Design and Implementation of Electronic Architecture for Cloud Robotics and Human-Robot-Environment Interaction Strategy Applied to SmartWalker

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dc.contributor.advisor1Frizera Neto, Anselmo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000206873967
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8928890008799265
dc.contributor.authorRocha Júnior, Joelson de Carvalho
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-5052-6727
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7903299616928403
dc.contributor.referee1Alsina, Pablo Javier
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2882-5237
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3653597363789712
dc.contributor.referee2Diaz, Camilo Arturo Rodriguez
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000196575076
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2410092083336272
dc.contributor.referee3Mello, Ricardo Carminati de
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000304204273
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1569638571582691
dc.date.accessioned2024-05-30T00:52:48Z
dc.date.available2024-05-30T00:52:48Z
dc.date.issued2021-12-13
dc.description.abstractTechniques for Human-Robot-Environment Interaction allow sharing control between assistive devices, such as smart walkers, and its users by taking into account the human motion intention and dynamic environments composed of objects and people. Smart Walkers are service robots equipped with a series of sensors and actuators to provide locomotion assistance to impaired people. The complexity in the algorithms to process all the sensors data push researchers to study and explore concepts of cloud computing, called cloud robotic paradigms, in such platforms. This dissertation presents the design and development of an electronic architecture for cloud robotics applied to Smart Walker. Through this implementation, the robotic device, from now called UFES CloudWalker, is capable of acquiring and transferring data to a robust virtual machine which process and convert them in to control signals to the robot actuators. This Master’s Thesis presents a study of smart walkers as assistive devices, as well as, control interaction strategies between the human, the robotic device and the environment. Moreover, we developed a robot environment interaction strategy which was evaluated in simulation and validated in real environment. The results showed the reliability of this strategy and boosted the development of a Human-Robot-Environment Interaction strategy in the same robotic device by adding information of the user’s legs. Finally, we validated this strategy in real environment with static and dynamic obstacles. The results show that the UFES CloudWalker adapts its behaviour accordingly changes in the environment and the user motion intentions.
dc.description.resumoTécnicas para interação Humano-Robô-Ambiente permitem compartilhar o controle entre dispositivos assistivos, como andadores inteligentes, e seus usuários, levando em consideração a intenção de movimento humana e ambientes dinâmicos compostos por objetos e pessoas. Andadores inteligentes são robôs de serviço equipados com uma série de sensores e aturadores e têm finalidade de promover assistência à locomoção para pessoas com alguma limitação de movimento. A complexidade dos algoritmos utilizados para processar todos os dados aquisitados através dos sensores impulsionou pesquisadores a estudarem e explorarem conceitos de computação em nuvem, conhecidos como paradigmas de robótica em nuvem. Esta dissertação apresenta a modelagem e o devenvolvimento de uma arquitetura eletrônica para robótica em nuvem aplicada a um andador robótico. Através desta, o dispositivo robótico, chamado de UFES CloudWalker de agora em diante, é capaz de aquisitar e transferir dados para uma máquina virtual robusta que processa e converte-os em sinais de controle para os atuadores do robô. Esta dissertação de mestrado também apresenta um estudo dos andadores como dispositivos assistivos, bem como, estratégias de controle baseadas na interação entre humano, dispositivo robótico e ambiente. Mais a frente, desenvolvemos uma estratégia de interação robô-ambiente que foi avaliada em simulação e validada em ambiente real. Os resultados obtidos mostraram a confiabilidade dessa estratégia e nos levaram ao desenvolvimento de uma estratégia de interação humano-robô-ambiente no mesmo robô, através da detecção e rastreio das pernas do usuário. Finalmente, nós validamos esta estratégia no mundo real com obstáculos dinâmicos e estáticos. Os resultados mostram que o UFES CloudWalker é capaz de se adaptar às mudanças realizadas no ambiente e às intenções de movimento do usuário.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15626
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectInteração Humano-robô-Ambiente
dc.subjectdispositivos assistivos
dc.subjectUFES CloudWalker
dc.subjectandadores inteligentes
dc.subjectrobótica em nuvem
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleDesign and Implementation of Electronic Architecture for Cloud Robotics and Human-Robot-Environment Interaction Strategy Applied to SmartWalker
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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