Development, implementation, and investigation of admittance control algorithms for physical human-robot interaction scenarios
Fiziksel insan-robot etkileşimi için kabul kontrolü algoritmalarının geliştirilmesi, uygulanması ve incelenmesi
- Tez No: 917421
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA MERT ANKARALI, PROF. DR. ULUÇ SARANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Electrical and Electronics Engineering, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Adaptif denetim, Adaptif denetim sistemleri, Işbirlikçi robot, İnsan-robot etkileşim, Adaptive control, Adaptive control systems, Collaborative robot, Human-robot interaction
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Robotik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, fiziksel İnsan-Robot Etkileşimi'ne (pHRI) yönelik, insan“davranışı”ve“niyetinin”gerçek zamanlı olarak tahmin edilmesini içeren yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Önceki kabul kontrolü uygulamalarının incelenmesinden sonra, kabul kontrol stratejisinin iyileştirilmesi için insan niyetinin kullanıldığı gözlemlenebilir. Son yıllarda yapılan bazı çalışmalar, niyet tahminini kabul kontrolü stratejilerine dahil etmiş olsa da, bu yöntemler yalnızca robot üzerindeki sensör okumalarına dayanmakta ve insan ile robot arasındaki etkileşim empedansını göz ardı etmektedir. Bu sınırlamayı ele almak için, insan kolu ile robot arasındaki dinamik etkileşimi, indüklenen uyumu temsil eden basit bir yay-kütle sistemi kullanarak modelleyen bir yöntem öneriyoruz. Bu empedans modellemesi, robotun kuvvet ve hız ölçümlerine dayalı olarak, dinamik bir gözlemci (örneğin, Kalman filtresi) aracılığıyla“insan”hızını tahmin etmemizi sağlamaktadır. Bu yaklaşımın, insan hızını ve niyetini daha doğru şekilde tahmin ederek admittance kontrol politikaları için daha güvenilir girdiler sunduğuna inanıyoruz. Yaklaşımın etkinliğini doğrulamak için, tahmin edilen insan davranışından referans hız komutları üreten ve bu referansları robotun dahili hız kontrol modülüne aktaran bir adaptif admittance kontrolörü tasarladık. Bu yöntem, kuvvet ölçüm yeteneğine ve kapalı çevrim hız kontrolörüne sahip herhangi bir robotik sisteme uyarlanabilir ve robotun tüm dinamiklerinin modellenmesi gerekliliğini ortadan kaldırır. Franka Emika Panda cobot manipülatörü ile gerçekleştirilen deneyler, metodolojimizin robot davranışını daha sezgisel ve duyarlı hale getirerek pHRI performansını geliştirdiğini ve mevcut yaklaşımlara kıyasla önemli iyileştirmeler sağladığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a novel approach to physical Human-Robot Interaction (pHRI) that incorporates real-time estimation of human“behavior”and“intention”. After inspection of previous applications of admittance control, it is notable that human intention is used for improving the admittance control strategy. While some recent studies incorporate human intention into admittance control strategies, they rely solely on sensor readings and overlook the interaction impedance between the human and the robot. To address this limitation, we propose a method that models the dynamic interaction between the human arm and the robot using a simple spring-mass system to represent induced compliance. This impedance modeling enables the estimation of“human”velocity via a dynamic observer (i.e., Kalman filter) based on force and velocity measurements of the robot. We believe this approach improves the accuracy of human velocity and intention estimation, offering more reliable inputs for admittance control policies. To validate its effectiveness, we designed an adaptive admittance controller that generates reference velocity commands from estimated human behavior and feeds these trajectories to the robot's internal velocity control module. This method is adaptable to any robotic system with force measurement capabilities and a closed-loop velocity controller, avoiding the need to model the robot's full dynamics. Experiments with the Franka Emika Panda cobot manipulator demonstrate that our methodology enhances pHRI by enabling more intuitive and responsive robot behavior, achieving significant improvements over existing approaches.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Makro besin elementlerinin (NPK) İzmir'de Mayıs ayında açığa dikilen 4-6 cm çevre büyüklüğündeki Gladiolus cinsine ait“hunting song”ve“Novalüx”kültür çeşitlerinin yumrularının gelişmeleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
TAHA ALİ AMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN HATİPOĞLU
- Sanayi politikaları ve planlı dönemde imalat sanayine etkileri
Başlık çevirisi yok
AHMET CAFOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
EkonomiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YALÇIN EROL
- Pulmoner hipertansiyon etyopatogenezinde prostasiklin ve lökotrien C4'ün rolü
Possible role of leukotrien C4 and prostacyclin in the development of pulmonary hypertension
ÜLKÜ AYBERK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıGazi ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı