タスク優先度に基づく水中ロボット-マニピュレータシステムの統一共有制御アーキテクチャ

Zhangpeng TU ,  

Yuanchao ZHU ,  

Xin WU ,  

Canjun YANG ,  

Abstract

非構造化の水中環境において、水中ロボット-マニピュレータシステム(UVMS)の自律運転は挑戦的です。遠隔操作だけで水中航行器と水中マニピュレータを同時に制御することは、作業者にとって大きな認知的および身体的負担をもたらします。本文では、作業者の負担を軽減するために、分離共有制御(DSC)と相互共有制御(ISC)を融合した統一共有制御(USC)アーキテクチャを提案しています。DSCベースのタスク優先度分割により、機械全体のタスクを制約、操作、姿勢最適化サブタスクに分解します。ロボットシステムは自律的に衝突を回避し、ユーザーの視覚的好みに基づいて姿勢を調整します。触覚フィードバックを操作タスクの相互共有制御に統合して人間との協力を強化し、機械全体制御を通じてそれをUVMSの操作タスクにシームレスに統合します。シミュレーションとプール実験により、この方法の実行可能性を検証します。手動制御と比較して、シミュレーションでのタスク完了時間が17.50%減少し、操作入力の長さが25.00%減少し、認知負荷が35.53%減少します。対応するプール実験では、それぞれ22.73%、40.00%、および29.91%減少します。主観的測定結果は、この方法が効果的に操作者の作業負荷を低減できることを示しています。

Keywords

統一共有制御; 水中ロボット-マニピュレータシステム; 人間とロボットの相互作用; タスク優先度

READ MORE