Developing suitable algorithms for teleoperation between robotic mechanisms having different dynamical and kinematic properties

Abstract

Bu çalışmada, bir insansı robotik sistemin uzaktan yönetilmesi ve bu şekilde manipülasyon yapılması konularına odaklanılmıştır. İnsansı robotlar, insanlar için tasarlanmış ortamlarda görev yapmak için, üstüne robotik manipulator monte edilmiş hareketli platformlardan daha uygundur. Özellikle robotun yapılandırılmamış ve/veya dinamik ortamlarda çalışması gerektiği afete müdahele gibi durumlarda, bu uygunluk kendini iyice belli etmektedir. Tez kapsamında, kompakt bir insansı robotun farklı biçimlerde gerçek zamanlı ve dokunsal geri bildirimli olarak uzaktan yönetilmesini sağlayan bir sistem önerilmiştir. Sistemin operatör tarafı sadece masaüstü bilgisayar ve ona bağlanmış çubuk şeklindeki 5 serbestlik dereceli dokunsal geri bildirimli cihazdan oluşmaktadır. Önerilen sistem ile, operatörün herhangi bir giyilebilir ve/veya konforlu olmayan cihazı kullanmaya ihtiyaç duymadan önerilen sistemi rahatça kullanabilmesi, onun uzaktaki robotik sistemi daha hünerli yönetebilmesini sağlamıştır. Uzaktaki sistemin ana bileşeni nisbeten küçük boyutlu bir insansı robottur (Softbank Robotics tarafından üretilmiş Nao). Uzaktan yönetilen insansı robotun kabiliyetlerinin, aslolan büyüklükteki bir insana kıyasla sınırlı olmasına rağmen, basit seviyedeki yarı-otonom operasyonlar rahatlıkla yapılabilmiştir. Çalışma esnasında aktif olan uzaktan yönetim biçimi ve robotin o anki durumuna göre gelen dokunsal geri bildirim sinyalleri operatör tarafında işlenerek kullanıcıya çubuk üzerinden uygulanmışmıştır. Literatürdeki son çalışmalara kıyasla bizim çalışmamızın katkısı, insansı robotların dokunsal geri bildirimli ve çok biçimli olarak uzaktan yönetilmesinin rahatça gerçekleştirilmesini sağlayan bir sistem sağlamasıdır.This work focuses on remote manipulation and teleoperation of a humanoid robotic system. Humanoid robots are well suited to perform tasks on environments that are designed for humans when compared to robotic manipulators mounted on top of a moving platform. Especially when the robot has to work in an unstructured and/or dynamic environment as in the case of disaster response operations. In this thesis, we propose a real-time haptic teleoperation system, designed to operate a compact humanoid robot with multiple modes. On the operator side, the operator only uses a desktop personal computer and 5 DOF haptic device in the shape of the wand. The operator doesn't need to wear anything uncomfortable during operation. The simplicity of the system enables the operator to further impose his dexterity on the remote robotic system. The main component of the remote side of the system is a relatively small sized humanoid robot (Nao from Softbank Robotics). Although the humanoid remote robot has limited capabilities compared to an actual sized human, we were able to perform basic remote operations with ease such as walking and object manipulation. Depending on the active teleoperation mode and the state of the robot, the remote system sends force feedback signals to the host system which are then applied to the operator through the wand. The main contribution of our study compared to the current state of the art in the literature is providing a multimodal haptic teleoperating system for operating humanoid robots with ease.