Zdalne sterowanie ramieniem robota z wykorzystaniem inercyjnych czujników rejestracji ruchu

• Autorzy: Marek Kamiński , Piotr Kopniak , Kamil Żyła

Warianty tytułu

Remote Control of Robotic Arm Using Motion Capture Inertial Sensors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Artykuł dotyczy opracowania systemu zdalnego sterowania ramieniem robota. Do sterowania robota wykorzystano interfejs naturalny, który korzysta z rejestracji naturalnych ruchów ręki operatora dzięki inercyjnym czujnikom ruchu XsensMtx. Dzięki temu sterowanie robotem nie wymaga specjalistycznego wyszkolenia operatora. Zbudowany system umożliwia sterowanie o dwóch stopniach swobody. Czujniki komunikują się z aplikacją sterującą, działającą na komputerze zdalnie poprzez interfejs Bluetooth. Ze względu na zastosowanie prostego ramienia robota bez serwomechanizmów, konieczne było wykorzystanie kontrolera Razer Hydra do wykonania sprzężenia zwrotnego, informującego o bieżącym położeniu przestrzennym ramienia robota. W artykule opisano moduły systemu, napisano w języku Java oprogramowanie do akwizycji danych i sterowania robotem oraz wyszczególniono przepływ danych pomiędzy wszystkimi modułami systemu. Artykuł zawiera także wyniki testów zbudowanego rozwiązania oraz wskazuje kierunki dalszych badań.(abstrakt oryginalny)

EN

Thispaper concerns the development of a remote control system for a robotic arm. To control the robot a natural interface was used. The interface uses capture of natural motion of operator's hand thanks to the XsensMtx inertial motion trackers. This approach allows to control the robot without specialized training before. Built system allows control in two degrees of freedom. The sensors communicate with the control application on PC remotely via Bluetooth. Due to the use of a simple robot arm without servos it was necessary to use the Razer Hydra controller to comply with feedback indicating the current spatial position of the robot arm. This paper describes the modules of the system, software developed in Java for data acquisition and control of the robot and describes all data flows between system modules. Authors also present the results of testing the developed solution and suggest directions for further research. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Robotyzacja; Oprogramowanie; Komputery osobiste

EN

Robotization; Software; Personal computers

• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Numer: nr 6, CD 3
• Strony: 5168--5177

Twórcy

autor

Marek Kamiński

• Politechnika Lubelska

autor

Piotr Kopniak

• Politechnika Lubelska

autor

Kamil Żyła

• Politechnika Lubelska

Bibliografia

• 1. Baudoin Y. (Ed.), Habib M. K. (Ed.), Using robots in hazardousenvironments: landminedetection, de-mining and otherapplications.Woodhead Publishing 2011.
• 2. Cieślik K., Konopka S., Łopatka M. J., Płocharz W., Koncepcja manipulatora antropomorficznego o napędzie hydrostatycznym dla robota inżynieryjnego.Logistyka2014, nr 4.
• 3. Davison A., Java programming techniques for games. Chapter NUI-6. Controlling a robot arm.http://fivedots.coe.psu.ac.th/~ad/jg/nui06/index.html.
• 4. Floor-Westerdijk M. J., Schepers H. M., Veltink P. H., van Asseldonk E. H. F., Buurke J. H., Use of inertial sensors for ambulatory assessment of Center-of-Mass Displacements during walking. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2012, No. 59 (7).
• 5. Gaggioli A., et al., Advanced technologies in rehabilitation: empowering cognitive, physical, social and communicative skills through virtual reality, robots, wearable systems and brain****computer interfaces. Studies in Health Technology and Informatics 145, IOS Press 2009.
• 6. Kitagawa M., Windsor B., MoCap for artists. Workflow and techniques for motion capture. Elsevier 2008.
• 7. Kontroler Razer Hydra. http://www.razerzone.com/gaming-controllers/razer-hydra-portal-2- bundle
• 8. Kopniak P., Budowa, zasada, działania i zastosowania systemu rejestracji ruchu firmy Xsens. Logistyka2014, nr 3.
• 9. Kopniak P., Interfejsy programistyczne akcelerometrów dla urządzeń mobilnych typu Smartphone. PomiaryAutomatykaKontrola2011, nr 12.
• 10. Kopniak P., Java wrapper for Xsens motion capture system SDK. In: 7th International Conference on Human System Interactions (HSI), Lisbon, Portugal. IEEE Conference Publications 2014.
• 11. Kopniak P., Motion capture data visualization developed with the utilization of jMonkeyEngine. Computer Graphics. Selected Issues, University of Szczecin 2010.
• 12. Kopniak P., Pomiary kątów ugięcia kończyny w stawie z wykorzystaniem inercyjnego systemu Motion Capture. Pomiary Automatyka Kontrola 2014, nr 8.
• 13. Kopniak P., Rejestracja ruchu za pomocą urządzenia Microsoft Kinect. Pomiary Automatyka Kontrola 2012, nr 11.
• 14.Lee J. (Ed.), Lee M. C. (Ed.), Intelligent Robotics and Applications. 6th International Conference, ICIRA 2013, Busan, South Korea, September 25-28, 2013, Proceedings, Part I, Springer 2013.
• 15.Menache A., Understanding motion capture for computer animation and video games. Morgan Kaufmann 2000.
• 16.MTi and MTx User manual and technical documentation, Document MT0100P, Revision P, 21 Mar 2012, Xsens Technologies B.V. 2012.
• 17.MTx, 3DOF Orientation Tracker, Xsens Technologies B.V. 2012.
• 18. Pellegrini A., Tonino P., Paladini P., Cutti A.,Ceccarelli F., Porcellini G., Motion analysis assessment of alterations in the scapulo-humeral rhythm after throwing in baseball pitchers. Musculoskeletal Surgery, 97(1), Springer2013.
• 19.REEM-C walking stability improved with MTi-30 AHRS. http://www.xsens.com/en/industrial****applications/ground/reem-c-walking-stability-improved-with-mti-30-ahrs.
• 20.Robotic Arm Edge. Wired Control Robotic Arm Kit. Assembly and Instruction Manual. http://www.robotshop.com/media/files/pdf/OWI-535_Manual.pdf.
• 21. Sikora J., Pańczyk M., Wieleba P., Computer vision in robotics and industrial applications. Vol. 3, Chapter 10: Hybrid boundary element method applied for diffusion tomography problems. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore 2014.
• 22. Skublewska-Paszkowska M., Łukasik E., Smołka J., Analysis of motion interpolation methods. Actual Problems of Economics 2012, nr 11, vol. 137.
• 23. Smołka J., Efficiency of data interpolation method. Actual Problems of Economics 2013, nr 12, vol. 150.
• 24. Smołka J., Skublewska-Paszkowska M., Comparison of interpolation methods based on real human motion data.Przegląd Elektrotechniczny 2014, nr 10.
• 25.Typiak A., Mincewicz P., Mobilne stanowisko zdalnego sterowania robotem wsparcia inżynieryjnego. Logistyka 2012, nr 3.
• 26. XM-B User Manual, Document XM0100P, Revision I, Xsens Technologies B.V., 15 Oct 2010.
• 27. XsensMTi-G GPS/INS in unmanned aircraft. http://www.xsens.com/en/industrial****applications/aerospace/xsens-mti-g-insgps-in-unmanned-aircraft.
• 28.Zhou H., Hu H., Reducing drifts in the inertial measurements of wrist and elbow positions. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2010, No, 3 Vol. 59