A new control architecture for physical human-robot interaction based on haptic communication

Yakın gelecekte ev, hastane, fabrika gibi çeşitli ortamlarda, insanların ve robotların birlikte fiziksel işbirliğine dayalı işler yapması beklenmektedir. Fiziksel insan-robot etkileşimi alanındaki önemli araştırma konularından birisi, insanlar ve robotlar arasında dokunma duyusu odaklı iletişimi doğal şekilde sağlayabilecek sistemler geliştirmektir. İnsan-robot fiziksel etkileşimi üzerine araştırmalar yapılmıştır, fakat bu çalışmalar hem sınırlı sayıdadır hem de bu sistemlerdeki etkileşim insan-insan etkileşimine kıyasla hala yapay kalmaktadır. Örneğin, iki insan bir masayı taşırken sezgisel olarak birbirlerinin ne yapmak istediklerini, amaçlarını algılayıp, bu algılara, masanın durumuna ve birbirlerine masa aracılığı ile transfer ettikleri kuvvet bilgilerine dayanarak yük paylaşımını ve rol dağılımını rahatlıkla yapabilirler. Ayrıca, kısıtlı ortamlarda, aralarında oluşan anlaşmazlıkları yine kuvvet etkileşimleri üzerinden çözümlerler. İki insan, fiziksel etkileşim gerektiren işleri, sezgilerini kullanarak hem planlayabilip hem de rahatlıkla yerine getirebilmesine rağmen, maalesef piyasada aynı işleri bizlerle beraber, benzer şekillerde yapabilecek robotlar bulunmamaktadır. Bu tez çalışmasında, fiziksel etkileşim gerektiren bir görevi, bir insan ile ortaklaşa çalışarak yerine getirebilecek bir robot için yeni bir kontrol yapısı öneriyoruz. Bu kontrol sistemi a) görevin yapılması sırasında insanın anlık niyetini, kuvvet etkileşimlerini kullanarak, bulanık kontrol mantığı ile tespit etmeyi, b) robotun göreve olan katkısını empedansı ayarlanabilir bir kontrolcü kullanarak belirlemeyi ve c) insan ile robot arasındaki oluşan anlaşmazlıkları, birbirlerine zıt, iç kuvvetleri minimize ederek çözümlemeyi, amaçlamaktadır.