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Commanding Grasping Robot through Virtual Reality and Simulated Wrenches

Informazioni tesi

  Autore: Giulio Campagna
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2019-20
  Università: Università degli Studi di Siena
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Computer and Automation Engineering - Robotics and Automation
  Relatore: Domenico Prattichizzo
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 80

Nowadays, the need to manipulate objects in hostile environments, through natural movements of the human's body, has led to the development of several teleoperation interfaces.
Nevertheless, during the teleoperation of the robot, the direct vision of the environment and of the robot through the camera involves non-ergonomic user behaviors and occlusion problems.
In this work, it is proposed a novel method for teleoperation, combining grasping theory and virtual reality.
To overcome the problems of occlusions, a new experimental teleoperation setup is designed, a continuous exchange of information between the human hand, the virtual kinematic hand model and the robotic manipulator is provided. An interactive virtual grasping system is proposed, and the gathered data will be forwarded to the manipulator in the real world to replicate the grasping of the objects. The user will perceive force stimuli coming from the virtual environment through wearable haptic devices.
It is reported a review of previous investigations, which serve as a foundation for this work; then the different motion capture (Mocap) systems used to track the user's hand and finally, the control of the robot.
Experimental results con firmed the capability of the proposed approach through the execution of several tasks of grasping and manipulation of the objects. This project is part of a greater research work named Green Robot that includes the final masking of the robot to avoid occlusion issues.

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  Autore: Giulio Campagna
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2019-20
  Università: Università degli Studi di Siena
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Computer and Automation Engineering - Robotics and Automation
  Relatore: Domenico Prattichizzo
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 80

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Chapter 1 Introduction Literature proposes a multitude of studies involving the use of robots for teleoper- ation in industrial and medical applications. Recent studies propose the manipulation of objects through multi-agent interaction on the same object through miniaturized tac- tile devices [1, 2]. These solutions rise to technological development aimed at providing technical and scientic advancement in the eld of remote manipulation [3]. Despite the numerous recent developments, the robot teleoperation still requires a direct vision of the environment, through cameras, in which the robotic part provides occlusion and operational problems (e.g time delay, high cognitive burden to control the robot [53]) which aect many applications in both medical and industrial elds [4,5]. In this study is proposed a dierent strategy by introducing an innovative experimental setting aimed to overcome the cited problems. More in detail, a new experimental system is proposed to create a more suitable virtual- to-real environment interconnection in order to eciently support the communication of the data from the real part, where the robot agent operates, to the virtual one monitored by the user. The real environment is approximated with a completely virtual one. In this hypothesis, several physical models can be manipulated by a robotic system with which they can interact through preset mathematical models. However, the virtual counterpart, replicates the information necessary for the user to view and control the physical parts and the robot. The operator himself interacts towards the real environment through the information provided from the virtual environment where the robotic part is omitted by design, in order to minimize the occlusion and visual issues. 1.1 The Development of the Project Virtual reality provides the possibility to receive a visual feedback and allows the user to train with the surrounding environment. However, challenges are still present due to the dierence between the poor quality and quantity of haptic sensation obtained through virtual interaction and the full sensation obtained through physical interaction [11]. The human can perceive in the physical world more properties such as stiness, rough- ness, temperature of the objects, or deformation of objects. Discrepancies regarding the perception of the physics could lead to wrong decisions from the user side. To grasp virtual objects is considered one of the most complex tasks in Virtual Reality 1

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