Virtual reality control system for industrial robot

Thumbnail Image

Files

master_Laaki_Heikki_2018.pdf (30.03 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2018-03-19

Department

Major/Subject

Mechatronics

Mcode

ENG25

Degree programme

Master’s Programme in Mechanical Engineering

Language

en

Pages

49

Series

Abstract

Virtual reality (VR) is a rising technology for creating previously unseen human machine interfaces. At the same time, general purpose robotic arms are becoming more common in various use cases. The goal of this thesis is to develop a prototype system, which enables controlling a robotic arm remotely utilizing VR technology. To limit the scope, the system is intended for future research in remote medical applications such as diagnosis and surgery. Furthermore, the system will be used especially for researching safety, security and network aspects. The developed prototype system comprises of a Universal Robots UR3 robotic arm and HTC Vive VR system. To study the functionality of the prototype system, two use cases are described and tested. In the first use case, the robotic arm is used to remotely pick up tools and move them on an operation table. In the second use case, the robotic arm is used for remote medical observations and diagnosis with a video feedback link. The conclusion is that a VR controlled robotic system definitely has potential in medical applications. Several possibilities are already studied in this thesis, but the system would need further improvement to reach the level of safe usability required for such critical applications. Moreover, this kind of control system appears to provide unexpected possibilities, such as continuous identification and training artificial intelligence robotic systems, but further research is required. The system is a holistic combination of mechanical engineering, mechatronics and computer science, which is a source of complexity as the tools, processes and software used in different engineering areas do not always fit together well.

Virtuaalitodellisuus (VR) on teknologia, jolla voidaan luoda ennennäkemättömiä rajapintoja koneiden ja ihmisten välille. Samanaikaisesti yleiskäyttöiset robottikäsivarret yleistyvät eri käyttötarkoituksissa. Työn tavoite on kehittää prototyyppijärjestelmä, jossa robottikäsivartta etäohjataan virtuaalitodellisuuden avulla. Prototyyppijärjestelmän käyttötarkoitus on uudenlaisten etänä tapahtuvien lääketieteellisten sovellusten tutkimus. Erityisesti tarkoitus on tutkia turvallisuuteen, tietoturvaan ja tietoverkkoihin liittyviä ongelmia ja ratkaisuja. Prototyyppijärjestelmä koostuu Universal Robots UR3 -robottikäsivarresta sekä HTC Vive -VR-järjestelmästä. Prototyyppijärjestelmän toimintaa tutkitaan kahden käyttötapauksen avulla. Ensimmäisessä käyttötapauksessa robotilla poimitaan ja liikutellaan työkaluja leikkauspöydällä etäohjatusti. Toisessa käyttötapauksessa robottia käytetään etädiagnoosiin ja lääketieteellisten mittausten tekemiseen videolinkin avulla. Työn tulos on, että virtuaalitodellisuuden avulla voidaan etäohjata robottikäsivartta intuitiivisesti ja että tällaisella järjestelmällä on mahdollisuuksia lääketieteellisissä sovelluksissa. Työssä tutkitaan useita erilaisia mahdollisuuksia, mutta järjestelmä ei vielä ole riittävän kehittynyt turvallisesti käytettäväksi tällaisissa kriittisissä sovelluksissa. Lisäksi järjestelmä näyttää mahdollistavan odottamattomia lisäominaisuuksia etäohjauksen lisäksi. Esimerkiksi jatkuva käyttäjän tunnistus ja keinoälyn opettaminen ovat mahdollisia jatkotutkimusaiheita. Kehitetty järjestelmä yhdistää konetekniikkaa, mekatroniikkaa ja tietojenkäsittelytiedettä, mikä osaltaan lisää järjestelmän monimutkaisuutta, sillä eri aloilla käytetyt menetelmät, ohjelmistot ja työkalut eivät sovi aina yhteen.

Description

Supervisor

Tammi, Kari

Thesis advisor

Miche, Yoan

Keywords

virtual reality, robotics, remote control, teleoperation, telesurgery

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201804031991

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG