200 research outputs found
Experimental Evaluation of Human Grasps Using a Sensorized Object
No full textRoa M, Kõiva R, Castellini C. Experimental Evaluation of Human Grasps Using a Sensorized Object. Presented at the IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob 2012), Rome, Italy.Grasp quality measures have been studied for long time, given their importance to evaluate the goodness/convenience of a grasp made with a robotic hand. However, the application of these quality measures to the grasps made by humans has just recently received some attention. This paper presents an experimental evaluation and comparison of different measures, using data obtained with a sensorized object. The experiment compares power grasps and precision grasps obtained with different number of fingers. The results intend to be a guide to the application of such qualities in the evaluation of robotic grasp actions
Stable Myoelectric Control of a Hand Prosthesis using Non-Linear Incremental Learning
No full textStable myoelectric control of hand prostheses remains an open problem. The only successful human-machine interface is surface electromyography, typically allowing control of a few degrees of freedom. Machine learning techniques may have the potential to remove these limitations, but their performance is thus far inadequate: myoelectric signals change over time under the influence of various factors, deteriorating control performance. It is therefore necessary, in the standard approach, to regularly retrain a new model from scratch.We hereby propose a non-linear incremental learning method in which occasional updates with a modest amount of novel training data allow continual adaptation to the changes in the signals. In particular, Incremental Ridge Regression and an approximation of the Gaussian Kernel known as Random Fourier Features are combined to predict finger forces from myoelectric signals, both finger-by-finger and grouped in grasping patterns.We show that the approach is effective and practically applicable to this problem by first analyzing its performance while predicting single-finger forces. Surface electromyography and finger forces were collected from 10 intact subjects during four sessions spread over two different days; the results of the analysis show that small incremental updates are indeed effective to maintain a stable level of performance.Subsequently, we employed the same method on-line to teleoperate a humanoid robotic arm equipped with a state-of-the-art commercial prosthetic hand. The subject could reliably grasp, carry and release everyday-life objects, enforcing stable grasping irrespective of the signal changes, hand/arm movements and wrist pronation and supination
Emerging Paradigms for Robotic Manipulation: from the Lab to the Productive World
No full textThe articles in this special section aim to stimulate and gather publications describing how new approaches in the field of robotic manipulation can be (or have already been) transferred from research labs to the productive world. Novel robotic developments are going hand in hand with the need for innovation in manufacturing and service applications. Large industries increasingly need fast-adapting production lines, whereas small and medium-sized enterprises are adopting collaborative manipulators to gain a competitive edge in global markets. Additionally, a growing number of companies are producing and using service robots for a variety of applications, from agriculture to surgery. In this emerging framework, robots should be able to grasp and manipulate different tools as well as operate in fast-changing or even unstructured surroundings, possibly interacting with human users or coworkers. These real-world scenarios require going beyond traditional parallel-jaw grippers and preprogrammed or teleoperated trajectories and require searching for innovative grasping and manipulation paradigms that can cope with the needs of uncertain environments
Stiffness control by cocontraction
No full textThe dataset provides data on the coupling between force and stiffness during pinch-grasping by humans, and the possibility to decouple the coupling by cocontraction. The dataset contains motion tracking data, grip force data and muscle contraction measurements.EC/H2020/645599/EU/Soft-bodied intelligence for Manipulation/SOM
Aisopou Mythoi/Fabulae Aesopicae Graecae Quae Maximo Planudi Tribuuntur
No full textThe full title reads this way: Aisopou mythoi Fabulae Aesopicae Graecae quae Maximo Planudi tribuuntur ad veterum librorum fidem emendatas Ioannis Hudsonis suisque adnotationibus illustratas atque indice verborum locupletissimo instructas edidit Io. Michael Heusinger curavit et praefatus est Christ. Adolph. Klotzius. The book is easy to find online; it seems to be the only book that comes up if one Googles Wittekindt, although this edition may be a reprint of a 1770 edition also done by Wittekindt. The book has three parts: a lengthy unpaginated introduction; 120 pages of some 149 fables and their variants; and a Greek/Latin dictionary of all the vocables that occur in Aesop's fables. This third section has a two-page addition cataloguing items explained in the notes. The whole comes, online sources say, to 288 pages. The introductory section includes a preface by Klotz; a catalogue of manuscripts by Heusinger, a preface to the reader by Hudson; and sixty-eight ancient testimonies to Aesop and the fables. For those confused by the shortened and Latinized names on the title-page, here are more complete and modern names: Christian Adolph Klotz edited this book, following on the work of editor and commentator John Hudson with Johann Michael Heusinger's index verborum. The publisher is Johann Georg Ernst Wittekindt.This is a hardbound book (hard cover)Language note: GreekJoannis Hudsonis, Io. Michael Heusinger, Christ. Adolph. Klotziu
Planning in-hand object manipulation with multifingered hands considering task constraints
No full textControl aspects for active safe-falling of humanoid robots
No full textLAUREA MAGISTRALEIn questo progetto ci si è proposti di trovare una logica di controllo attiva per la caduta sicura (safe-falling) di un robot umanoide. Il problema può essere suddiviso in due sotto categorie che vanno trattate indipendentemente: cambio di direzione di caduta e minimizzazione del danno. Mentre la prima è rivolta alla salvaguardia dell'ambiente circostate, la seconda si concentra sulla protezione dell'umanoide stesso e limita i danni da caduta.
Il progetto si concentra maggiormente sulla minimizzazione del danno di caduta. Successivamente è stato svolto una lavoro preliminare volto a dimostrare la possibilità di cambiare la direzione di un robot in caduta senza l'applicazione di forze esterne.
Il robot è stato modellizzato come un pendolo inverso la cui massa è interamente concentrata nel centro di massa posto all'estremità libera del pendolo stesso. Dopo aver trovato una relazione tra il valore della forza e quello della velocità di impatto, è stata svolta un'ottimizzazione volta a calcolare la traiettoria nel centro di massa per cui si ha minimizzazione della velocità di impatto. Successivamente, la forza minimizzata è stata distribuita sul maggior numero di punti di contatto possibile con il fine di diminuire localmente l'entità dell'impatto.
L'ottimizzazione è stata risolta grazie alla linearità della funzione Hamiltoniana rispetto la legge di controllo, limitata tra un valore minimo e massimo. La legge di controllo ottimale risulta essere dunque una logica bang-bang il cui numero e posizione temporale degli switch è stato calcolato per via numerica.
Il cambio di direzione di caduta è stato affrontato modelizzando nuovamente il robot come un pendolo inverso con l'aggiunta di una ruota inerziale capace di ruotare attorno l'asse del pendolo stesso. In particolare, la ruota modellizza il comportamento della parte superiore del corpo dell'umanoide che ruota attorno il suo tronco. Con questo si voleva dimostrare che, in un caso semplice in cui l'inerzia del robot e la lunghezza del pendolo sono costanti nel tempo, è possibile raggiungere l'obiettivo generando un momento angolare tramite la rotazione della ruota stessa.The aim of the project is to design an active controller for the safe-falling of a humanoid robot. The problem can be split in two sub-sections: direction-changing and damage minimization. While the first aims to the protection of the working environment, the second focuses on the safeguard of the humanoid itself, minimizing the damages coming from the impact with the ground.
This project is mainly focused on the damage minimization. Later, a preliminary work is done aimed to demonstrate the possibility to change the falling direction of a humanoid without any external force applied.
The tipping robot has been modelized using an inverted pendulum model whose mass is all concentrated in its center of mass. First, a relationship between the impact force and the impact velocity has been found. Then, it was solved an optimization problem in order to find the best trajectory for the center of mass that minimizes the impact velocity. In the end, the minimized impact force has been distributed among the highest possible number of contact points in order to locally decrease the magnitude of the impact.
The optimization problem has been solved thanks to the linearity between the Hamiltonian function and the control function, which is also bounded between a maximum and minimum value. Thus, the optimal control law is a bang-bang control whose number and time-position of the switches has been calculated numerically.
For the direction-changing controller, the robot has been modelized again with an inverted pendulum with a reaction wheel fixed on the free extremity that can rotate around the axis of the pendulum itself. In particular, the wheel modelizes the behavior of the upper body of the humanoid that rotates around its torso. With this model, in the simplified case in which the inertia of the wheel and the length of the pendulum are considered constant in time, it is possible to accomplish the task generating an angular momentum with the rotation of the wheel itself
Planning of loco-manipulation tasks for a multi-arm space robot
No full textLAUREA MAGISTRALEGli importanti sviluppi nell'industria dello spazio degli anni scorsi stanno conducendo alla soglia di una nuova generazione di grandi strutture spaziali. Tali strutture devono essere lanciate in parti e dispiegate sul posto. Una tecnologia chiave per una implementazione efficiente di produzione e assemblaggio in orbita su larga scala è la robotica. Questi concetti possono apportare notevoli vantaggi per le missioni spaziali nel prossimo futuro, tuttavia sono necessari strumenti di pianificazione del moto all'avanguardia per operare efficacemente i sistemi robotici.
Lo scopo della tesi è pertanto di proporre un approccio per la pianificazione del moto per un sistema robotico semovente e multi-braccio. Il robot è costituito di due braccia ed un torso, per un totale di 15 gradi di libertà. Equipaggiato di tre end effector, ognuno dei quali presenta un sistema di accoppiamento grazie al quale il robot può interagire con il mondo. L'approccio proposto consta di due layer, una pianificazione di massima delle sequenze di contatti, e una pianificazione di dettaglio delle traiettorie per eseguire la sequenza di contatti. Un ulteriore layer aggiuntivo valida il risultato. Il motion planner fornisce piani separatamente per la locomozione, per la manipolazione e per obiettivi di loco-manipolazione combinata. La pianificazione dei contatti è effettuata tramite metodi di ottimizzazione numerica e ricerca dei grafi. La pianificazione di traiettorie geometriche si avvale di strumenti della cinematica e di algoritmi rapidly growing random tree. Infine, le traiettorie nel tempo sono costruite con la tecnica delle linee e parabole.
Gli algoritmi sono testati in simulazione. Si rinviene che lo strumento sviluppato opera come desiderato in una grande varietà di casi e risulta in grado di gestire diversi robot, ambienti e un vasto insieme di obiettivi in ingresso. Il tempo di elaborazione è idoneo ad un uso offline. L'esito della pianificazione è un piano di moto dettagliatamente caratterizzato, con istruzioni per tutti i dispositivi attuativi del sistema. Tale piano è localmente ottimale, validato tramite simulazione e soddisfa tutti i vincoli considerati nel problema.Significant developments of the space sector in recent years are now leading space technology on the brink of a new generation of large space structures. Those structures must be launched in pieces and deployed in situ. A key technology to allow large-scale cost-effective on-orbit manufacturing and assembly is autonomous robotics. These concepts may bring relevant advantages for space missions in the near future, but cutting-edge motion planning tools are necessary to effectively operate robotic manipulators.
The aim of this thesis is therefore to propose an approach for the motion planning of a robotic self-relocatable multi-arm system. The system is made of two arms mounted on a torso, summing up to a total of 15 degrees of freedom. It features three end effectors. Each end effector is equipped with a standard latching interface, that allows interaction with the world, both for locomotion and manipulation. The proposed approach consists of two layers of planning, a high-level planning of the contact sequence, and a low-level planning of the trajectories that perform the contact sequence. A final additional layer consists of the validation of the output. The motion planner provides plans for single locomotion and manipulation tasks, as well as combined loco-manipulation tasks. The contact planning is performed with numerical optimization and graph search methods. The path planning relies on kinematic tools and rapidly growing random trees. Eventually, trajectories are constructed with the lines and parabolas technique.
The algorithms are tested in simulation. It is found that the developed motion planner works as desired in a great variety of cases. It handles different robots, environments and a large set of input tasks. The computing time is suitable for offline use. The outcome of the planning is a fully characterized motion plan, comprising instructions for all actuating devices of the system. It is locally optimal, simulation-validated and compliant with all the considered constraints of the problem
Estudio bacteriologico y parasitologico del agua utilizada en un sector de Ciudad Nezahualcoyotl
No full textComparative analysis of push recovery strategies for humanoid robots
No full textLAUREA MAGISTRALETra le varie strategie che un robot umanoide, in caso di spinte esterne,
può mettere in atto per evitare una caduta, la più efficace è compiere un
passo. Questa tesi si concentra perciò sull’implementazione e lo studio
di tale strategia basandosi sulla piattaforma TORO, un robot umanoide
sviluppato presso l’Agenzia Aerospaziale Tedesca.
Viene presentato il concetto di catturabilità come misura di stabilità
durante il compimento del passo. Inoltre, vengono analizzati e messi
a confronto diversi modelli semplificati per il recupero dell’equilibrio
attraverso il passo in avanti.
A questo proposito, il robot segue un percorso di decisione gerarchico
che lo porta a scegliere quale strategia utilizzare. Per questo vengono
trattati ed analizzati gli algoritmi attraverso i quali il robot stabilisce
se compiere o meno il passo, sceglie dove posizionare il piede una volta
deciso di fare il passo e infine quelli attraverso i quali calcola le traiettorie
per gli end-effectors principali. Quest’ultima operazione viene fatta
attraverso gli algoritmi di Model Predictive Control e Divergent Component
of Motion. Viene inoltre descritto il controllore utilizzato sul robot
TORO. Infine, i risultati ottenuti vengono valutati attraverso la simulazione
del comportamento del modello sul software OpenHRP. La tesi
si conclude con le valutazioni circa la fattibilità dell’implementazione
sull’hardware reale.Among the different strategies used to prevent a humanoid robot from
falling, when external disturbances are applied, the most effective one
is the stepping strategy. The aim of this thesis is therefore, to contribute
towards the implementation of such capabilities on the TORO
robot, a humanoid platform at the German Aerospace Centre. This
work presents the capturability-based analysis as a definition of stability
during stepping, which is also used for selecting the number of steps
necessary for the push recovery. Various analysis and comparisons are
done on simplified models for single step recovery strategies.
A hierarchical approach is followed towards selecting the most convenient
push recovery approach. Models and in-depth analysis are therefore
presented for triggering the step, deciding which stepping strategy
is necessary and online generation of the trajectories through Model
Predictive Control and the Divergent Component of Motion methods.
Then, a passivity-based full body controller is presented capable of
following the desired reference trajectories. The previous methods are
applied and evaluated, together with the physical model of the robot
in the OpenHRP simulation environment. Finally, considerations are
made on the results obtained through simulation and their applicability
on the real hardware
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