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Induced Master Motion in Force-Reflecting Teleoperation / Kuchenbecker, Katherine J. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 128 N°4 (Decembre 2006) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N°4 (Decembre 2006) . - 800-810 p. Titre : Induced Master Motion in Force-Reflecting Teleoperation Titre original : Mouvement Principal Induit en Vigueur Reflétant Téléopération Type de document : texte imprimé Auteurs : Kuchenbecker, Katherine J., Auteur ; Niemeyer, Günter, Auteur Article en page(s) : 800-810 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Télérobotique  Rétroaction  Instabilité  Boucle  d'vertissement  Téléopération  Reflexion  stable  Inertie  Modèle  non-linéaire  Stabilité Index. décimale : 629.8 Résumé : Telerobotic systems have persistently struggled to provide users with realistic force feedback; high-frequency contact transients convey important information about the remote environment but are typically attenuated to avoid the contact instability they incite. This undesirable behavior can be traced to high-frequency induced master motion, movement of the master device that is caused by force feedback rather than user intention. Such motion is interpreted as a position command to the slave, closing an internal control loop that is unstable under high gain. This paper examines the phenomenon of induced master motion in position-force teleoperation, presenting a new approach for achieving stable, high-gain force reflection using model-based cancellation. Requirements for the model of the induced motion dynamics and methods for its characterization are described, focusing on successive isolation of inertial and connecting elements. The sixth-order nonlinear model obtained for a one-degree-of-freedom user-master system is validated and then tested in a cancellation controller. Canceling high-frequency induced master motion during teleoperation is shown to improve the stability of impacts, allowing significantly higher force reflection levels and a more authentic user experience. Les systèmes de Telerobotic ont constamment lutté pour fournir à des utilisateurs la rétroaction réaliste de force ; les coupures à haute fréquence de contact donnent des informations importantes sur l'environnement à distance mais sont typiquement atténuées pour éviter l'instabilité de contact qu'elles incitent. Ce comportement indésirable peut être tracé au mouvement principal induit par haute fréquence, mouvement du dispositif principal qui est provoqué par rétroaction de force plutôt qu'intention d'utilisateur. Un tel mouvement est interprété comme commande de position au slave, fermeture une boucle d'avertissement interne qui est instable sous le gain élevé. Cet article examine le phénomène du mouvement principal induit en position teleoperation de force, présentant une nouvelle approche pour réaliser la réflexion stable et à gain élevé de force en utilisant l'annulation basée par modèle. Des conditions pour le modèle de la dynamique induite de mouvement et les méthodes pour sa caractérisation sont décrites, se concentrant sur l'isolement successif des éléments à inertie et se reliants. Le modèle non-linéaire du sixième ordre obtenu pour un un degré de système de maître d'utilisateur de liberté est validé et puis examiné dans un contrôleur d'annulation. L'annulation du mouvement principal induit par haute fréquence pendant le teleoperation est montrée pour améliorer la stabilité des impacts, permettant des niveaux sensiblement plus élevés de réflexion de force et une expérience plus authentique d'utilisateur. En ligne : katherin@stanfordalumni.org, gunter.niemeyer@stanford.edu [article] Induced Master Motion in Force-Reflecting Teleoperation = Mouvement Principal Induit en Vigueur Reflétant Téléopération [texte imprimé] / Kuchenbecker, Katherine J., Auteur ; Niemeyer, Günter, Auteur . - 800-810 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N°4 (Decembre 2006) . - 800-810 p. Mots-clés : Télérobotique  Rétroaction  Instabilité  Boucle  d'vertissement  Téléopération  Reflexion  stable  Inertie  Modèle  non-linéaire  Stabilité Index. décimale : 629.8 Résumé : Telerobotic systems have persistently struggled to provide users with realistic force feedback; high-frequency contact transients convey important information about the remote environment but are typically attenuated to avoid the contact instability they incite. This undesirable behavior can be traced to high-frequency induced master motion, movement of the master device that is caused by force feedback rather than user intention. Such motion is interpreted as a position command to the slave, closing an internal control loop that is unstable under high gain. This paper examines the phenomenon of induced master motion in position-force teleoperation, presenting a new approach for achieving stable, high-gain force reflection using model-based cancellation. Requirements for the model of the induced motion dynamics and methods for its characterization are described, focusing on successive isolation of inertial and connecting elements. The sixth-order nonlinear model obtained for a one-degree-of-freedom user-master system is validated and then tested in a cancellation controller. Canceling high-frequency induced master motion during teleoperation is shown to improve the stability of impacts, allowing significantly higher force reflection levels and a more authentic user experience. Les systèmes de Telerobotic ont constamment lutté pour fournir à des utilisateurs la rétroaction réaliste de force ; les coupures à haute fréquence de contact donnent des informations importantes sur l'environnement à distance mais sont typiquement atténuées pour éviter l'instabilité de contact qu'elles incitent. Ce comportement indésirable peut être tracé au mouvement principal induit par haute fréquence, mouvement du dispositif principal qui est provoqué par rétroaction de force plutôt qu'intention d'utilisateur. Un tel mouvement est interprété comme commande de position au slave, fermeture une boucle d'avertissement interne qui est instable sous le gain élevé. Cet article examine le phénomène du mouvement principal induit en position teleoperation de force, présentant une nouvelle approche pour réaliser la réflexion stable et à gain élevé de force en utilisant l'annulation basée par modèle. Des conditions pour le modèle de la dynamique induite de mouvement et les méthodes pour sa caractérisation sont décrites, se concentrant sur l'isolement successif des éléments à inertie et se reliants. Le modèle non-linéaire du sixième ordre obtenu pour un un degré de système de maître d'utilisateur de liberté est validé et puis examiné dans un contrôleur d'annulation. L'annulation du mouvement principal induit par haute fréquence pendant le teleoperation est montrée pour améliorer la stabilité des impacts, permettant des niveaux sensiblement plus élevés de réflexion de force et une expérience plus authentique d'utilisateur. En ligne : katherin@stanfordalumni.org, gunter.niemeyer@stanford.edu