The Inverse Jacobian Control Method Applied to a Four Degree of Freedom Confined Space Robot

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Développement et expérimentation d'algorithmes de réorientation pour un robot sériel en chute libre

Ce mémoire présente 2 types de méthodes pour effectuer la réorientation d’un robot sériel en chute libre en utilisant les mouvements internes de celui-ci. Ces mouvements sont prescrits à partir d’algorithmes de planification de trajectoire basés sur le modèle dynamique du robot. La première méthode tente de réorienter le robot en appliquant une technique d’optimisation locale fonctionnant avec une fonction potentielle décrivant l’orientation du système, et la deuxième méthode applique des fonctions sinusoïdales aux articulations pour réorienter le robot. Pour tester les performances des méthodes en simulation, on tente de réorienter le robot pour une configuration initiale et finale identiques où toutes les membrures sont alignées mais avec le robot ayant complété une rotation de 180 degrés sur lui-même. Afin de comparer les résultats obtenus avec la réalité, un prototype de robot sériel plan flottant possédant trois membrures et deux liaisons rotoïdes est construit. Les expérimentations effectuées montrent que le prototype est capable d’atteindre les réorientations prescrites si peu de perturbations extérieures sont présentes et ce, même si le contrôle de l’orientation est effectué en boucle ouverte.

Diseño, construcción y control de un robot balancín.

Se diseñó, construyó, simuló e implementó un dispositivo robot balancín para la aplicación y estudio de técnicas avanzadas de control. Para esto se realizó el diseño mecánico del dispositivo, de acuerdo a una elección entre dos modelos distintos y cuatro tipos diferentes de transmisión. Luego se instrumentó el dispositivo con encoders de posición , acelerómetro y giróscopo para obtener el estado del dispositivo y controlarlo. Se realizó una placa electrónica para la lectura y procesamiento de señales de sensores con un micro controlador, un regulador de tensión, y un driver para los motores, capaz de obtener las señales de los encoders y el módulo acelerómetro-giróscopo y enviarlas por comunicación hacia una mini-computadora, la cual ejecuta el control, y se comunica nuevamente a la placa diseñada para comandar los motores. Se desarrolló un modelo teórico simplificado en dos dimensiones para facilitar la posterior identificación de planta. Se realizaron experimentos para lograr una identificación de planta. A partir de lo obtenido, se diseñó y simuló el control necesario para mantener la estabilidad. Se implementó posteriormente el control diseñado. Se reajustaron los parámetros correspondientes de acuerdo a la práctica experimental para mejorar la respuesta dinámica del sistema.

Pose estimation of a humanoid robot using images from a mobile external camera

NOGUEIRA, Marcelo B. ; MEDEIROS, Adelardo A. D. ; ALSINA, Pablo J. Pose Estimation of a Humanoid Robot Using Images from an Mobile Extern Camera. In: IFAC WORKSHOP ON MULTIVEHICLE SYSTEMS, 2006, Salvador, BA. Anais... Salvador: MVS 2006, 2006.

Integración de un robot Mitsubishi Melfa RV-M1 para un FMS

Tesis (Ingeniero(a) en Automatización).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2015

Interfaz natural para la programación de un robot manipulador a través de un Kinect

Tesis (Ingeniero(a) en Automaziación).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2014

Localization of a mobile robot based on odometry and natural landmarks using extended kalman filter

SANTANA, André M.; SOUZA, Anderson A. S.; BRITTO, Ricardo S.; ALSINA, Pablo J.; MEDEIROS, Adelardo A. D. Localization of a mobile robot based on odometry and natural landmarks using extended Kalman Filter. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFORMATICS IN CONTROL, AUTOMATION AND ROBOTICS, 5., 2008, Funchal, Portugal. Proceedings... Funchal, Portugal: ICINCO, 2008.

Novel paramyxoviruses in Australian flying-fox populations support host–virus co-evolution

Understanding the diversity of henipaviruses and related viruses is important in determining the viral ecology within flying-fox populations and assessing the potential threat posed by these agents. This study sought to identify the abundance and diversity of previously unknown paramyxoviruses (UPVs) in Australian flying-fox species (Pteropus alecto, Pteropus scapulatus, Pteropus poliocephalus and Pteropus conspicillatus) and in the Christmas Island species Pteropus melanotus natalis. Using a degenerative reverse transcription-PCR specific for the L gene of known species of the genus Henipavirus and two closely related paramyxovirus genera Respirovirus and Morbillivirus, we identified an abundance and diversity of previously UPVs, with a representative 31 UPVs clustering in eight distinct groups (100 UPVs/495 samples). No new henipaviruses were identified. The findings were consistent with a hypothesis of co-evolution of paramyxoviruses and their flying-fox hosts. Quantification of the degree of co-speciation between host and virus (beyond the scope of this study) would strengthen this hypothesis.

Idiotypic Immune Networks in Mobile Robot Control

Jerne's idiotypic network theory postulates that the immune response involves inter-antibody stimulation and suppression as well as matching to antigens. The theory has proved the most popular Artificial Immune System (AIS) model for incorporation into behavior-based robotics but guidelines for implementing idiotypic selection are scarce. Furthermore, the direct effects of employing the technique have not been demonstrated in the form of a comparison with non-idiotypic systems. This paper aims to address these issues. A method for integrating an idiotypic AIS network with a Reinforcement Learning based control system (RL) is described and the mechanisms underlying antibody stimulation and suppression are explained in detail. Some hypotheses that account for the network advantage are put forward and tested using three systems with increasing idiotypic complexity. The basic RL, a simplified hybrid AIS-RL that implements idiotypic selection independently of derived concentration levels and a full hybrid AIS-RL scheme are examined. The test bed takes the form of a simulated Pioneer robot that is required to navigate through maze worlds detecting and tracking door markers.

Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique

Ce projet de recherche, intitulé Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique traite un des problèmes contemporains de la robotique, à savoir la coopération entre l'humain et la machine. La robotique est en pleine expansion depuis maintenant deux décennies: les robots investissent de plus en plus l'industrie, les services ou encore l'assistance à la personne et se diversifient considérablement. Ces nouvelles tendances font sortir les robots des cages dans lesquelles ils étaient placés et ouvrent grand la porte vers de nouvelles applications. Parmi elles, la coopération et les interactions avec l'humain représentent une réelle opportunité pour soulager l'homme dans des tâches complexes, fastidieuses et répétitives. En parallèle de cela, la robotique moderne s'oriente vers un développement massif du domaine humanoïde. Effectivement, plusieurs expériences sociales ont montré que l'être humain, constamment en interaction avec les systèmes qui l'entourent, a plus de facilités à contribuer à la réalisation d'une tâche avec un robot d'apparence humaine plutôt qu'avec une machine. Le travail présenté dans ce projet de recherche s'intègre dans un contexte d'interaction homme-robot (IHR) qui repose sur la robotique humanoïde. Le système qui en découle doit permettre à un utilisateur d'interagir efficacement et de façon intuitive avec la machine, tout en respectant certains critères, notamment de sécurité. Par une mise en commun des compétences respectives de l'homme et du robot humanoïde, les interactions sont améliorées. En effet, le robot peut réaliser une grande quantité d'actions avec précision et sans se fatiguer, mais n'est pas nécessairement doté d'une prise de décision adaptée à la situation, contrairement à l'homme qui est capable d'ajuster son comportement naturellement ou en fonction de son expérience. En d'autres termes, ce système cherche à intégrer le savoir-faire et la capacité de réflexion humaine avec la robustesse, l'efficacité et la précision du robot. Dans le domaine de la robotique, le terme d'interaction intègre également la notion de contrôle. La grande majorité des robots reçoit des commandes machines qui sont généralement des consignes de trajectoire, qu'ils sont capables d'interpréter. Or, plusieurs interfaces de contrôle sont envisageables, notamment celles utilisant des outils haptiques, qui permettent à un utilisateur d'avoir un ressenti et une perception tactile. Ces outils comme tous ceux qui augmentent le degré de contrôle auprès de l'utilisateur, en ajoutant un volet sensoriel, sont parfaitement adaptés pour ce genre d'applications. Dans ce projet, deux outils haptiques sont assemblés puis intégrés à une interface de contrôle haptique dans le but de commander le bras d'un robot humanoïde. Ainsi, l'homme est capable de diriger le robot tout en ajustant ses commandes en fonction des informations en provenance des différents capteurs du robot, qui lui sont retranscrites visuellement ou sensoriellement.

Conception d'un robot positionneur d'aiguille pour les interventions percutanées au niveau du foie, guidées par IRM

Dans la dernière décennie, la robotique souple a connu un gain de popularité considérable. Elle est, de façon inhérente, sécuritaire pour les humains et l’environnement qui l’entourent. Grâce à sa faible rigidité, la robotique souple est idéale pour manipuler des objets fragiles et elle est en mesure de s’adapter à son environnement. Les caractéristiques uniques de la robotique souple font de cette technologie un tremplin vers la conception d’appareils médicaux novateurs, plus particulièrement pour des outils permettant le positionnement d’aiguilles dans le but de faire des interventions percutanées, notamment au niveau du foie. Toutefois, la souplesse de cette technologie induit, du même coup, quelques désagréments. Elle procure un comportement sécuritaire, mais entraîne aussi un manque de rigidité limitant les applications de la robotique souple. Sans une rigidité minimale, il est impossible d’accomplir des opérations repérables et précises. La robotique souple a en fait un compromis majeur entre la capacité de chargement et la plage d’utilisation. Pour utiliser cette technologie dans le domaine médical, il est primordial d’ajouter un système permettant de moduler la rigidité du système pour inhiber ce compromis. Couplée avec un système de freinage granulaire, la robotique souple semble comporter l’ensemble des caractéristiques permettant d’accomplir des interventions au foie. Cette étude tend à démontrer que couplée à un système modulant la rigidité, la robotique souple peut être utilisée pour accomplir des opérations d’une façon précise et repérable, tout en demeurant sécuritaire. Le positionneur d’aiguilles développé est 100 % compatible avec l’Imagerie à Résonance Magnétique (IRM). La plage d’insertion du système permet de rejoindre l’entièreté du foie (1500 cm³), tout en maintenant une rigidité suffisante (3 N/mm) et en étant aussi précis que l’outil d’imagerie utilisée (1 mm). L’approche hybride consistant à développer un système activé de façon souple couplée à un module régulant sa rigidité permet d’obtenir à la fois les avantages d’une robotique compliante (souple) et conventionnelle (dure).

Análisis y evaluación del control del actuador de un robot

Un robot es hoy día un elemento importante de la producción que se caracteriza principalmente por su flexibilidad. Esta flexibilidad lo convierte en una herramienta de propósito general, que puede adaptarse a aquello que debe producirse en cualquier momento simplemente mediante un cambio de programa. Esta característica los hace novedosos con respecto a las máquinas automáticas. En la Universidad del Valle, Departamento de Electricidad, se está realizando un proyecto en robótica industrial que tiene como fin construir un prototipo de un robot de soldadura, basados en el robot Miller MR-5 evaluado en Univalle y utilizado actualmente en la empresa Codinter Uda.

Computational Foundations for Safe and Efficient Human-Robot Collaboration in Assembly Cells

Human and robots have complementary strengths in performing assembly operations. Humans are very good at perception tasks in unstructured environments. They are able to recognize and locate a part from a box of miscellaneous parts. They are also very good at complex manipulation in tight spaces. The sensory characteristics of the humans, motor abilities, knowledge and skills give the humans the ability to react to unexpected situations and resolve problems quickly. In contrast, robots are very good at pick and place operations and highly repeatable in placement tasks. Robots can perform tasks at high speeds and still maintain precision in their operations. Robots can also operate for long periods of times. Robots are also very good at applying high forces and torques. Typically, robots are used in mass production. Small batch and custom production operations predominantly use manual labor. The high labor cost is making it difficult for small and medium manufacturers to remain cost competitive in high wage markets. These manufactures are mainly involved in small batch and custom production. They need to find a way to reduce the labor cost in assembly operations. Purely robotic cells will not be able to provide them the necessary flexibility. Creating hybrid cells where humans and robots can collaborate in close physical proximities is a potential solution. The underlying idea behind such cells is to decompose assembly operations into tasks such that humans and robots can collaborate by performing sub-tasks that are suitable for them. Realizing hybrid cells that enable effective human and robot collaboration is challenging. This dissertation addresses the following three computational issues involved in developing and utilizing hybrid assembly cells: - We should be able to automatically generate plans to operate hybrid assembly cells to ensure efficient cell operation. This requires generating feasible assembly sequences and instructions for robots and human operators, respectively. Automated planning poses the following two challenges. First, generating operation plans for complex assemblies is challenging. The complexity can come due to the combinatorial explosion caused by the size of the assembly or the complex paths needed to perform the assembly. Second, generating feasible plans requires accounting for robot and human motion constraints. The first objective of the dissertation is to develop the underlying computational foundations for automatically generating plans for the operation of hybrid cells. It addresses both assembly complexity and motion constraints issues. - The collaboration between humans and robots in the assembly cell will only be practical if human safety can be ensured during the assembly tasks that require collaboration between humans and robots. The second objective of the dissertation is to evaluate different options for real-time monitoring of the state of human operator with respect to the robot and develop strategies for taking appropriate measures to ensure human safety when the planned move by the robot may compromise the safety of the human operator. In order to be competitive in the market, the developed solution will have to include considerations about cost without significantly compromising quality. - In the envisioned hybrid cell, we will be relying on human operators to bring the part into the cell. If the human operator makes an error in selecting the part or fails to place it correctly, the robot will be unable to correctly perform the task assigned to it. If the error goes undetected, it can lead to a defective product and inefficiencies in the cell operation. The reason for human error can be either confusion due to poor quality instructions or human operator not paying adequate attention to the instructions. In order to ensure smooth and error-free operation of the cell, we will need to monitor the state of the assembly operations in the cell. The third objective of the dissertation is to identify and track parts in the cell and automatically generate instructions for taking corrective actions if a human operator deviates from the selected plan. Potential corrective actions may involve re-planning if it is possible to continue assembly from the current state. Corrective actions may also involve issuing warning and generating instructions to undo the current task.

Idiotypic Immune Networks in Mobile Robot Control

Jerne's idiotypic network theory postulates that the immune response involves inter-antibody stimulation and suppression as well as matching to antigens. The theory has proved the most popular Artificial Immune System (AIS) model for incorporation into behavior-based robotics but guidelines for implementing idiotypic selection are scarce. Furthermore, the direct effects of employing the technique have not been demonstrated in the form of a comparison with non-idiotypic systems. This paper aims to address these issues. A method for integrating an idiotypic AIS network with a Reinforcement Learning based control system (RL) is described and the mechanisms underlying antibody stimulation and suppression are explained in detail. Some hypotheses that account for the network advantage are put forward and tested using three systems with increasing idiotypic complexity. The basic RL, a simplified hybrid AIS-RL that implements idiotypic selection independently of derived concentration levels and a full hybrid AIS-RL scheme are examined. The test bed takes the form of a simulated Pioneer robot that is required to navigate through maze worlds detecting and tracking door markers.

Teleoperación de un robot móvil mediante dispositivos Android

Resumen: En el siguiente trabajo se aborda un problema para solventar la comunicación con los robots del departamento MAPIR de la Universidad de Málaga, anteriormente sólo podían ser teleoperados mediante comandos escritos en Skype, así que se procede a diseñar un cliente móvil para Android que nos permite conectarse en tiempo real a un robot, obtener la imagen de lo que su cámara capta y además permitir su teleoperación. Por su parte, el robot corre un servidor que administra esos datos al cliente para trabajar conjuntamente. Dicho trabajo se desarrolla haciendo uso de nuevas tecnologias y protocolos como es WebRTC (de Google) para el intercambio de imágenes y del lado del servidor, se ha usado NodeJS.