Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/10129
Title: Haptic interface data acquisition system
Other Titles: Sistema de aquisição de dados por interface háptica
Author: Cruz, Pedro Miguel Batista
Advisor: Santos, Vítor Manuel Ferreira dos
Silva, Filipe Miguel Teixeira Pereira da
Keywords: Engenharia mecânica
Robótica
Autómatos - Aprendizagem
Percepção cinestésica
Defense Date: 2012
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Neste trabalho e apresentada uma interface háptica com realimentação de força para a teleoperação de um robô humanoide é que aborda um novo conceito destinado à aprendizagem por demonstração em robôs, denominado de ensino telecinestésico. A interface desenvolvida pretende promover o ensino cinestésico num ambiente de tele-robótica enriquecido pela virtualização háptica do ambiente e restrições do robô. Os dados recolhidos através desta poderão então ser usados em aprendizagem por demonstração, uma abordagem poderosa que permite aprender padrões de movimento sem a necessidade de modelos dinâmicos complexos, mas que geralmente é apresentada com demonstrações que não são fornecidas teleoperando os robôs. Várias experiências são referidas onde o ensino cinestésico em aprendizagem robótica foi utilizado com um sucesso considerável, bem como novas metodologias e aplicações com aparelhos hápticos. Este trabalho foi realizado com base na plataforma proprietária de 27 graus-de-liberdade do Projeto Humanoide da Universidade de Aveiro (PHUA), definindo novas methodologias de comando em tele-operação, uma nova abordagem de software e ainda algumas alterações ao hardware. Um simulador de corpo inteiro do robô em MATLAB SimMechanics é apresentado que é capaz de determinar os requisitos dinâmicos de binário de cada junta para uma dada postura ou movimento, exemplificando com um movimento efectuado para subir um degrau. Ir a mostrar algumas das potencialidades mas também algumas das limitações restritivas do software. Para testar esta nova abordagem tele-cinestésica são dados exemplos onde o utilizador pode desenvolver demonstrações interagindo fisicamente com o robô humanoide através de um joystick háptico PHANToM. Esta metodologia ir a mostrar que permite uma interação natural para o ensino e perceção tele-robóticos, onde o utilizador fornece instruções e correções funcionais estando ciente da dinâmica do sistema e das suas capacidades e limitações físicas. Ser a mostrado que a abordagem consegue atingir um bom desempenho mesmo com operadores inexperientes ou não familiarizados com o sistema. Durante a interação háptica, a informação sensorial e as ordens que guiam a uma tarefa específica podem ser gravados e posteriormente utilizados para efeitos de aprendizagem.
In this work an haptic interface using force feedback for the teleoperation of a humanoid robot is presented, that approaches a new concept for robot learning by demonstration known as tele-kinesthethic teaching. This interface aims at promoting kinesthethic teaching in telerobotic environments enriched by the haptic virtualization of the robot's environment and restrictions. The data collected through this interface can later be in robot learning by demonstration, a powerful approach for learning motion patterns without complex dynamical models, but which is usually presented using demonstrations that are not provided by teleoperating the robots. Several experiments are referred where kinesthetic teaching for robot learning was used with considerable success, as well as other new methodologies and applications with haptic devices. This work was conducted on the proprietary 27 DOF University of Aveiro Humanoid Project (PHUA) robot, de ning new wiring and software solutions, as well as a new teleoperation command methodology. A MATLAB Sim- Mechanics full body robot simulator is presented that is able to determine dynamic joint torque requirements for a given robot movement or posture, exempli ed with a step climbing application. It will show some of the potentialities but also some restricting limitations of the software. To test this new tele-kinesthetic approach, examples are shown where the user can provide demonstrations by physically interacting with the humanoid robot through a PHANToM haptic joystick. This methodology will show that it enables a natural interface for telerobotic teaching and sensing, in which the user provides functional guidance and corrections while being aware of the dynamics of the system and its physical capabilities and / or constraints. It will also be shown that the approach can have a good performance even with inexperienced or unfamiliarized operators. During haptic interaction, the sensory information and the commands guiding the execution of a speci c task can be recorded and that data log from the human-robot interaction can be later used for learning purposes.
Description: Mestrado em Engenharia Mecânica
URI: http://hdl.handle.net/10773/10129
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DEM - Dissertações de mestrado

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