Open AccessEMG based interfaces for human robot interaction in structured and dynamic environments
Author(s) -
Μηνάς Β. Λιαροκάπης,
Minas Liarokapis
Publication year - 2021
Language(s) - Uncategorized
Resource type - Dissertations/theses
DOI - 10.12681/eadd/41582
Subject(s) - human–computer interaction , computer science , human–robot interaction , robot , artificial intelligence
Σε αυτή την διδακτορική διατριβή επικεντρωνόμαστε σε διεπαφές ηλεκτρομυογραφικών σημάτων οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές αλληλεπίδρασης ανθρώπου ρομποτικών συστημάτων, τόσο σε δομημένα όσο και σε δυναμικά περιβάλλοντα.Αρχικά παρουσιάζουμε μια σειρά από προηγμένα σχήματα μηχανικής μάθησης για διεπαφές ηλεκτρομυογραφικών σημάτων, τα οποία συνδυάζουν έναν ταξινομητή με έναν παλινδρομητή, προκειμένου να κατακερματίσουν τον χώρο δράσης του ρομπότ, προσφέροντας καλύτερα αποτελέσματα αποκωδικοποίησης της ανθρώπινης κίνησης με μοντέλα εκπαιδευμένα για συγκεκριμένες διεργασίες.Όσον αφορά τις εφαρμογές αλληλεπίδρασης ανθρώπου ρομπότ, επικεντρωνόμαστε κυρίως στη έννοια και τις διαφορετικές χρήσεις του ανθρωπομορφισμού των ρομποτικών συστημάτων. Αρχικά διακρίνουμε τις διαφορετικές έννοιες του ανθρωπομορφισμού και εισάγουμε την έννοια του λειτουργικού ανθρωπομορφισμού για σχήματα αντιστοίχησης της ανθρώπινης κίνησης σε ανθρωπομορφική ρομποτική κίνηση, τηρώντας παράλληλα συγκεκριμένους περιορισμούς που θέτει ο χρήστης. Στην συνέχεια προτείνουμε μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία για την ποσοτικοποίηση του ανθρωπομορφισμού των ρομποτικών χεριών, βασισμένη σε μεθόδους θεωρίας συνόλων και υπολογιστικής γεωμετρίας. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία παρέχει ένα κατανοητό μετρικό του ανθρωπομορφισμού το οποίο κυμαίνεται από 0 (μη-ανθρωπομορφικά ρομποτικά συστήματα) σε 1 (ανθρωπομορφικά ρομποτικά συστήματα) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαφορετικά είδη ρομπότ.Τέλος, αναπτύσσουμε μια σειρά από ρομποτικά χέρια, ανοιχτού υλικού και κώδικα, τα οποία είναι ελαφριά, χαμηλού κόστους, εύκολα συναρμολογούμενα, υποϋπενεργούμενα και εγγενώς υποχωρητικά.Τα συγκεκριμένα χέρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για μελέτες ηλεκτρομυογραφικού ελέγχου (ακόμη και για οικονομικά μυοηλεκτρικά προσθετικά χέρια), όσο και για εφαρμογές αλληλεπίδρασης ανθρώπου ρομποτικών συστημάτων (για μελέτες τηλεχειρισμού ρομποτικών συστημάτων βραχίονα – χεριού), για την αρπαγή πληθώρας καθημερινών αντικειμένων σε δυναμικά περιβάλλοντα (ακόμη και υπό συνθήκες αβεβαιότητας σχετικά με τη θέση και το σχήμα των αντικειμένων).Προκειμένου να αποδείξουμε την αποδοτικότητα και λειτουργικότητα των προτεινόμενων μεθοδολογιών, εκτελέσαμε σειρά πειραμάτων με διαφορετικά ρομποτικά συστήματα, τόσο σε δυναμικά όσο και σε δομημένα περιβάλλοντα.