Dissertação

{pt_PT=Design and Implementation of a Contactless Master Interface for Telemanipulation Applications} {} EVALUATED

{pt=Ao analisar as atuais interfaces mestras para telemanipulação, conclui-se que ainda existem limitações relativamente a movimentos que o utilizador pode fazer, custo dos equipamentos e na interação sub-ótima entre usuário e robô. Ao abordar estes problemas, cada interface tem vantagens e desvantagens, mas nenhuma é versátil o suficiente para vários tipos de aplicações. O presente trabalho foca-se no desenvolvimento e validação de uma interface mestre de baixo custo, orientada para aplicações que não exigem feedback háptico e podem interpretar corretamente movimentos complexos das mãos. Quatro controladores Leap Motion são utilizados, permitindo um rastreamento constante das mãos em gesto de pinça, independentemente da sua pose. Os dados separados de cada controlador são primeiramente avaliados usando um Sistema de Inferência Fuzzy, que considera as condições de iluminação e a posição da mão, assim como as velocidades lineares e angulares. Em segundo lugar, um mecanismo de consenso é empregue para avaliar se os dados entre os quatro controladores são consistentes. A informação relativa à posição e orientação da palma das mãos dos quatro sensores é fundida aplicando um Filtro de Kalman. A distância da pinça é fundida considerando a orientação das mãos em relação a cada controlador, utilizando para isso os ângulos de Euler. Os resultados mostram que os mecanismos implementados e o design do layout são robustos o suficiente para obter consistentemente os dados de múltiplos movimentos. No entanto, o LeapMotion traseiro apresentou mais limitações para retomar o rastreamento das mãos quando ao utilizar um gesto de pinça. , en=When analysing the most up to date master interfaces for telemanipulation one concludes that are still limitations. These range from the input movements that the user is allowed to make, the high cost of some of these interfaces, or simply the sub-optimal interaction between user and robot. Each interface has its own pros and cons when addressing these issues, but none is versatile enough for multiple applications. The present work focuses on developing and validating a low-cost master interface oriented for applications that do not require haptic feedback and can correctly interpret complex hand movements. Four Leap Motion controllers are employed to enable a constant track of the hands while performing pinch-based gestures, regardless their pose. The separated data from each controller is first evaluated using a Fuzzy Inference System which considers lightning conditions and hand position, as well as linear and angular velocities. Secondly, a consensus mechanism is employed to evaluate if the data among the four controllers is consistent. The information relative to the position and orientation of the palm of the hands of the four sensors is fused using a Kalman Filter, and the pinch distance is combined by considering the orientation of the hands with respect to each controller, using the Euler angles. Results show that the implemented mechanisms and layout design are robust to consistently estimate the tracked data for a multitude of movements. However, the rear LeapMotion of the layout presented more limitations when retracking the hands for a pinch-based gestures. }
{pt=Telemanipulação, Interface Mestra, Leap Motion, Filtro Kalman, Sistema de Inferência Fuzzy, Movimento Livre, en=Telemanipulation, Master Interface, Leap Motion, Kalman Filter, Fuzzy Inference System, Unrestricted Motion.}

Junho 25, 2019, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Manuel Mateus Martins

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado