Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Hybrid navigation of an autonomous mobile robot to depress an elevator button

Wu Pan-Long, Zhang Zhe-Ming, Liew Chuin Jiat, Shaw Jin-Siang

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2022

|

Vol. 16, No. 4

25--35

EN

The development of an autonomous mobile robot (AMR) with an eye-in-hand robot arm atop for depressing elevator button is proposed. The AMR can construct maps and perform localization using the ORB-SLAM algorithm (the Oriented FAST [Features from Accelerated Segment Test] and Rotated BRIEF [Binary Robust Independent Elementary Features] feature detector-Simultaneous Localization and Mapping). It is also capable of real-time obstacle avoidance using information from 2D-LiDAR sensors. The AMR, robot manipulator, cameras, and sensors are all integrated under a robot operating system (ROS). In experimental investigation to dispatch the AMR to depress an elevator button, AMR navigation initiating from the laboratory is divided into three parts. First, the AMR initiated navigation using ORB-SLAM for most of the journey to a waypoint nearby the elevator. The resulting mean absolute error (MAE) is 8.5 cm on the x-axis, 10.8 cm on the y-axis, 9.2-degree rotation angle about the z-axis, and the linear displacement from the reference point is 15.1 cm. Next, the ORB-SLAM is replaced by an odometry-based 2D-SLAM method for further navigating the AMR from waypoint to a point facing the elevator between 1.5 to 3 meter distance, where the ORB-SLAM is ineffective due to sparse feature points for localization and where the elevator can be clearly detected by an eye-in-hand machine vision onboard the AMR. Finally, the machine vision identifies the position in space of the elevator and again the odometry-based 2D-SLAM method is employed for navigating the AMR to the front of the elevator between 0.3 to 0.5 meter distance. Only at this stage can the small elevator button be detected and reached by the robot arm on the AMR. An average 60% successful rate of button depressing by the AMR starting at the laboratory is obtained in the experiments. Improvements for successful elevator button depressing rate are also pointed out.

2

The modal analysis of a two-link mechanical system of a robot manipulator

Kharchenko Yevhen, Palyukh Volodymyr, Vira Volodymyr, Vasyliv Bogdan

Diagnostyka

|

2022

|

Vol. 23, No. 3

art. no. 2022204

EN

The method of calculation of natural frequencies and forms of oscillations of a two-link mechanical system of a robot manipulator is proposed. Links of the system are considered as straight rods with a step change of cross-sectional parameters. The equations of motion of a mechanical system are based on the technical bending theory. The analysis of oscillation processes is carried out using the matrix method of initial parameters.

3

Development of grinding and polishing technology for stainless steel with a robot manipulator

Shaw Jinsiang, Fang Yu-Jia

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2021

|

Vol. 15, No. 4

37--43

EN

In traditional industries, manual grinding and polishing technologies are still used predominantly. However, these procedures have the following limitations: excessive processing time, labor consumption, and product quality not guaranteed. To address the aforementioned limitations, this study utilizes the good adaptability of a robotic arm to develop a tool-holding grinding and polishing system with force control mechanisms. Specifically, off-the-shelf handheld grinder is selected and attached to the robotic arm by considering the size, weight, and processing cost of the stainless steel parts. In addition, for contact machining, the robotic arm is equipped with a force/torque sensor to ensure that the system is active compliant. According to the experimental results, the developed system can reduce the surface roughness of 304 stainless steel to 0.47 µm for flat surface and 0.76 µm for circular surface. Moreover, the processing trajectory is programmed in the CAD/CAM software simulation environment, which can lead to good results in collision detection and arm posture establishment.

4

One DOF robot manipulator control through type-2 fuzzy robust adaptive controller

Naderolasli Amir, Chatraei Abbas

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2019

|

Vol. 13, No. 1

65--70

EN

In this article, the one DOF robot manipulator control is assessed through second type robust fuzzy-adaptive controller. The objective is to obtain a tracking path with appropriate accuracy. The stability of the closed loop system is verified through Lyapunov stability theory and the efficiency of tracking is analyzed subject to the constraints and uncertainty. In order to design the fuzzy controller a set of if-then fuzzy rules are considered which describe the system input-output behavior. Simulation and the results of the experiments on the one DOF robots indicate the effectiveness of the proposed methods.

5

Adaptive impedance control of robot manipulators with parametric uncertainty for constrained path-tracking

Bonilla I., Mendoza M., Campos-Delgado D. U., Hernández-Alfaro D. E.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2018

|

Vol. 28, no. 2

363--374

EN

The main impedance control schemes in the task space require accurate knowledge of the kinematics and dynamics of the robotic system to be controlled. In order to eliminate this dependence and preserve the structure of this kind of algorithms, this paper presents an adaptive impedance control approach to robot manipulators with kinematic and dynamic parametric uncertainty. The proposed scheme is an inverse dynamics control law that leads to the closed-loop system having a PD structure whose equilibrium point converges asymptotically to zero according to the formal stability analysis in the Lyapunov sense. In addition, the general structure of the scheme is composed of continuous functions and includes the modeling of most of the physical phenomena present in the dynamics of the robotic system. The main feature of this control scheme is that it allows precise path tracking in both free and constrained spaces (if the robot is in contact with the environment). The proper behavior of the closed-loop system is validated using a two degree-of-freedom robotic arm. For this benchmark good results were obtained and the control objective was achieved despite neglecting non modeled dynamics, such as viscous and Coulomb friction.

6

A fast evaluation of initial configurations in repeatable inverse kinematics for redundant manipulators

Duleba I., Karcz-Duleba I., Mielczarek A.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2018

|

Vol. 28, no. 3

483--492

EN

A repeatable inverse kinematic task in robot manipulators consists in finding a loop (cyclic trajectory) in a configuration space, which corresponds to a given loop in a task space. In the robotic literature, an entry configuration to the trajectory is fixed and given by a user. In this paper the assumption is released and a new, indirect method is introduced to find entry configurations generating short trajectories. The method avoids a computationally expensive evaluation of (infinite) many entry configurations for redundant manipulators (for each of them, repeatable inverse kinematics should be run). Some fast-to-compute functions are proposed to evaluate entry configurations and their correlations with resulting lengths of trajectories are computed. It appears that only an original function, based on characteristics of a manipulability subellipsoid, properly distinguishes entry configurations that generate short trajectories. This function can be used either to choose one from a few possible entry configurations or as an optimized function to compute the best initial configuration.

7

Saturating stiffness control of robot manipulators with bounded inputs

Rodríguez-Liñán M. C., Mendoza M., Bonilla I., Chávez-Olivares C. A.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2017

|

Vol. 27, no. 1

79--90

EN

A saturating stiffness control scheme for robot manipulators with bounded torque inputs is proposed. The control law is assumed to be a PD-type controller, and the corresponding Lyapunov stability analysis of the closed-loop equilibrium point is presented. The interaction between the robot manipulator and the environment is modeled as spring-like contact forces. The proper behavior of the closed-loop system is validated using a three degree-of-freedom robotic arm.

8

Zapobieganie kolizjom w pracowni współpracy robotów przemysłowych

Fiertek P., Hryniewicz A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2012

|

z. 182, t. 1

317--326

PL

W nowoczesnych zrobotyzowanych systemach produkcyjnych coraz częściej możemy spotkać systemy zapobiegające wystąpieniu kolizji między manipulatorem robola a jego otoczeniem. Równolegle, wykorzystuje się również różnego rodzaju rozwiązania minimalizujące skutki wysławienia ewentualnych zderzeń. Najprostszą z metod uniknięcia kolizji jest zdefiniowanie stref bezpieczeństwa wewnątrz obszaru oddziaływania robota, których manipulator nie powinien przekraczać. W przypadku realizacji złożonych zadań, w których trajektoria generowana jest na bieżąco na podstawie danych pochodzących z różnego rodzaju czujników, proste zabezpieczenia okazują się niewystarczające. Sytuacje może dodatkowo komplikowali wykonywanie zadań przez dwa współpracujące ze sobą roboty. Niniejsza praca opisuje system ciągłego monitorowania położenia poszczególnych części robotów oraz kontroli wystąpienia kolizji, opracowany na potrzeby pracowni współpracy robotów przemysłowych, utworzonej na Politechnice Gdańskiej.

EN

Modem robotic workstations need systems that prevent collision between the robot manipulator and its environment and to minimize the effects of collisions if they occur. The simplest solutions used to prevent collisions incorporate safty zones, that the robot should not exceed. In the case of implementing a complex task, when the trajectory of a robot is not predefined but is generated in real time using data received from the various sensors, such simple solutions may not be sufficient. The situation might be even more complicated when we have two robots cooperating with each other. This work describes the real-time collision detection system, based on monitoring the positions of all parts of the robots. The described system was developed for the laboratory of Industrial Robots Cooperation at the Gdańsk University of Technology.

9

Projekt wieloczłonowego manipulatora chirurgicznego nowej generacji

Leniowski R., Pajda R., Leniowska L., Cieślik J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 1

63-78

PL

W artykule opisano prototyp manipulatora chirurgicznego o modułowej, wieloprzegubowej strukturze, projektowanego z myślą o mało inwazyjnych operacjach wewnątrz ciała pacjenta. Przedstawiono budowę całej konstrukcji o średnicy członów 10 [mm] i długości ok. 130 [mm] oraz budowę poszczególnych jego modułów. Oprócz aspektów konstrukcyjnych omówiono także elementy napędowo-pomiarowe oraz miniaturowe sterowniki wbudowane w manipulator. Zwrócono uwagę na problem prowadzenia wewnętrznego okablowania, a zwłaszcza na pokonanie barier, jakie stanowią kolejne przeguby oraz niezwykle mała średnica manipulatora. Opisana w artykule konstrukcja jest przedmiotem zgłoszenia patentowego.

EN

This paper describes the prototype of a multi-link surgical manipulator designed for use in minimally invasive surgery operations. A structure of all construction with diameter of the modules about 10 [mm] and the length of the modules about 130 [mm], together with a detailed description of each link is presented. Besides of some constructional aspects, the measuring and drive elements, as well as, microcontrollers applied are discussed. Additionally, a special attention has been paid to problem of wire up the described construction with internal cables, especially to overcome barriers generated by joints and extremely small diameter of the manipulator. The presented multi-link surgical manipulator construction is registered as application for a patent.

10

Projekt manipulatora rehabilitacyjnego stawu kolanowego dla pacjentów z aparatem Ilizarowa

Sauer P., Kozłowski K., Jóźwiak M., Majchrzak J., Jedwabny T., Klimowski K., Koczewski P., Shadi M., Hejna R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 1

43-54

PL

W pracy przedstawiono założenia oraz wstępną konstrukcję manipulatora rehabilitacyjnego dla stawu kolanowego. Zaproponowany system będzie wykorzystywany przez chorych w wieku od 6 do 18 lat, u których prowadzone jest wydłużanie kości udowej z zastosowaniem aparatu Ilizarowa. W pracy zamieszczono również wstępne badania, które przeprowadzono przy pomocy systemu Biodex. Polegały one na przeprowadzeniu testów izometrycznych i izotonicznych na pacjentce w wieku 16 lat.

EN

The paper presents the assumptions and design of the knee rehabilitation manipulator. This system will be used by young patient who experenced a lengthening of the femur using the Ilizarov apparatus. Paper presents a preliminary research using the Biodex system. Results consist of isometric and isotonic tests, which was conducted.

11

Optymalizacja trajektorii manipulatora w oparciu o metody uczenia się

Wawrzyński P., Winiarski T.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 2

485-494

PL

Artykuł przedstawia metodę optymalizacji parametrycznych praw sterowania dla powtarzalnych ruchów systemu robotycznego. Metoda oparta jest na uczeniu się przez wzmacnianie oraz wielokrotnym powtarzaniu ruchu, nie obejmuje natomiast budowy i estymacji modelu dynamiki systemu robotycznego. Jakość prawa sterowania uzyskiwanego w prezentowanym tu podejściu nie jest wiec ograniczona przez jakość modelu. Dlatego mogą to być prawa optymalne dla założonych kryteriów oraz faktycznej dynamiki działającego sprzętu.

EN

The paper introduces a method of control policy optimization for robotic system movement. The method is based on reinforcement learning techniques and recurrent movement repeating rather man building and estimation of system dynamics model. Therefore, policy quality is not confined by the quality of the model. The resulting policy may be thus optimal in the sense ot assumed criteria and dynamics of the actual equipment.

12

Model matematyczny przegubu wieloczłonowego robota chirurgicznego z powłoką antyseptyczną

Leniowski R., Leniowska L.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 1

79-90

PL

Praca prezentuje syntezę modelu matematycznego przegubu miniaturowego, wieloczłonowego robota chirurgicznego nowej generacji, którego projekt powstał w ramach realizacji grantu MNiSzW 2376/B/T02/2010/38. Jego ramię składa się z 6 członów, o średnicy ok. 10 mm, napędzanych miniaturowymi silnikami elektrycznymi poprzez zespół przekładni planetarnych i ślimakowych, o łącznym przełożeniu powyżej 1/10000. Istotną cechą robota jest powłoka antyseptyczną, która pokrywa całą konstrukcję. Z uwagi na skomplikowany model dynamiki napędu z trójstopniowymi przekładniami planetarnymi oraz oddziaływania zewnętrznej, elastycznej powłoki, sterowanie takim układem znacząco różni się od sterowania typowym robotem przemysłowym. Wiarygodny model przegubu umożliwia dobranie metody identyfikacji jego parametrów oraz projektowanie precyzyjnego i bezpiecznego układu sterowania.

EN

This paper presents a synthesis of the mathematical model of a multi-link surgical micromanipulator joint. The manipulators' prototype contains 6 links with diameter of 8-10 [mm] and with the length of the modules about 130 [mm]. It is driven by brushless servomotors with worm and planetary gears, for which the total transmission ratio is above 1/10000. Essential feature of manipulator is an antiseptic coating which covers all the construction. Because of the complicated form of the drive model and the external coating interactions, a control of such system is significantly different from typical industrial robot control. Reliable joint model enables to develop appropriate control system and to select a method of parameters identification.

13

Model kinematyczny wieloczłonowego manipulatora do zastosowań w chirurgii minimalnie inwazyjnej

Zwierzyński A.J., Cieślik J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 1

91-98

PL

W pracy omówiono problem ograniczeń, jakim podlega stosowanie tradycyjnych narzędzi laparoskopowych w operacjach małoinwazyjnych z użyciem robotów chirurgicznych. Omówiono koncepcję wieloczłonowego narzędzia chirurgicznego do prowadzenia operacji ze zginaniem narzędzia w kilku parach kinematycznych. Przedstawiono model kinematyczny pozwalający na opis ruchu narzędzia z uwzględnieniem uwarunkowań aplikacyjnych.

EN

The paper discusses the problem of restrictions governing the use of conventional laparoscopic instruments in minimally invasive surgery using a surgical robot. Discusses the concept of multi-link surgical tool for operations with the bending of tool in kinematic pairs. The kinematic model allows the description of the surgical tool motion taking into consideration the application restrictions.

14

Dynamic external force feedback loop control of a robot manipulator using a neural compensator - Application to the trajectory following in an unknown environment

Ferguene F., Toumi R.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2009

|

Vol. 19, no 1

113-126

EN

Force/position control strategies provide an effective framework to deal with tasks involving interaction with the environment. One of these strategies proposed in the literature is external force feedback loop control. It fully employs the available sensor measurements by operating the control action in a full dimensional space without using selection matrices. The performance of this control strategy is affected by uncertainties in both the robot dynamic model and environment stiffness. The purpose of this paper is to improve controller robustness by applying a neural network technique in order to compensate the effect of uncertainties in the robot model. We show that this control strategy is robust with respect to payload uncertainties, position and environment stiffness, and dry and viscous friction. Simulation results for a three degrees-of-freedom manipulator and various types of environments and trajectories show the effectiveness of the suggested approach compared with classical external force feedback loop structures.

15

Analytical and neuro-fuzzy modeling for fault detection and identification for nonlinear systems: application to robot manipulator

Lazeregue M. S., Salhi H., Tadjine M.

Archives of Control Sciences

|

2009

|

Vol. 19, no. 3

325-350

EN

This work deals with modeling and fault detection and identification for robot manipulator. We have used for a dynamical system a hybrid approach. The model is decomposed into two parts: first, a certain part modeled using classical analytical theory and it is preferable to be linear. Second, an uncertain part representing the nonlinearities neglected in the first part, which is modeled using neuro-fuzzy modeling. Both analytical redundancy and neuro-fuzzy modeling are used to improve robustness. The analytical redundancy is used to generate residuals for the fault detection and location procedure. The neuro-fuzzy modeling is used to model modeling errors and faults, which allows performing the robustness and the sensitivity. Thanks to neuro-fuzzy modeling the errors of modeling are compensated and the faults are well identified as it is shown through the results of simulation.

16

Zadanie odwrotne kinematyki manipulatora w ujęciu Rozszerzonej Mapy Kohonena

Żylski W., Gierlak P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 166, t. 2

495-504

PL

W pracy zaprezentowano zastosowanie Rozszerzonej Mapy Kohonena w zadaniu odwrotnym kinematyki manipulatora dwuczłonowego płaskiego o parach kinematycznych obrotowych. Zaproponowane podejście opiera się na znajomości modelu matematycznego zadania prostego kinematyki wykorzystanego do utworzenia Map Kohonena. Nauczone Mapy Kohonena wykorzystano do rozwiązania zadania odwrotnego kinematyki. W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowej.

EN

The paper presents application of Extended Kohonen Map for solving inverse kinematics problem of 2DOF manipulator with rotational kinematic pair. The proposed approach based on mathematical model of direct kinematics problem, which was utilized to create the Kohonen Map. The Extended Kohonen Maps have been used for solving inverse kinematics problem. The results of computer simulation have been presented.

17

System graficzny do planowania zadań i sterowania robotów manipulacyjnych

Drapikowski P., Bruch M., Giel Ł.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 166, t. 1

325-334

PL

W pracy przedstawiono system graficzny do planowania zadań i sterowania robotów manipulacyjnych. System posiada otwartą architekturę umożliwiającą definiowanie dowolnej szeregowej struktury kinematycznej robota do 6DOF. Struktura geometryczna robota i otoczenia modelowana jest przy wykorzystaniu narzędzi CAD. System wyposażony jest w interaktywny interfejs graficzny do planowania zadań i generowania trajektorii z badaniem kolizji pomiędzy strukturą geometryczną robota i otoczeniem. Posiada przejrzysty interfejs użytkownika o dobrych walorach dydaktycznych.

EN

The paper presents a graphical simulation system for task planning and control of robot manipulators. The system offers a possibility of definition any kinematic using the Denavit-Hartenberg convention up to 6DOF and geometric structure of robot and environment using CAD software. An interactive user interface is used for task and trajectory planning with the discrete collision detection algorithm based on OBB representation of objects. Control of L2 robot is possible in real time.

18

Sterowanie interakcją manipulatora ze środowiskiem - część pierwsza

Winiarski T., Zieliński C.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 166, t. 2

473-482

PL

Artykuł zawiera specyfikację (w części pierwszej) i implementację (w części drugiej) zachowań elementarnych właściwych do definiowania różnorodnych zadań wykonywanych przez manipulatory usługowe. Wyszczególniono trzy zasadnicze zachowania: ruch pozycyjny z założeniem braku kontaktu z otoczeniem, kontakt z otoczeniem i zachowanie przejściowe bądź pośrednie - gdzie początkowo swobodny ruch może zakończyć się kontaktem z otoczeniem, lub na odwrót. W części pierwszej artykułu zaproponowane podejście zilustrowane jest na przykładzie zadania śledzenia nieznanego konturu.

EN

The article presents the specification (in part 1) and implementation (in part 2) of elementary behaviors used to define diverse tasks executed by service robots. Three main behaviors are defined: unconstrained motion with the assumption that no contact with obstacles will occur, maintaining contact with the environment, intermediate or transitional behavior - where initially unconstrained motion is expect to result in an eventual contact, or vice versa. The proposed approach is illustrated by an example of the end-effector following of an unknown contour.

19

Sterowanie interakcją manipulatora ze środowiskiem - część druga

Winiarski T., Zieliński C.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 166, t. 2

483-492

PL

Druga część artykułu we wstępie zawiera krótki przegląd literatury dotyczącej sterowania pozycyjno-sitowego. W dalszej części znajduje się opis sposobu wykonania prawa sterowania wykorzystywanego w realizacji zachowań elementarnych zadawanych w specyfikacji zadań opisanych w części pierwszej artykułu. Zaprezentowano też procedury wspomagające zasadniczy regulator pozycyjno-sitowy - transformację sił mierzonych w czujniku i automatyczny sposób określania modelu środka ciężkości chwytaka.

EN

The second part of the article starts with a brief introduction to motions used in positon-force control. Then the implementation of the control law is presented. The control law executes the elementary behaviours described in the first part of the article. The additonal procedures needed by the controller are presented - transformations of force measured by the transducer and automatic gripper mass center computation.

20

Przeguby robota mające więcej niż jeden stopień swobody napędzane sztucznymi mięśniami pneumatycznymi

Feja K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 166, t. 1

337-346

PL

Artykuł porusza tematykę sterowania manipulatorów mających złącza o więcej niż jednym stopniu swobody. Złącza takie powszechnie występują w świecie biologicznym (staw barkowy, biodrowy, nadgarstkowy) natomiast w robotach przemysłowych są rzadko stosowane, a jeśli już takie złącza występują, to mają charakter pasywny, czyli nie są wyposażone w napędy. Artykuł zawiera dokładną analizę statycznych właściwości sztucznych mięśni pneumatycznych. W referacie przedstawiono także wyniki badań eksperymentalnych rzeczywistych manipulatorów zawierających przegub kulowy lub przegub Cardana.

EN

This article is bringing up the subject matter of the kinematics of manipulators having joints with more than one degree of freedom. Such joints commonly appear in biological world (hip, carpal, shoulder joint), but in industrial robots are very rarely applied. The paper contains analysis of static characteristic of three kind of pneumatic muscles. Moreover, the results of the research for a manipulators containing the ball-and-socket joint or the Cardan joint are reported.