możliwa pomimo braku obecności specjalisty w miejscu przebywania pacjenta. Zdalnie sterowany robot przenosi na odległość funkcje motoryczne i sensoryczne operatora. Człowiek, operator robota chirurgicznego, powinien być traktowany jako element systemu sterowania powiązany przez system informatyczny i działanie układu elektromechanicznego robota z narzędziem wykonawczym. Prowadzone są w FRK prace nad dodaniem wyczucia siły i wzbogaceniem zbioru informacji dostępnych w konsoli dla operatora o obraz rzeczywisty wzbogacony o przetworzone dane diagnostyczne, planowanie i symulacje efektów operacji. Artykuł omawia szereg aspektów dotyczących sprzężenia siłowego, teleoperacji i pionierskie w Polsce doświadczenia zabrzańskiego Robin Heart Team.
EN
The purpose of the introduction of robots is to improve efficiency, precision, repeatability (standardization) and reduce the invasiveness of surgical procedures. Currently, medical robots used in surgery are telemanipulators - that is, all decisions are made by a surgeon - a robot operator. Teleoperations allow the expansion of the group of patients in whom effective surgical intervention is possible despite the absence of a specialist at the patient's location. The remote-controlled robot transfers the motor and sensory functions of the operator at a distance. A human being, a surgical robot operator, should be treated as an element of the control system connected by the IT system and operation of the robot's electromechanical system with an executive tool. FRK is working on adding a sense of strength and enriching the set of information available in the operator's console with a real image enriched with processed diagnostic data, planning and simulation of effects of operations. The article discusses a number of aspects related to force feedback, teleoperation and the pioneering experiences of the Robin Heart Team in Zabrze.
Zdalne sterowanie narzędziami chirurgicznymi stanowi do dzisiaj wyzwanie. Badania różnych metod sterowania na odległość, w różnych warunkach technicznych i na różnych dystansach, pozwalają określić granice skuteczności i bezpieczeństwa telechirurgii. Zdobyta wiedza będzie wykorzystywana do doskonalenia wyposażenia, konstrukcji i oprogramowania, a w efekcie: optymalizacji celu wprowadzenia robotyki do medycyny. Celem wprowadzenia robotów jest poprawa skuteczności, precyzja, powtarzalność (standaryzacja) i zmniejszenie inwazyjności zabiegów chirurgicznych. W tym artykule autorzy opisali eksperyment podjęty w styczniu 2022 r. - demonstracja zdalnego sterowania robotem Robin Heart Pelikan wykorzystując ogólnodostępny Internet. Opracowano, zastosowano i przetestowano kilka różnych metod sterowania na odległość: pomiędzy Instytutem Protez Serca w Zabrzu (konsola sterowania) a robotem Robin Heart umieszczonym w halach targowych ArabHealth 2022 w Dubaju. Na podstawie pomiarów oceniono, która z metod transmisji sygnałów i obrazów jest najbardziej optymalna, czyli zapewnia zarówno niewielkie opóźnienia (latencja) w transmisji sygnałów jak i odpowiednią jakość oraz kontrolę przesyłanych informacji.
EN
The remote control of surgical instruments is still a challenge today. Research on various methods of remote control, in different technical conditions and at different distances, allows to define the limits of effectiveness and safety of telesurgery. The acquired knowledge will be used to improve equipment, construction and software and, as a result: optimize the goal of introducing robotics into medicine. The purpose of introducing robots is to improve the efficiency, precision, repeatability (standardization) and reduce the invasiveness of surgical procedures. In this article, the authors describe an experiment undertaken in January 2022 - a demonstration of the remote control of the Robin Heart Pelikan robot using the public Internet. Several different methods of remote control from Zabrze, a robot located in Arab-Health2022 exhibition halls in Dubai, were developed, applied and tested. Based on the measurements, it was assessed which of the methods of signal and image transmission is the most optimal, i.e. it ensures both low delays (latency) in signal transmission and appropriate quality and control of the transmitted information.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.