Haptik tele-operasyona yönelik iş uzayı eşleme yöntemlerinin incelenmesi

Abstract

Merkez/uydu tele-operasyon sistemleri on yıllardır çeşitli araştırma alanlarında kullanılmış ve bilgisayar teknolojilerindeki ilerleme daha küçük boyuttaki merkez cihazların kullanımına olanak sağlamıştır. Ancak, bu gelişmeler, merkez ve uydu robotların iş uzayları arasındaki eşlemeyi zorlaştırmıştır. Sistemin kinematik ve dinamik modeli ile iş uzayı boyutları bu eşleme yöntemlerinin uygulanmasında göz önüne alınması gereken temel unsurlardır. hız, konum, balistik ve sınır kaydırma kontrolü gibi birbirinden farklı birçok kontrol yöntemi literatürde önerilmiş ve incelenmiştir. Bu çalışmada, uygulanmaları diğer yöntemlere göre daha anlaşılır ve basit olması sebebiyle konum, hız, geçişli konum-hız kontrolü, balistik kontrol ve son olarak değişken ölçekli konum kontrolü incelenmiştir. İnsan deneylerinde kullanıcılardan, eşleme yöntemlerinin karşılaştırılmasına uygun bir teleoperasyon görevinin yapılması istenmiş ve ergonomi, kullanılabilirlik gibi niteliksel geri bildirimler alınıp deney verilerinden elde edilen sayısal sonuçlarla birlikte yorumlanmıştır. Phantom Omni haptik cihaz merkez ve Stäubli RX160 robot kol da uydu olarak kullanılmıştır. Bilgisayar üzerinde çalışan yazılım, hafif ve neredeyse bütün sistemlerde çalışabilen evrensel bir programlama dili olan C/C++ ile yazılmış ve açık kaynak kodlu kütüphane olan OpenHaptics kullanılmıştır. Bu şekilde haberleşme gecikmelerinin de en aza indirilmesi amaçlanmıştır.

Master-slave teleoperation systems is being used in many research areas for decades and the advances in computer technologies allow smaller master devices to be used. However, these advances made it harder to map between master and slave robots. The kinematic and dynamic models of the system and workspace sizes are important factors to apply mapping methods. Rate, position, ballistic control and boundary drift control are the methods which are studied in literature. Rate control, position control, modified rate and position control, ballistic control and variable scaling control are used in this study because of their easy adaptation. For human experiments, users are given a mission appropriate to all mapping methods and qualitative information in regard to ergonomy and usability as well as data from distance sensors are collected and interpreted. Phantom Omni haptic device is used as master and Stäubli RX160 robot arm used as slave robot. The applications running on main computer is written and compiled by C/C++ programming language, which is a lightweight programming language and compatible for almost all operating systems. OpenHaptics Toolkit which is an open source library is used for communication of the computer with the haptic device. This way communication delays aimed to be lowered.