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: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: 63
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
- Teknoloji ve tasarım dersine yönelik bilişim teknolojileri ile desteklenmiş öğretim programının geliştirilmesi ve öğrenci öz yeterliklerine etkisinin incelenmesi
The development of a teaching program supported by information technologies for the technology and design course and investigation of the students' self efficacies
CELALETTİN ÖZDEN
Doktora
Türkçe
2019
Eğitim ve ÖğretimYakın Doğu ÜniversitesiEğitim Programları ve Öğretimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT TEZER
- Üniversite düzeyinde durumlu karma öğrenme ortamının geliştirilmesi, gerçekleştirilmesi ve etkililiğinin incelenmesi
Development and implementation of situated blended learning at higher education and investigation of its effectiveness
OKTAY DÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Eğitim ve ÖğretimHacettepe ÜniversitesiBilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. PETEK AŞKAR
- İlköğretim altıncı sınıf sosyal bilgiler öğretim programı, uygulanması ve SBS ile ilişkisinin incelenmesi
Sixth grade primary school social studies curriculum, implementation and investigation of its relation with Level Determination Exam
MEHMET AKPINAR
Doktora
Türkçe
2011
Eğitim ve ÖğretimAtatürk Üniversitesiİlköğretim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SİNAN BİLGİLİİ
- Kimya öğretmenleri için kavramsal anlama ve kavram öğretimi amaçlı bir hizmet-içi eğitim kursu programı geliştirilmesi ve etkililiğinin araştırılması
Development an inservice programme concerning conceptual understanding and concept teaching for chemistry teachers and investigation of its influence in practice
SEHER TEKİN
Doktora
Türkçe
2004
Eğitim ve ÖğretimKaradeniz Teknik ÜniversitesiOrtaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİPAŞA AYAS
- Hemşirelikte simülasyon eğitimi için göz takip cihazının geliştirilmesi ve etkinliğinin incelenmesi: Çift kör randomize kontrollü bir çalışma
Development of an eye tracker for simulation education in nursing and investigation of its efficiency: A double blind randomized controlled study
MEHMET HALİL ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2022
HemşirelikAydın Adnan Menderes ÜniversitesiCerrahi Hastalıkları Hemşireliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN GEZER
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT SİNECEN