Haptični roboti

Visokošolski učitelji: Mihelj Matjaž
Sodelavci: Podobnik Janez

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• Vpis v drugi letnik študija.

Vsebina:

Uvod (definicija, značilnosti in uporaba haptičnih robotov), človeški faktor (haptične zaznave; motorični sistem; kognitivne sposobnosti), haptični roboti (kinestetični in taktilni vmesniki, kinematika, dinamika); haptično zaznavanje dotika (merjenje dotika v realnih ter zaznavanje dotika v navideznih okoljih, haptično modeliranje navideznega sveta), haptično prikazovanje dotika (prazen prostor, togi objekti, trenje, dinamika gibanja objektov), vodenje in stabilnost haptične interakcije (impedančno in admitančno vodenje, četveropolni model haptične interakcije, transparentnost in Z-širina, navidezna sklopitev, pasivnost sistema), teleoperacija, mikro/nanomanipulacija, rehabilitacijska robotika, biomedicinska robotika.

Cilji in kompetence:

Predmet obravnava uporabo robotov v tesnem stiku s človekom (z neposredno fizično interakcijo) za prenos kinestetičnih in taktilnih dražljajev med človekom in robotom. Analizira fizikalne osnove, tehnološke izzive ter možnosti in omejitve pri gradnji haptičnih robotov. Poudarek je na konceptih potrebnih za razumevanje človekovih odzivov na sintetično generirane haptične dražljaje (kinestetične in taktilne informacije). Pridobljeno znanje o haptičnih interakcijah v navideznih okoljih je razširjeno na teleoperacijske sisteme, rehabilitacijske in medicinske robote. Nanomanipulacija je analizirana kot specifičen primer uporabe haptičnega vmesnika. Praktična znanja študenti pridobijo v laboratoriju ob izvajanju interdisciplinarnih skupinskih projektov.

Predvideni študijski rezultati:

• Znanje in razumevanje delovanja haptičnih robotov; načrtovanje mehanizmov haptičnih robotov; vodenje in stabilnost robotov v stiku s človekom.
• Študenti bodo znali načrtovati naloge in sisteme, ki zahtevajo fizični kontakt med robotom in človekom, vključno s teleoperacijskimi sistemi.

Metode poučevanja in učenja:

Študenti imajo na voljo učbenik. Na predavanjih je poudarek na teoretičnih osnovah haptičnih robotov. Zaradi specifičnosti predmeta, se del predavanj izvaja s pomočjo multimedijskih predstavitev. Najnovejši dosežki s področja haptičnih robotov so predstavljeni v "video predavanjih". Praktične vaje potekajo v laboratoriju, ki je opremljen z večjim številom sodobnih haptičnih robotov. Študentje delajo v interdisciplinarnih projektnih skupinah, kjer se posamezen študent ukvarja z določenim problemom interakcije človek-robot.

• Semestrski projekti skupno pri predmetih
  • Haptični roboti
  • Robotski mehanizmi
• Posamezni ali skupinski projekti
• Zanimive aplikacije
• Povezave z drugimi inštitucijami (IJS, ALUO)
• Javne predstavitve projektov (KSEVT, ŠKUC)

Povzetki rezultatov študentskih projektov iz prejšnjih let

• Leto 13/14
• Leto 12/13
• Leto 11/12
• Leto 10/11
• Leto 09/10
• Leto 08/09

Gradiva

1. M. Mihelj: Haptični roboti, Založba FE in FRI, 2007.
2. M. Mihelj, J. Podobnik, Haptics for Virtual Reality and Teleoperation, Springer, 2012.
3. G. Burdea, P. Coiffet: Virtual Reality Technology, Wiley, 2003.
4. B. Siciliano, L. Villani: Robot Force Control, Kluwer Academic Publishers, 1999.