Haptični in sodelujoči roboti

Opis predmeta

UVOD:

definicija, značilnosti in uporaba haptičnih in sodelujočih robotov

HAPTIČNI ROBOTI:

človeški faktor, haptični roboti (kinestetični in taktilni vmesniki, kinematika, dinamika); haptično zaznavanje, modeliranje in prikazovanje dotika (merjenje dotika v realnih ter zaznavanje dotika v navideznih okoljih, dinamika dotika), vodenje in analiza stabilnosti haptičnih robotov (impedančno in admitančno vodenje), teleoperacija.

SODELUJOČI ROBOTI:

zgradba robota (kinematika, dinamika, senzorji), vodenje robotov, načini sodelovanja robota in človeka, uporaba robotov s primeri aplikacij, specifične metode učenja sodelujočih robotov, varnost in standardi.

INDUSTRIJA 4.0:

koncept industrije 4.0, kibernetsko-fizični sistemi, digitalni dvojčki, uporaba sodelujočih robotov.

Cilji in kompetence

Predmet obravnava sodobne koncepte robotike, kjer robot sodeluje s človekom (z neposredno fizično interakcijo ali delovanjem v skupnem okolju). Analizira fizikalne osnove, tehnološke izzive ter možnosti in omejitve pri gradnji haptičnih in sodelujočih robotov. Poudarek je na konceptih potrebnih za razumevanje človekovih odzivov na sintetično generirane haptične dražljaje (kinestetične in taktilne informacije). Pridobljeno znanje o haptičnih interakcijah v navideznih okoljih je razširjeno na teleoperacijske sisteme. Na področju sodelujočih robotov je poudarek na uporabi robotov za namen prilagodljive avtomatizacije v kontekstu industrije 4.0.

Praktična znanja študenti pridobijo v laboratoriju ob izvajanju interdisciplinarnih skupinskih projektov.

Metode poučevanja in učenja

Študenti imajo na voljo učbenik. Na predavanjih je poudarek na teoretičnih osnovah ter primerih uporabe haptičnih in sodelujočih robotov. Zaradi specifičnosti predmeta, se del predavanj izvaja s pomočjo multimedijskih predstavitev. Najnovejši dosežki s področja haptičnih in sodelujočih robotov so predstavljeni v "video predavanjih". Praktične vaje potekajo v laboratoriju, ki je opremljen z večjim številom sodobnih haptičnih in sodelujočih robotov. Študentje delajo v interdisciplinarnih projektnih skupinah, kjer se posamezen študent ukvarja z določenim problemom interakcije človek-robot.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

– razviti rešitve, ki zahtevajo fizični kontakt in sodelovanje med robotom in človekom, vključno s teleoperacijskimi sistemi,

– izbirati ustrezno metodo učenje robota ter rešitev za zagotavljanje varnosti operaterja,

– konstruirati mehanizem haptičnega oziroma sodelujočega robota,

– sintetizirati vodenje robota,

– analizirati stabilnost robota v stiku s človekom,

– uporabiti haptične in sodelujoče robote v različnih aplikacijah,

– razvijati rešitve za koncept industrije 4.0.

Reference nosilca

MIHELJ, Matjaž, NOVAK, Domen, BEGUŠ, Samo. Virtual reality technology and applications, Springer, 2014.
MIHELJ, Matjaž, PODOBNIK, Janez. Haptics for virtual reality and teleoperation, Springer, 201
MIHELJ, Matjaž, PODOBNIK, Janez, MUNIH, Marko. Sensory fusion of magnetoinertial data based on kinematic model with Jacobian weighted-left-pseudoinverse and Kalman-adaptive gains. IEEE transactions on instrumentation and measurement, ISSN 0018-9456. Jul. 2019, vol. 68, no. 7, str. 2610-2620.
PODOBNIK, Janez, REJC, Jure, ŠLAJPAH, Sebastjan, MUNIH, Marko, MIHELJ, Matjaž. All-terrain wheelchair : increasing personal mobility with a powered wheel-track hybrid wheelchair. IEEE robotics & automation magazine, ISSN 1070-9932, Dec. 2017, vol. 24, no. 4, str. 26-36.
JAKOPIN, Blaž, MIHELJ, Matjaž, MUNIH, Marko. An unobtrusive measurement method for assessing physiological response in physical human-robot interaction. IEEE transactions on human-machine systems, ISSN 2168-2291. Aug. 2017, vol. 47, no. 4, str. 474-485.

Temeljni viri in literatura

Mihelj, Matjaž, Haptični roboti, Založba FE in FRI, 2007.
MIHELJ, Matjaž, PODOBNIK, Janez. Haptics for virtual reality and teleoperation, Springer, 2012.
Izbor znanstvenih in strokovnih člankov, standardov ter drugih vsebin iz področja sodelujočih robotov.