Σχεδιασμός σε πραγματικό χρόνο της τροχιάς ρομπότ για αποφυγη σύγκρουσης με τον άνθρωπο κατά τη συνεργασία τους σε περιβάλον εικονικής πραγματικότητας

Πλευριτάκης, Εμμανουήλ; Plevritakis, Emmanouil

dc.contributor.author	Πλευριτάκης, Εμμανουήλ	el
dc.contributor.author	Plevritakis, Emmanouil	en
dc.date.accessioned	2020-12-03T17:42:59Z
dc.date.available	2020-12-03T17:42:59Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52220
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19918
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Συστήματα Αυτοματισμού”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Εικονική πραγματικότητα	el
dc.subject	Ρομποτικός βραχίονας Staubli RX90
dc.subject	Μέθοδος γραμμικής παλινδρόμηση
dc.subject	Μέθοδος RRT
dc.subject	Rapidly exploring Random Tree (RRT)	en
dc.title	Σχεδιασμός σε πραγματικό χρόνο της τροχιάς ρομπότ για αποφυγη σύγκρουσης με τον άνθρωπο κατά τη συνεργασία τους σε περιβάλον εικονικής πραγματικότητας	el
dc.contributor.department	Manufacturing Technology Section	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Engineering	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-09-09
heal.abstract	Στα σύγχρονα βιομηχνικά συστήματα κατεργασιών, ο βαθμός αυτοματοποιησής τους έχει αυξηθεί δραματικά με τη βοήθεια των ρομποτικών συστημάτων και των υπολογιστών. Ταυτόχρονα, ο ρόλος του ανθρώπου σε αυτά τα συστήματα έχει γίνει λιγότερο επεμβατικός λόγω του αυξημένου κινδύνου ατυχήματος. Εκτός από τις απαιτήσεις για ακρίβεια και ταχύτητα κατεργασίας, σε ορισμένες κατεργασίες είναι απαραίτητη η ύπαρξη υψηλής επιδεξιότητας, κάτι που διαθέτει ο άνθρωπος. Γι' αυτό το λόγο, τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στα συνεργατικά ρομπότ, στα ρομποτικά κύτταρα τα οποία έχουν κοινό χώρο εργασίας με τον άνθρωπο και τις μεθόδους ασφαλούς συνεργασίας ανθρώπου-ρομπότ. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, εφαρμόζονται, εντός ενός εικονικού περιβάλλοντος, δύο μέθοδοι ασφαλούς συνεργασίας που αφορούν το δυναμικό προγραμματισμό της τροχιάς του ρομπότ για αποφυγή πιθανής σύγκρουσης με τον άνθρωπο. Σε αυτό το εικονικό σενάριο στρώσης ανθρακοϋφάσματος σε καλούπι, ο άνθρωπος και το ρομπότ (ένας ρομποτικός βραχίονας Staubli RX90L) έχουν κοινό χώρο εργασίας. Η πρώτη μέθοδος ονομάζεται 'Rapidly exploring Random Tree - RRT' η οποία βασίζεται στην δημιουργία τυχαίων κόμβων και την ένωσή τους για δημιουργία μιας διαδρομής και η δεύτερη μέθοδος είναι ένας απλός αλγόριθμος μηχανικής μάθησης με γραμμικό μοντέλο υπολογισμένο με τη μέθοδο γραμμικής παλινδρόμησης από δεδομένα εκπαίδευσης που ελήφθησαν με χειροκίνητο τρόπο. Οι δυο μέθοδοι συγκρίνονται ως προς την ταχύτητα αποφυγής του ανθρώπου και την ασφάλειά τους (αριθμός συγκρούσεων). Οι δοκιμές έγιναν εντός ενός εικονικού περιβάλλοντος που δημιουργήθηκε σε Unity3D με χρήση εργαλείων εικονικής πραγματικότητας (κάσκα Oculus DK2 και οπτικός αισθητήρας Kinect v2). Στα αποτελέσματα των δοκιμών των μεθόδων φάνηκε η ασφάλεια του αλγορίθμου RRT έναντι της τεχνικής μηχανικής μάθησης με τη δεύτερη να είναι γρηγορότερη. Η παρούσα εργασία θεωρείται φυσική συνέχεια προηγούμενων διπλωματικών εργασειών (αντίστροφο κινηματικό μοντέλο του ρομπότ και η μέθοδος RRT) και διδακτορικής διατριβής (εικονικό περιβάλλον). (el)	el
heal.abstract	Recent years, great progress has been made in robotic systems, improving their accuracy andspeed. At the same time, human workers are having a more supervisory role. Shared workspacebetween humans and robots is considered too risky.However, the need for increased dexterity has made research shift towards safe collaborationbetween humans and robots. By introducing robots into the same working cell as humans, the ad-vantages of both humans and robots can be utilized. Robots can handle high precision tasks as wellas heavy lifting while the human workers can work on tasks that require flexibility and dexterity.If a worker is to collaborate with a robot it is important to have safety strategies implemented toensure the safety of the worker.In this work, a virtual reality environment is utilized to test obstacle avoidance methods. Thesemethods, along with more proactive techniques, are used as a safety strategy against collisionswhich would result in severe injuries in a real scenario. A VR environment is a great way totest such techniques without the risk of potential real collisions. The obstacle avoidance methodsimplemented are ’Rapidly exploring Random Tree’ (RRT) which is a node based algorithm thatrandomly generates nodes that belong in the workspace and connects them to create the pathand a simple machine learning based algorithm that utilizes a linear model, trained using linearregression. The training data for the training algorithm were gathered manually. These methodsare tested by measuring the number of collisions and the time they take to avoid the human as wellas the total time of the scenario.The tests show a difference in safety between the two methods. The RRT algorithm is provento be a lot safer but slower than the machine-learning based technique. This shows the compromisebetween the two methods.	el
heal.advisorName	Βοσνιάκος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γκίννης, Αλέξανδρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	65 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false