Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI

Industrial environments are characterized as complex, unstructured, and crowded. The local perception of the robot is limited, having a big impact on its performance (e.g., operation speed, path replanning) and safety (e.g. unexpected elements crossing through the robot’s path or found after a turni...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Κατσαμπίρης Σαλγάδο, Κωνσταντίνος
Άλλοι συγγραφείς: Katsampiris Salgado, Konstantinos
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/16094
id nemertes-10889-16094
record_format dspace
spelling nemertes-10889-160942022-09-05T09:41:10Z Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI Επιτήρηση περιβάλλοντος συνεργασίας ανθρώπου - ρομπότ : εντοπισμός θέσης χειριστή και πρόβλεψη μελλοντικής τροχιάς κίνησης με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης Κατσαμπίρης Σαλγάδο, Κωνσταντίνος Katsampiris Salgado, Konstantinos Artificial Intelligence Robotics Workspace monitoring Automation Engineering Τεχνητή νοημοσύνη Ρομποτική Επίβλεψη χώρου εργασίας Αυτοματισμός Μηχανική Industrial environments are characterized as complex, unstructured, and crowded. The local perception of the robot is limited, having a big impact on its performance (e.g., operation speed, path replanning) and safety (e.g. unexpected elements crossing through the robot’s path or found after a turning). In the implementation of hybrid production systems, workspace sharing introduces mandatory and challenging safety aspects. Any place in which autonomous robots work with humans requires constant surveillance, to guarantee that no operator nearby is put in danger by the robot. It is important that monitoring applications ensure that the position of the robot with respect to humans is always known and with high accuracy and a fast update rate. What is more, for more human safety-centered and collision preventive robot motion strategy, the forecasting of the future human movement could be utilized by and integrated with the system’s motion planner increasing the safety potential of the overall system. In the present thesis, the integration of a workspace monitoring system is described that guarantees the safety of the operators and detects their position within a human-robot workspace, using a sensor network that consists of safety-certified devices for machinery safety and depth sensors. Finally, a prediction model is implemented based on neural networks, which can predict the future trajectory of the operator, exploiting data received from the sensor network. Το βιομηχανικό περιβάλλον χαρακτηρίζεται ως σύνθετα δομημένο με έντονο συνωστισμό. Η ικανότητα αντίληψης των ρομπότ σχετικά με τον περιβάλλοντα χώρο είναι περιορισμένη, έχοντας αρνητικό αντίκτυπο στην απόδοσή του ρομποτικού συστήματος (π.χ. ταχύτητα λειτουργίας, επανασχεδιασμός τροχιάς άκρου εργασίας) και στην ασφάλειά του (π.χ. απροσδόκητα στοιχεία που παρεμβάλλονται στην τροχιά του). Κατά την εφαρμογή υβριδικών συστημάτων παραγωγής, η κοινή χρήση χώρου εργασίας μεταξύ ανθρώπων και ρομπότ εισάγει υποχρεωτικά, πολλά απαιτητικά μέτρα ασφάλειας. Το περιβάλλον στο οποίο συνεργάζονται αυτόνομα ρομπότ με ανθρώπους απαιτεί συνεχή επιτήρηση, ώστε να διασφαλίζεται ότι κανένας χειριστής που βρίσκεται κοντά δεν τίθεται σε κίνδυνο. Είναι σημαντικό οι εφαρμογές παρακολούθησης να διασφαλίζουν ότι η θέση του ρομπότ σε σχέση με τον άνθρωπο είναι πάντα γνωστή, με υψηλή ακρίβεια και γρήγορο ρυθμό ενημέρωσης. Επιπλέον, για μια στρατηγική κίνησης ρομπότ με γνώμονα την ασφάλεια των χειριστών και την αποφυγή πιθανής σύγκρουσης, η πρόβλεψη της μελλοντικής ανθρώπινης κίνησης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και να ενσωματωθεί με το υπεύθυνο σύστημα για τον σχεδιασμό της τροχιάς του ρομπότ, αυξάνοντας την εν δυνάμει ασφάλεια του συνολικού συστήματος. Στην παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφεται η εφαρμογή ενός συστήματος παρακολούθησης χώρου εργασίας, που εγγυάται την ασφάλεια των χειριστών, σε ένα περιβάλλον συνεργασίας χειριστή και ρομπότ. Παρουσιάζεται επίσης η ενσωμάτωση ενός δικτύου αισθητήρων βάθους που στοχεύει στον εντοπισμό και την παρακολούθηση του χειριστή εντός του χώρου εργασίας κατά την παραγωγική διαδικασία. Τέλος, παρουσιάζεται η υλοποίηση ενός μοντέλου πρόβλεψης που αποτελείται από νευρωνικά δίκτυα και χρησιμοποιεί δεδομένα πραγματικού χρόνου, για να προβλέψει τη μελλοντική τροχιά του χειριστή στον χώρο εργασίας. 2022-03-17T08:50:52Z 2022-03-17T08:50:52Z 2022-03-16 http://hdl.handle.net/10889/16094 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Artificial Intelligence
Robotics
Workspace monitoring
Automation
Engineering
Τεχνητή νοημοσύνη
Ρομποτική
Επίβλεψη χώρου εργασίας
Αυτοματισμός
Μηχανική
spellingShingle Artificial Intelligence
Robotics
Workspace monitoring
Automation
Engineering
Τεχνητή νοημοσύνη
Ρομποτική
Επίβλεψη χώρου εργασίας
Αυτοματισμός
Μηχανική
Κατσαμπίρης Σαλγάδο, Κωνσταντίνος
Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI
description Industrial environments are characterized as complex, unstructured, and crowded. The local perception of the robot is limited, having a big impact on its performance (e.g., operation speed, path replanning) and safety (e.g. unexpected elements crossing through the robot’s path or found after a turning). In the implementation of hybrid production systems, workspace sharing introduces mandatory and challenging safety aspects. Any place in which autonomous robots work with humans requires constant surveillance, to guarantee that no operator nearby is put in danger by the robot. It is important that monitoring applications ensure that the position of the robot with respect to humans is always known and with high accuracy and a fast update rate. What is more, for more human safety-centered and collision preventive robot motion strategy, the forecasting of the future human movement could be utilized by and integrated with the system’s motion planner increasing the safety potential of the overall system. In the present thesis, the integration of a workspace monitoring system is described that guarantees the safety of the operators and detects their position within a human-robot workspace, using a sensor network that consists of safety-certified devices for machinery safety and depth sensors. Finally, a prediction model is implemented based on neural networks, which can predict the future trajectory of the operator, exploiting data received from the sensor network.
author2 Katsampiris Salgado, Konstantinos
author_facet Katsampiris Salgado, Konstantinos
Κατσαμπίρης Σαλγάδο, Κωνσταντίνος
author Κατσαμπίρης Σαλγάδο, Κωνσταντίνος
author_sort Κατσαμπίρης Σαλγάδο, Κωνσταντίνος
title Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI
title_short Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI
title_full Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI
title_fullStr Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI
title_full_unstemmed Workspace monitoring for HRC environments : operator position tracking and future trajectory prediction using AI
title_sort workspace monitoring for hrc environments : operator position tracking and future trajectory prediction using ai
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/16094
work_keys_str_mv AT katsampirēssalgadokōnstantinos workspacemonitoringforhrcenvironmentsoperatorpositiontrackingandfuturetrajectorypredictionusingai
AT katsampirēssalgadokōnstantinos epitērēsēperiballontossynergasiasanthrōpourompotentopismosthesēscheiristēkaiproblepsēmellontikēstrochiaskinēsēsmetēchrēsētechnētēsnoēmosynēs
_version_ 1771297191982268416