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http://hdl.handle.net/11422/11679
Type: | Dissertação |
Title: | Dyadic behavior in co-manipulation :from humans to robots |
Author(s)/Inventor(s): | Gomes Júnior, Waldez Azevedo |
Advisor: | Lizarralde, Fernando Cesar |
Abstract: | Para tanto diminuir o esforço físico de um humano, quanto aumentar a percepção de um ambiente por um robô, um díade humano-robô pode ser usado para co-manipulação de um objeto compartilhado. Partindo da premissa de que humanos são eficientes trabalhando juntos, a abordagem deste trabalho é a de investigar díades humano-humano co-manipulando um objeto compartilhado. A co-manipulação é avaliada a partir de dados de um sistema de captura de movimentos, sinais de eletromiografia (EMG), e de sensores de contato customizados para análise qualitativa de desempenho. Um experimento de co-manipulação com díades humano-humano foi projetado no qual cada humano é instruído a se comportar como um líder, um seguidor, ou simplesmente agir tão naturalmente quanto possível. A análise de dados do experimento revelou que os humanos modulam a rigidez mecânica do braço a depender de que tipo de comportamento eles foram designados antes da co-manipulação. Para emular o comportamento humano durante uma tarefa de co-manipulação, um controle por admitância com rigidez variável é apresentado neste trabalho. A rigidez desejada é continuamente variada com base em uma função escalar suave que define o grau de liderança do robô. Além disso, o controlador é analisado por meio de simulações, e sua estabilidade é analisada pela teoria de Lyapunov. As trajetórias resultantes do uso do controlador mostraram um padrão de comportamento muito parecido ao do experimento com díades humano-humano. |
Abstract: | To both decrease the physical toll on a human worker, and increase a robot’s environment perception, a human-robot dyad may be used to co-manipulate a shared object. From the premise that humans are efficient working together, this work’s approach is to investigate human-human dyads co-manipulating an object. The co-manipulation is evaluated from motion capture data, surface electromyography (EMG) sensors, and custom contact sensors for qualitative performance analysis. A human-human dyadic co-manipulation experiment is designed in which every human is instructed to behave as a leader, as a follower or neither, acting as naturally as possible. The experiment data analysis revealed that humans modulate their arm mechanical impedance depending on their role during the co-manipulation. In order to emulate the human behavior during a co-manipulation task, an admittance controller with varying stiffness is presented. The desired stiffness is continuously varied based on a scalar and smooth function that assigns a degree of leadership to the robot. Furthermore, the controller is analyzed through simulations, its stability is analyzed by Lyapunov. The resulting object trajectories greatly resemble the patterns seen in the human-human dyad experiment. |
Keywords: | Engenharia elétrica Colaboração humano-robô Comportamento motor humano Controle de admissão adaptativo.Humano no circuito Eletromiografia |
Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::SISTEMAS ELETRONICOS DE MEDIDA E DE CONTROLE |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
Issue Date: | Apr-2018 |
Publisher country: | Brasil |
Language: | eng |
Right access: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | Engenharia Elétrica |
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