Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. 2019; 25(2): 188-198 | DOI: 10.5505/pajes.2018.83584

Providing the human-robot interaction with biomimetic approach

Gökhan Gelen, Sinan Özcan
Bursa Technical University, Faculty of Eng. and Nat. Sci. Department of Mechatronics Eng. Bursa

In this work, a biomimetic approach to provide human-robot interaction by mimicking the motion of human arm and fingers is presented. The movement of an industrial robot is performed by human arm movement in same direction and the control of gripper is also performed by hand movements. For the movement of robot, as a first step, a kinematic model is obtained to give the position of the human hand to the point determined as the origin point in the waist line. In the modelling, the human arm is considered as three limp that are forearm, biceps and shoulder. The rotational angles are obtained from sensors placed in the shoulder, biceps, and forearm, are used in the mathematical model with limb lengths. Rotation kinematics and kinematics matrices are used in these calculations. For the gripper control, a MYO armband with EMG sensors is used. With this EMG sensor on the armband, finger movements are detected from the arm muscles and the pneumatic gripper was controlled in the direction of these movements. A 6-axis robot arm is used in the applications. The calculated position data and the gripper information are transferred to the robot controller via the TCP / IP protocol over Ethernet. A code that provides reaching of robot to calculated position and control the gripper is created and transferred to robot. In the tests, it has been observed that the industrial robot has been successfully controlled by human arm and hand movements

Keywords: Industrial robots, Biyomimetic Control, Rotation and Motion Kinematics, gripper control, Human-robot interaction

---

Ýnsan- robot etkileþiminin biyomimetik yaklaþýmla saðlanmasý

Gökhan Gelen, Sinan Özcan
Bursa Teknik Üniversitesi, Müh. ve Doða Bil. Fakültesi, Mekatronik Mühendisliði Bölümü, Bursa

Bu çalýþmada, insan kol ve el hareketlerinin taklit edilmesiyle insan-robot etkileþimini saðlayan biyomimetik bir yaklaþým sunulmuþtur. Ýnsan kol hareketleriyle robotun ayný doðrultuda hareket etmesi saðlanmýþ ve el hareketleri ile de robot tutucusunun kontrolü saðlanmýþtýr. Robot hareketi için; ilk olarak insan elinin, bel hizasýnda orijin noktasý olarak belirlenen noktaya olan konumunu verecek kinematik model oluþturulmuþtur. Modellemede, insan kolu, ön kol, pazý ve omuz olmak üzere üç ayrý uzuv olarak incelenmiþtir. Omuza, pazýya ve ön kola yerleþtirilen algýlayýcýlar ile dönüþ açýsý bilgileri elde edilmiþ ve uzuv uzunluklarý ile birlikte matematiksel modelde kullanýlmýþtýr. Bu hesaplamalarda rotasyon kinematiði ve hareket kinematiði matrisleri kullanýlmýþtýr. Tutucu kontrolü için ise bünyesinde EMG sensörleri bulunduran MYO kol bandý kullanýlmýþtýr. Bu kol bandý üzerindeki EMG sensörleri ile kol kaslarýndan parmak hareketleri algýlatýlmýþtýr ve bu hareketler doðrultusunda pnömatik tutucu kontrol edilmiþtir. Uygulamalarda 6-eksen robot kolu kullanýlmýþtýr. Hesaplanan konum verileri ve tutucu bilgisi ethernet üzerinden TCP/IP protokolü ile robot denetleyicisine aktarýlmaktadýr. Robotun hesaplanan konuma gitmesini ve tutucu kontrolünü saðlayan kod oluþturularak robota aktarýlmýþtýr. Yapýlan testlerde, endüstriyel robotun insan kol ve el hareketleri ile baþarýlý biçimde kontrol edildiði gözlemlenmiþtir.

Anahtar Kelimeler: Endüstriyel robotlar, biyomimetik kontrol, rotasyon ve hareket kinematiði, tutucu kontrolü, insan-robot etkileþimi.

---