Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Keshmiri,Saeed Behbahani
مهدی کشمیری (استاد راهنما) سعید بهبهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Shamasetoun
زهرا شماستون

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Human-Robot Cooperation Control in Conscious Interaction
Human-robot cooperation tasks are becoming important among robotic applications since robots have involved in the field of non-isolated tasks. Ability of synchronizing the motion with human’s action and managing any physical interaction during cooperation are distinctive characteristics for a manipulator working with a human operator. During a cooperation, robot should learn to recognize operator’s motion and react finely in order to achieve desired state. Example of interaction in human-robot cooperation is when the operator pushes one of the robot links as a command, while it is executing a task. To handle an interaction, an identification method and then a control approach are needed. The core idea of this study is finding a reliable method to control the robot in the cooperation scenarios leading to interaction,having the human safety in priority. Thereare variety of methods for a robot to recognizehuman’s command. Analyzing external torque applied to the robot is suggested in this study. This data shows an algorithmic changes during an interaction. Formulating this algorithm can help to detect interaction and its position in different situations. When interaction position is found, the external force can be driven using external torque vector and Jacobin matrix. Using a proper controller and having the interaction force and position, robot follows the external force as a new command. For a robot executing a task, interaction leads to change its path and follow a new path drawn by the human force. When operator stops applying force, robot must continue the main task which was interrupted. But according to human’s plan, how robot return to the first task can categorized into various scenarios. The steps including interaction identification, interaction control and returning to initial task are simulated in MATLAB and then validated using the KUKA LBR iiwa. Keywords: Human-Robot Cooperation, Physical Interaction, External Interaction Identification, Physical Interaction Control, Kinematic Control
: با گسترش کاربرد ربات ها در فعالیت هایی که انسان به عنوان اپراتور یا همکار در کنار ربات حضور دارد، اهمیت مسئله برخورد فیزیکی در حین فعالیت ربات افزایش یافته است. برخورد فیزیکی به هرگونه اعمال نیروی پیش بینی نشده در برنامه اجرایی توسط ربات اطلاق می گردد، که ربات در هنگام مواجهه شدن با آن رفتارهای غیرمنتظره ای خواهد داشت. این برخوردهای فیزیکی بر دو دسته غیرآگاهانه و آگاهانه تقسیم می شوند. اگر برخورد آگاهانه باشد باید به طریقی ربات را از مفهوم این برخورد مطلع کرد؛ یا به عبارتی در برنامه نویسی کنترل کننده ربات، باید نحوه تشخیص چنین برخورد فیزیکی و نیز عکس العمل مناسب با آن لحاظ شود. به این ترتیب یک تماس فیزیکی آگاهانه از طرف کاربر که به عنوان دستوری برای هدایت ربات است، توسط ربات درک و مأموریت محوله به ربات دریافت می شود. چگونگی ادراک ربات از هدف کاربر موضوع اصلی حل مسئله برخورد در همکاری انسان و ربات است به نحوی که با عکس العمل ربات پس از درک برخورد، ایمنی انسان در معرض خطر قرار نگیرد. از میان روش های مختلف از جمله ارسال سیگنال های پردازش شده دست کاربر به عنوان دستور حرکتی به ربات، آموزش ربات از طریق یادگیری ماشین طی آزمایش های متعدد و تحلیل اطلاعات دریافتی از ربات، روش آخر به عنوان روش حل این مسئله در این پژوهش استفاده می شود. با تحلیل این اطلاعات که شامل گشتاور وارد شده لحظه ای بر مفاصل ربات می باشند، اعمال هر نیروی خارجی بر بدنه ربات قابل ردیابی بوده و نیز اندازه و جهت نیروی وارده قابل محاسبه است. از آنجا که تحلیل این بردار برای وقوع برخورد و موقعیت آن به سادگی و دقت سنسورهای تشخیص نیرو و موقعیت نیست، از این بردار به تنهایی برای حل مسئله برخورد استفاده نمی شود. در این پژوهش با تمرکز بر تحلیل دقیق بردار گشتاور خارجی لحظه ای، تشخیص وقوع و موقعیت برخورد فقط با استفاده از اطلاعات لحظه ای این بردار صورت می گیرد. مزیت این روش نسبت به استفاده هم زمان از حسگرهای نیرویی و موقعیت یکی سرعت بالاتر به دلیل حذف سنسورهای واسطه و پردازش اطلاعات سنسورها است و دیگر اینکه برخلاف سنسور نیروکه باید محل برخورد از قبل مشخص باشد تا در جای مناسب روی بدنه ربات نصب شوند، نیازی به مشخص بودن محل برخورد نیست. این روش به دلیل عدم استفاده از هر گونه وسیله ای که نیاز به آگاهی از محدوده نیرو داشته باشد، قابلیت اینکه در هر شرایط از پیش تعیین نشده ای قادر به تشخیص برخورد، موقعیت آن، اندازه و جهت نیروی برخورد باشد، را دارا است. در گام نهایی این پایان نامه با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، ربات در سناریوهای کاربردی گوناگونی هدایت می شود. این سناریوها ابتدا شبیه سازی و سپس بر روی ربات KUKA LBR iiwa پیاده سازی می شود. کلمات کلیدی: همکاری انسان و ربات، تشخیص برخورد فیزیکی، کنترل برخورد فیزیکی، کنترل سینماتیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی