Teleoperation of a biomimetic squid robot's arms via multiple haptic interfaces
Biomimetik mürekkepbalığı robotunun kollarının çoklu haptik arayüzlerle teleoperasyonu
- Tez No: 726754
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Biyomimikri, Haptik, Mürekkep balığı, Robotlar, Biomimicry, Haptic, Squid, Robots
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Biomimetic robot systems have captured the attention of researchers for the past two decades. Along with biomimetic systems, the implementation of soft robotic arms has emerged and studied. Teleoperation of such biomimetic soft robots, i.e., a biomimetic squid robot, is still an open area of research. This study aims to initiate the development of a teleoperation system, which has multi-master multi-slave with dissimilar master-slave kinematics, to be adapted for the operation of an underwater biomimetic squid robot. The communication between the slave robot which is the biomimetic squid robot's soft arms and the master system on the ground is estimated to have limited bandwidth. To overcome this problem, model-mediation technique is selected to be adapted. The abstract information received from the slave side is used for regenerating the slave environment on the master side. The human operator uses two haptic devices to manipulate 4 soft arms of this biomimetic robot via interacting with this regenerated model on the master side. The models of the biomimetic robot's soft arms are developed by using constant-curvature approach. Biyomimetik robot sistemleri, son yirmi yıldır araştırmacıların dikkatini çekmektedir. Biyomimetik sistemlerle birlikte yumuşak robot kollarının uygulaması ortaya çıkmıştır ve incelenmektir. Bu tür biyomimetik yumuşak robotların, bir biyomimetik kalamar robotunun teleoperasyonu hala açık bir araştırma alanıdır. Bu çalışma, bir sualtı biyomimetik kalamar robotunun operasyonu için uyarlanacak, farklı ana sistem-bağımlı sistem kinematiğine ve çoklu ana sistem ve çoklu bağımlı sistem özelliğine sahip bir teleoperasyon sisteminin geliştirilmesine ilk adım oluşturmayı amaçlamaktadır. Biyomimetik kalamar robotunun yumuşak kolları olan bağımlı robot ile karada bulunan ana sistem arasındaki iletişimin sınırlı bant genişliğine sahip olduğu tahmin edilmektedir. Bu sorunun üstesinden gelmek için model-aracılı teleoperasyon tekniği uyarlanmak üzere seçilmiştir. Bağımlı sistem tarafından alınan yalın bilgi, ana sistem tarafında bağımlı sistem ortamını yeniden oluşturmak için kullanılmaktadır. İnsan operatör, bu biyomimetik robotun 4 yumuşak kolunu ana sistem tarafındaki bu yenilenen modelle etkileşime girerek manipüle etmek için iki haptik cihaz kullanmaktadır. Biyomimetik robotun yumuşak kollarının modelleri, sabit eğrilik yaklaşımı kullanılarak geliştirilmiştir. Bu çalışma, teleoperasyon başlatılmadan önce ideal olarak alınan sinyal ile bağımlı sistem tarafının yenilenmesinin önceden tamamlanmış olması anlamında sınırlı olmakla birlikte, iki haptik cihazla 4 yumuşak kolun teleoperasyonu araştırılmıştır. Denekler üzerinde 4 farklı kontrol stratejisi formüle edilmiş ve değerlendirilmiştir. Deneklerin performansları, görev tamamlama süreleri, doğrulukları ve anket cevaplarından alınan geri bildirimlere göre değerlendirilmiştir. Yapılan temel araştırma, teleoperasyon sistemlerinin ergonomik kullanımına yöneliktir. Haptik geribildirimin telebulunma üzerindeki etkisini anlamak için ikincil bir değerlendirme yapılmıştır. Değerlendirme sonuçları, dokunsal geribildirimin telebulunmayı iyileştirdiğini açıkça göstermektedir. Konumdan konuma eşleme, konumdan hıza eşlemeye göre daha kötü doğrulukla daha kısa görev tamamlama süreleri üretmiştir.
Özet (Çeviri)
Biomimetic robot systems have captured the attention of researchers for the past two decades. Along with biomimetic systems, the implementation of soft robotic arms has emerged and studied. Teleoperation of such biomimetic soft robots, i.e., a biomimetic squid robot, is still an open area of research. This study aims to initiate the development of a teleoperation system, which has multi-master multi-slave with dissimilar master-slave kinematics, to be adapted for the operation of an underwater biomimetic squid robot. The communication between the slave robot, which is the biomimetic squid robot's soft arms, and the master system on the ground is estimated to have limited bandwidth. To overcome this problem, the model-mediation technique is selected to be adapted. The abstract information received from the slave side is used for regenerating the slave environment on the master side. The human operator uses two haptic devices to manipulate the four soft arms of this biomimetic robot via interacting with this regenerated model on the master side. The models of the biomimetic robot's soft arms are developed by using the constant-curvature approach. While this study is limited in the sense that the slave side regeneration is previously completed on an ideally received signal even before the teleoperation is initiated, the teleoperation of 4 soft arms with two haptic devices is investigated. 4 different control strategies are formulated and evaluated on test subjects. The performances of the test subjects are evaluated based on their task completion duration, accuracy, and feedback received from their questionnaire answers. The primary investigation conducted is for the ergonomic use of teleoperation systems. Another evaluation is carried out to understand the influence of haptic feedback in telepresence. The evaluation results clearly indicate that the haptic feedback has improved the telepresence. The position-to-position mapping produced shorter task completion durations with worse accuracy relative to the position-to-velocity mapping.
Benzer Tezler
- Teleoperation of a robot arm using haptic interface
Dokunmalı arayüz kullanarak bir robotun uzaktan kumanda edilmesi
YUSUF MUTLUTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN TÜRKAY
- Implementation of a real-time teleoperation system for the control of a robotic squid
Bir robotik mürekkepbalığının kontrolü için gerçek-zamanlı bir teleoperasyon sisteminin uygulanması
HASAN CEZAYİRLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Development of a sensorless haptic teleoperation system for robotic minimally invasive surgery
Robotik minimal invazif cerrahi için sensörsüz haptik teleoperasyon sistemi geliştirilmesi
NURAL YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR TÜMERDEM
- Teleoperation system design of a robot assisted endoscopic pituitary surgery
Robot yardımlı endoskopik hipofiz ameliyatının teleoperasyon sistemi tasarımı
GİZEM ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Improving performance of a remote robotic teleoperation over the internet
İnternet üzerinden uzak bir robotik teleoperasyonun performansının geliştirilmesi
MEHMET SELÇUK ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
Y.DOÇ.DR. ERHAN İLHAN KONUKSEVEN