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Improvement of performances in bilateral teleoperation by using FPGA / Ishii, Ena in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 54 N°4 (Août 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°4 (Août 2007) . - 1876-1884 p. Titre : Improvement of performances in bilateral teleoperation by using FPGA Titre original : Amélioration des exécutions dans Teleoperation bilatéral en employant FPGA Type de document : texte imprimé Auteurs : Ishii, Ena, Auteur ; Nishi, Hiroaki, Auteur ; Ohnishi, Kouhei, Auteur Article en page(s) : 1876-1884 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Acceleration  control  Bilateral  teleoperation  Field-programmable  gate  array  (FPGA)  Floating-point  arithmetic  Haptica  Motion  control  Commande  d'accélérationTéléopération  bilatérale  Rangée  de  porte  programmable  de  champ  Arithmétique  de  virgule  flottante  Haptique  Commande  de  mouvement Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Bilateral teleoperation has been needed in many areas, such as space activities, work on an atomic power plant, minimally invasive surgery, etc. In bilateral teleoperation, transfer of keen tactile sense, which is as if the operator directly touches the environment, is required. Sensing of wide-frequency-bandwidth force information is required in achieving the transferring of a keen tactile sensation. A bilateral controller based on acceleration control with disturbance observers is available to achieve transfer of a keen tactile sensation. In this bilateral controller, the frequency bandwidth of sensed force is determined by the cutoff frequency of a low-pass filter used in the disturbance observer. The cutoff frequency is in inverse proportion to a sampling period. Therefore, shortening of the sampling period improves performance of bilateral teleoperation. In this paper, a bilateral-teleoperation system using a field-programmable gate array (FPGA) is introduced. The FPGA is an large scale integration where a user can design its internal logic. When the motion controller is implemented on an FPGA, it operates faster than that implemented in a personal computer with a real-time operating system. The sampling period is shortened from 100 to 10 $muhbox{s}$ by using an FPGA. The implemented controller is evaluated by experiments. Le teleoperation bilatéral a été nécessaire dans beaucoup de secteurs, tels que des activités de l'espace, travaillent à une usine de puissance atomique, d'une façon minimum à une chirurgie invahissante, etc. Dans le teleoperation bilatéral, le transfert du sens tactile vif, qui est comme si l'opérateur touche directement l'environnement, est exigé. La sensation d'information détaillée de force de largeur de bande de fréquence est exigée en réalisant le transfert d'une sensation tactile vive. Un contrôleur bilatéral basé sur la commande d'accélération avec des observateurs de perturbation est disponible pour réaliser le transfert d'une sensation tactile vive. Dans ce contrôleur bilatéral, la largeur de bande de fréquence de la force sentie est déterminée par la fréquence de coupure d'un filtre passe-bas utilisé dans l'observateur de perturbation. La fréquence de coupure est dans la proportion inverse avec une période de prélèvement. Par conséquent, le raccourcissement de la période de prélèvement améliore l'exécution du teleoperation bilatéral. En cet article, un système bilatéral de teleoperation employant une rangée de porte programmable de champ (FPGA) est présenté. Le FPGA est une intégration à grande échelle où un utilisateur peut concevoir sa logique interne. Quand le contrôleur de mouvement est mis en application sur un FPGA, il fonctionne plus rapidement que cela mis en application dans un PC avec un logiciel d'exploitation en temps réel. La période de prélèvement se raccourcit de 100 à 10 $muhbox {s} $ en employant un FPGA. Le contrôleur mis en application est évalué par des expériences. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Télécommande En ligne : ishii@sum.sd.keio.ac.jp, west@sd.keio.ac.jp, ohnishi@sd.keio.ac.jp [article] Improvement of performances in bilateral teleoperation by using FPGA = Amélioration des exécutions dans Teleoperation bilatéral en employant FPGA [texte imprimé] / Ishii, Ena, Auteur ; Nishi, Hiroaki, Auteur ; Ohnishi, Kouhei, Auteur . - 1876-1884 p. Electronique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°4 (Août 2007) . - 1876-1884 p. Mots-clés : Acceleration  control  Bilateral  teleoperation  Field-programmable  gate  array  (FPGA)  Floating-point  arithmetic  Haptica  Motion  control  Commande  d'accélérationTéléopération  bilatérale  Rangée  de  porte  programmable  de  champ  Arithmétique  de  virgule  flottante  Haptique  Commande  de  mouvement Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Bilateral teleoperation has been needed in many areas, such as space activities, work on an atomic power plant, minimally invasive surgery, etc. In bilateral teleoperation, transfer of keen tactile sense, which is as if the operator directly touches the environment, is required. Sensing of wide-frequency-bandwidth force information is required in achieving the transferring of a keen tactile sensation. A bilateral controller based on acceleration control with disturbance observers is available to achieve transfer of a keen tactile sensation. In this bilateral controller, the frequency bandwidth of sensed force is determined by the cutoff frequency of a low-pass filter used in the disturbance observer. The cutoff frequency is in inverse proportion to a sampling period. Therefore, shortening of the sampling period improves performance of bilateral teleoperation. In this paper, a bilateral-teleoperation system using a field-programmable gate array (FPGA) is introduced. The FPGA is an large scale integration where a user can design its internal logic. When the motion controller is implemented on an FPGA, it operates faster than that implemented in a personal computer with a real-time operating system. The sampling period is shortened from 100 to 10 $muhbox{s}$ by using an FPGA. The implemented controller is evaluated by experiments. Le teleoperation bilatéral a été nécessaire dans beaucoup de secteurs, tels que des activités de l'espace, travaillent à une usine de puissance atomique, d'une façon minimum à une chirurgie invahissante, etc. Dans le teleoperation bilatéral, le transfert du sens tactile vif, qui est comme si l'opérateur touche directement l'environnement, est exigé. La sensation d'information détaillée de force de largeur de bande de fréquence est exigée en réalisant le transfert d'une sensation tactile vive. Un contrôleur bilatéral basé sur la commande d'accélération avec des observateurs de perturbation est disponible pour réaliser le transfert d'une sensation tactile vive. Dans ce contrôleur bilatéral, la largeur de bande de fréquence de la force sentie est déterminée par la fréquence de coupure d'un filtre passe-bas utilisé dans l'observateur de perturbation. La fréquence de coupure est dans la proportion inverse avec une période de prélèvement. Par conséquent, le raccourcissement de la période de prélèvement améliore l'exécution du teleoperation bilatéral. En cet article, un système bilatéral de teleoperation employant une rangée de porte programmable de champ (FPGA) est présenté. Le FPGA est une intégration à grande échelle où un utilisateur peut concevoir sa logique interne. Quand le contrôleur de mouvement est mis en application sur un FPGA, il fonctionne plus rapidement que cela mis en application dans un PC avec un logiciel d'exploitation en temps réel. La période de prélèvement se raccourcit de 100 à 10 $muhbox {s} $ en employant un FPGA. Le contrôleur mis en application est évalué par des expériences. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Télécommande En ligne : ishii@sum.sd.keio.ac.jp, west@sd.keio.ac.jp, ohnishi@sd.keio.ac.jp