Recently proposed stable teleoperation control scheme, base on time domain passivity, is modified to remove several conservatisms. During unconstrained motion and contacting with soft and deformable environments, the two-port time domain passivity approach [21] was excessively dissipating energy even though it was stable without any energy dissipation. The main reason of this conservatism is on the fact that the time domain passivity controller does not include the external energy dissipation elements at the slave manipulator. The measured interaction force between slave and environment allow the time domain passivity observer to include the amount of energy dissipation of the slave manipulator to the monitored energy. With the modified passivity observer, reference energy following idea [24] is applied to satisfy the passivity condition. The feasibility of the developed methods is proved with experiments. Improved performance is obtained in unconstrained motion and contacting with a soft environment.
Park, Heon;Lee, Sang-Chul;Lee, Soo-Sung;Lee, Jang-Myung
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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pp.119.1-119
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2001
Teleoperation enables an operator to manipulate remote objects. One of the main goals in teleoperation researches is to provide the operator with the feeling of the telepresence, being present at the remote site. For these purposes, a master robot must be designed as a bilateral control system that can transmit position/force information to a slave robot and feedback the interaction force. A newly proposed impedance algorithm is applied for the control of a haptic interface that was developed as a master robot. With the movements of the haptic interface for position/for co commands, impedance parameters are varying always. When the impedance parameters between an operator and ...
This paper introduces a method to control an industrial robot arm to imitate the movement of the human arm and hand using electromyography (EMG) signals. The proposed method is implemented on the UR3 robot that is a popular industrial robot and a MYO armband that measure the EMG signals generated by human muscles. The communications for the UR3 robot and the MYO armband are integrated in the robot operating system (ROS) that is a middle-ware to develop robot systems easily. The movement of the human arm and hand is detected by the MYO armband, which is utilized to recognize and to estimate the speed of the movement of the operator's arm and the motion of the operator's hand. The proposed system can be easily used when human's detailed movement is required in the environment where human can't work. An experiments have been conducted to verify the performance of the proposed method using the teleoperation of the UR3 robot.
In this paper, we investigate the effect of asynchronous haptic and video feedback on the performance of teleoperation. To analyze the effect, a tele-manipulation experiment is specially designed, which operator moves square objects from one place to another place by using master/slave telerobotic system. Task completion time and total number of falling of the object are used for evaluating the performance. Subjective study was conducted with 10 subjects in 16 different combinations of video and haptic feedback while participants didn't have any prior information about the amount of each delay. Initially we assume that synchronized haptic and video feedback would give best performance. However as a result, we found that the accuracy was increased when haptic and video feedback was synchronized, and the completion time was decreased when one of the feedback (either haptic or video) was decreased. Another interesting fact that we found in this experiment is that it showed even better accuracy when haptic information arrives little bit earlier than video information, than the case when those are synchronized.
본 논문은 에너지 바운딩 알고리즘 (EBA: Energy Bounding Algorithm) 기반의 힘 반향 원격 제어 시스템의 투명성을 분석하고 이를 기반한 네트워크 적응형 전송기법을 제안한다. EBA 는 양방향 원격 조작의 안정성을 확보하는 알고리즘으로 시간지연의 크기와 변동 및 손실에 상관없이 양방향 원격 조작의 안정성을 보장한다. 하지만 네트워크 지연 및 손실에 의한 투명성 저하는 EBA 로 극복하기에는 한계가 있다. 따라서 효과적인 전송기법을 이용하여 투명성을 향상시킬 필요가 있다. 제안하는 투명성 분석은 네트워크 지연 및 손실에 따른 힘 피드백의 왜곡 현상을 수식화한다. 이를 기반으로 촉감 데이터 동기화 기법 및 전송률 제어 기법의 투명성을 향상시킨다. 조작자가 요구하는 투명성 요구 조건과 현재 네트워크 상황에 맞추어 투명한 촉감 상호작용을 위한 동기화 지연 시간과 전송되어야 하는 촉감데이터량을 결정한다. Matlab 시뮬레이션을 통해서 제안한 투명성 분석의 타당성을 검증하고 촉감데이터 동기화 기법 및 전송률 제어 기법의 투명성을 확인한다.
In master-slave teleoperation system, time delay may be a critical problem because a task is performed over a distance. Even if the system is stable without time delay, time delay can make the system unstable. In this paper a new control scheme applicable to the system with time delay would be proposed,which is based on the conventional position-position feedback type controller. The stability of this control system is proved using scattering theory, and is compared with the conventional ones. By performing the simulation of a one-d.o.f master-slave system, the validity of the proposed algorithm is verified.
Park, Chuloh;Insung Song;Kyungkwan Ahn;Soonyong Yang;Lee, Byungryong
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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pp.65.1-65
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2002
Recently, increased accessibility to the Internet makes it possible to access to Internet-connected devices easily. For this reason, anyone can reach and command any device that is connected to the network. But these teleoperation systems have several problems like the network time delay, data loss and development cost of an application for communication with each other. The network time delay phenomenon is the most important in teleoperation system, which disturbs a real time control. The loss data also causes some users not to send correct commands to device or not to receive correct information from devices. To develop an application to communicate between user and device, it needs a comp..
LAS (Laparoscopy Assisted Surgery) has been substituted alternatively for traditional open surgery. However, when using a commercialized robot assisted laparoscopic such as Da Vinci, surgeons have encountered some problems due to having to depend only on information by visual feedback. To solve this problem, a haptic function is required. In order to realize the haptic teleoperation system, a force feedback and bilateral control system are needed. Previous research showed that the perturbation value estimated by a SPO (Sliding Perturbation Observer) followed a reaction force that loaded on the surgical robot instrument. Thus, in this paper, the force feedback problem of surgical robots is solved through the reaction force estimation method. This paper then introduces the possibility of the haptic function realization of a laparoscopic surgery robot using a bilateral control system. For bilateral control, the master uses an impedance control and the slave uses a SMC (Sliding Mode Control). The experiment results show that a torque and force sensorless teleoperation system can be implemented using a bilateral control structure.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제4권1호
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pp.100-107
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2002
The advanced bilateral control algorithm, which can enlarge a reflected force by combining force reflection and compliance control, greatly enhances workability in teleoperation. In this scheme the maximum boundaries of a compliance controller and a force reflection gain guaranteeing stability and good task performance greatly depend upon characteristics of a slave arm, a master arm, and an environment. These characteristics, however, are generally unknown in teleoperation. It is, therefore, very difficult to determine such maximum boundary of the gain. The paper presented a novel method for design of an advanced bilateral controller. The factors affecting task performance and stability in the advanced bilateral controller were analyzed and a design guideline was presented. The neurofuzzy compliance model (NFCM)-based bilateral control proposed herein is an algorithm designed to automatically determine the suitable compliance for a given task or environment. The NFCM, composed of a fuzzy logic controller (FLC) and a rule-learning mechanism, is used as a compliance controller. The FLC generates compliant motions according to contact forces. The rule-learning mechanism, which is based upon the reinforcement learning algorithm, trains the rule-base of the FLC until the given task is done successfully. Since the scheme allows the use of large force reflection gain, it can assure good task performance. Moreover, the scheme does not require any priori knowledge on a slave arm dynamics, a slave arm controller and an environment, and thus, it can be easily applied to the control of any telerobot systems. Through a series of experiments effectiveness of the proposed algorithm has been verified.
A hand controller in teleoperation is a man-machine interface device that provides real-time interaction between a human operator at control site and a slave manipulator at remote site. In this paper, we examine the design issure related to various types of hand controllers in use. Emphasis is placed on bilateral hand controllers and their design parameters. We describe the design of a new 6 degree-of-freedom universal force-reflecting hand controller to control a remote Schilling Titan manipulator. This hand controller allows the operstor to maintain spatial corresponence in remote manipulative operation and fell a sense of contact with the environment. Finally, we demonstrate the graphic simulation of the hand controller to verify its design characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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