11 research outputs found

    Deploying OWL ontologies for semantic mediation of mixed-reality interactions for human–robot collaborative assembly

    Get PDF
    For effective human–robot collaborative assembly, it is paramount to view both robots and humans as autonomous entities in that they can communicate, undertake different roles, and not be bound to pre-planned routines and task sequences. However, with very few exceptions, most of recent research assumes static pre-defined roles during collaboration with centralised architectures devoid of runtime communication that can influence task responsibility and execution. Furthermore, from an information system standpoint, they lack the self-organisation needed to cope with today’s manufacturing landscape that is characterised by product variants. Therefore, this study presents collaborative agents for manufacturing ontology (CAMO), which is an information model based on description logic that maintains a self-organising team network between collaborating human–robot multi-agent system (MAS). CAMO is implemented using the Web Ontology Language (OWL). It models popular notions of net systems and represents the agent, manufacturing, and interaction contexts that accommodate generalisability to different assemblies and agent capabilities. As a novel element, a dynamic consensus-driven collaboration based on parametric validation of semantic representations of agent capabilities via runtime dynamic communication is presented. CAMO is instantiated as agent beliefs in a framework that benefits from real-time dynamic communication with the assembly design environment and incorporates a mixed-reality environment for use by the operator. The employment of web technologies to project scalable notions of intentions via mixed reality is discussed for its novelty from a technology standpoint and as an intention projection mechanism. A case study with a real diesel engine assembly provides appreciable results and demonstrates the feasibility of CAMO and the framework.Peer reviewe

    A Design Science Research Approach to Architecting and Developing Information Systems for Collaborative Manufacturing : A Case for Human-Robot Collaboration

    Get PDF
    Konseptointi- ja suunnitteluvaiheessa sekä valmistuksen, käytön ja kehitysprosessin aikana syntyy tietoa, jonka hyödyntämisessä on valtavaa potentiaalia liike-elämän ja tuotantoprosessien muuttamiseen. Neljännen teollisen vallankumouksen ytimessä oleva digitaalinen muutos tunnistaa tämän painottaen erityisesti tämän tiedon yhdistämistä toimintojen ja järjestelmien tukemiseksi läpi tuotteen elinkaareen, mitä kutsutaan digitaaliseksi säikeen kehykseksi (digital thread framework). Tämän väitöskirjan tavoitteena on kehittää ja käyttää yhtä tällaista viitekehystä ihmisen ja robotin yhteistoiminnan asiayhteydessä. Tämä kehys pyrkii vastaamaan merkittävään ongelmaan, joka liittyy mukautuvuuden ja joustavuuden abstrakteihin ominaisuuksiin. Nykyiset ihmisen ja robotin yhteistyöjärjestelmät (human-robot collaboration (HRC)) on rakennettu pääasiassa pysyviksi järjestelmiksi, jotka sivuuttavat ihmisten intuitiivisen toiminnan asettamalla heidän roolinsa yhteistyötehtävissä etukäteen määritellyiksi. Lisäksi järjestelmien kyky vaihtaa tuotteesta toiseen on rajoittunutta. Tämä on erityisen ongelmallista nykyisellä laajan tuotevalikoiman aikakaudella, joka johtuu asiakkaiden räätälöidyistä vaatimuksista. Tähän taustaan vastaten, tämä väitöskirja käyttää design science research methodology -menetelmää suunnitellakseen, kehittääkseen ja ottaakseen käyttöön kolme pääasiallista artefaktia ihmisen ja robotin yhteistyösolussa laboratorioympäristössä. Ensimmäinen on digitaalisen säikeen kehys (digital thread framework), joka integroi tuotesuunnitteluympäristön toimijaksi monitoimijajärjestelmään käyttäen uusimpia tietoon perustuvia suunnittelujärjestelmiä, mikä tarjoaa prosessin toimijoille pääsyn tuotesuunnittelumalleihin reaaliajassa. Toinen on lisätyn todellisuuden malli, joka tarjoaa rajapinnan kokoonpanotehtävässä yhteistyöhön osallistuvan ihmisoperaattorin ja edellä mainitun kehyksen välille. Kolmas on tukitietomalli, jota yhteistyötä tekevät toimijat käyttävät tietopohjanaan täyttääkseen yhteistyössä tapahtuvan kokoonpanon tavoitteet mukautuvasti. Näitä kehitettyjä artefakteja käytettiin kokonaisuutena tapaustutkimuksissa, jotka liittyivät aidon dieselmoottorin kokoonpanoon, ja joissa todennettiin niiden hyödyllisyys ja että ne lisäävät joustavuutta, jota varten kehys (framework) suunniteltiin. Rajauslaatikoiden näyttäminen skaalautuvana informaationa, joka hahmottaa alikokoonpanon osien geometriaa, demostroi kehitettyjen artefaktien käytettävyyttä yhteistyötä tekevien toimijoiden aikomuksia heijastavien laajennetun todellisuuden projektioiden tuottamiseksi. Yhteenvetona tämän väitöskirjan tuloksena syntyi lähestymistapa älykkään ja mukautuvan robotiikan toteuttamiseksi hyödyntäen tietovirtoja ja mallinnusta ihmisen ja robotin yhteistoiminnan kontekstissa. Teollisuuden raportoima älykkäästi mukautuvien HRC-järjestelmien puute taas toimi osaltaan motivaationa tähän väitöskirjassa tehtyyn työhön. Kun tulevaisuuden tuotteet ja tuotantojärjestelmät muuttuvat monimutkaisemmiksi, tietojärjestelmiltä odotetaan suurempaa vastuuta korvaamaan ihmisen työmuistin luontaiset rajat ja mahdollistamaan siirtyminen kohti ihmiskeskeistä valmistusta, joihin viitataan termeillä Operator 4.0 ja Industry 5.0. Näin ollen on odotettavissa, että tietojärjestelmien tutkimus, kuten tämä väitöskirja, voi auttaa ottamaan merkittäviä askeleita tähän suuntaan.Information generated from the conceptualization, design, manufacturing, and use of a product has immense potential in transforming both the business and manufacturing processes of the manufacturing enterprise. The digital transformation at the heart of the fourth industrial revolution has acknowledged this with a special emphasis on weaving a thread of this information to support functions and systems throughout the life cycle of the product with what is known as a digital thread framework. This dissertation aims to develop and use one such framework in the context of human-robot collaborative assembly. The overarching problem that the framework aims to solve can be attributed to the abstract qualities of adaptability and flexibility. The human-robot collaboration (HRC) systems of today are built predominantly as static systems and ignore the intuitive role of humans by having their roles in collaborative tasks pre-defined. Furthermore, their ability to switch between products during product changeovers is also limited. This is especially problematic in the current era of product variety, stemming from the customised requirements of customers. To this end, this dissertation employs the design science research methodology to design, develop, and deploy predominantly three artefacts in a human-robot work cell in a laboratory setting. The first is the digital thread framework that integrates the product design environment using state-of-the-art knowledge-based engineering systems, as an agent of a multi-agent system, which provide the collaborative human-robot agents with access to product design models at run time. The second is a constituent mixed-reality model that provides an interface for the foregoing framework for the human operator engaged in collaborative assembly. The third is a supporting information model that the agents use as their knowledge base to fulfil adaptively the goals of collaborative assembly. Together, these developed artefacts were employed in case studies involving a real diesel engine assembly during which they were observed to provide utility and support the cause of adaptability for which the framework was designed. The identification of bounding boxes as a scalable information construct, that approximates the part geometry of the sub-assembly components, demonstrates the utility of the developed artefacts for spatially augmenting them as projections as intentions of collaborating agents. In summary, this dissertation contributes with an approach towards realising intelligent and adaptive robotics within the realms of information flows and modelling in the context of human-robot collaboration. The lack of intelligently adaptable HRC systems reported by the industry in part motivated the work undertaken in this dissertation. As future products and production systems become more complex, information systems are expected to assume greater responsibility to compensate for the inherent limits of the human working memory and enable transition towards a human-centred manufacturing, the current likes of which are labelled as Operator 4.0 and Industry 5.0. Thus, the expectation is that information systems research, such as this dissertation, can help take significant strides forward in this direction

    Grounding the Interaction : Knowledge Management for Interactive Robots

    Get PDF
    Avec le développement de la robotique cognitive, le besoin d’outils avancés pour représenter, manipuler, raisonner sur les connaissances acquises par un robot a clairement été mis en avant. Mais stocker et manipuler des connaissances requiert tout d’abord d’éclaircir ce que l’on nomme connaissance pour un robot, et comment celle-ci peut-elle être représentée de manière intelligible pour une machine. \ud \ud Ce travail s’efforce dans un premier temps d’identifier de manière systématique les besoins en terme de représentation de connaissance des applications robotiques modernes, dans le contexte spécifique de la robotique de service et des interactions homme-robot. Nous proposons une typologie originale des caractéristiques souhaitables des systèmes de représentation des connaissances, appuyée sur un état de l’art détaillé des outils existants dans notre communauté. \ud \ud Dans un second temps, nous présentons en profondeur ORO, une instanciation particulière d’un système de représentation et manipulation des connaissances, conçu et implémenté durant la préparation de cette thèse. Nous détaillons le fonctionnement interne du système, ainsi que son intégration dans plusieurs architectures robotiques complètes. Un éclairage particulier est donné sur la modélisation de la prise de perspective dans le contexte de l’interaction, et de son interprétation en terme de théorie de l’esprit. \ud \ud La troisième partie de l’étude porte sur une application importante des systèmes de représentation des connaissances dans ce contexte de l’interaction homme-robot : le traitement du dialogue situé. Notre approche et les algorithmes qui amènent à l’ancrage interactif de la communication verbale non contrainte sont présentés, suivis de plusieurs expériences menées au Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes au CNRS à Toulouse, et au groupe Intelligent Autonomous System de l’université technique de Munich. Nous concluons cette thèse sur un certain nombre de considérations sur la viabilité et l’importance d’une gestion explicite des connaissances des agents, ainsi que par une réflexion sur les éléments encore manquant pour réaliser le programme d’une robotique “de niveau humain”.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------With the rise of the so-called cognitive robotics, the need of advanced tools to store, manipulate, reason about the knowledge acquired by the robot has been made clear. But storing and manipulating knowledge requires first to understand what the knowledge itself means to the robot and how to represent it in a machine-processable way. \ud \ud This work strives first at providing a systematic study of the knowledge requirements of modern robotic applications in the context of service robotics and human-robot interaction. What are the expressiveness requirement for a robot? what are its needs in term of reasoning techniques? what are the requirement on the robot's knowledge processing structure induced by other cognitive functions like perception or decision making? We propose a novel typology of desirable features for knowledge representation systems supported by an extensive review of existing tools in our community. \ud \ud In a second part, the thesis presents in depth a particular instantiation of a knowledge representation and manipulation system called ORO, that has been designed and implemented during the preparation of the thesis. We elaborate on the inner working of this system, as well as its integration into several complete robot control stacks. A particular focus is given to the modelling of agent-dependent symbolic perspectives and their relations to theories of mind. \ud \ud The third part of the study is focused on the presentation of one important application of knowledge representation systems in the human-robot interaction context: situated dialogue. Our approach and associated algorithms leading to the interactive grounding of unconstrained verbal communication are presented, followed by several experiments that have taken place both at the Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes at CNRS, Toulouse and at the Intelligent Autonomous System group at Munich Technical University. \ud \ud The thesis concludes on considerations regarding the viability and importance of an explicit management of the agent's knowledge, along with a reflection on the missing bricks in our research community on the way towards "human level robots". \ud \u

    Actas de las XIV Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL 2019) Zaragoza (España) 22-24 de octubre de 2019

    Get PDF
    En esta ocasión, es la ciudad de Zaragoza la encargada de servir de anfitriona a las XIV Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL 2019), que se celebrarán del 22 al 24 de octubre de 2019. Las Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL), organizadas por la Asociación de Telemática (ATEL), constituyen un foro propicio de reunión, debate y divulgación para los grupos que imparten docencia e investigan en temas relacionados con las redes y los servicios telemáticos. Con la organización de este evento se pretende fomentar, por un lado el intercambio de experiencias y resultados, además de la comunicación y cooperación entre los grupos de investigación que trabajan en temas relacionados con la telemática. En paralelo a las tradicionales sesiones que caracterizan los congresos científicos, se desea potenciar actividades más abiertas, que estimulen el intercambio de ideas entre los investigadores experimentados y los noveles, así como la creación de vínculos y puntos de encuentro entre los diferentes grupos o equipos de investigación. Para ello, además de invitar a personas relevantes en los campos correspondientes, se van a incluir sesiones de presentación y debate de las líneas y proyectos activos de los mencionados equipos

    XXIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación - CACIC 2017 : Libro de actas

    Get PDF
    Trabajos presentados en el XXIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC), celebrado en la ciudad de La Plata los días 9 al 13 de octubre de 2017, organizado por la Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI) y la Facultad de Informática de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP).Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

    XXV Congreso Argentino de Ciencias de la Computación - CACIC 2019: libro de actas

    Get PDF
    Trabajos presentados en el XXV Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC), celebrado en la ciudad de Río Cuarto los días 14 al 18 de octubre de 2019 organizado por la Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI) y Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales - Universidad Nacional de Río CuartoRed de Universidades con Carreras en Informátic

    XXV Congreso Argentino de Ciencias de la Computación - CACIC 2019: libro de actas

    Get PDF
    Trabajos presentados en el XXV Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC), celebrado en la ciudad de Río Cuarto los días 14 al 18 de octubre de 2019 organizado por la Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI) y Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales - Universidad Nacional de Río CuartoRed de Universidades con Carreras en Informátic

    Anales del XIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC)

    Get PDF
    Contenido: Arquitecturas de computadoras Sistemas embebidos Arquitecturas orientadas a servicios (SOA) Redes de comunicaciones Redes heterogéneas Redes de Avanzada Redes inalámbricas Redes móviles Redes activas Administración y monitoreo de redes y servicios Calidad de Servicio (QoS, SLAs) Seguridad informática y autenticación, privacidad Infraestructura para firma digital y certificados digitales Análisis y detección de vulnerabilidades Sistemas operativos Sistemas P2P Middleware Infraestructura para grid Servicios de integración (Web Services o .Net)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

    Anales del XIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC)

    Get PDF
    Contenido: Arquitecturas de computadoras Sistemas embebidos Arquitecturas orientadas a servicios (SOA) Redes de comunicaciones Redes heterogéneas Redes de Avanzada Redes inalámbricas Redes móviles Redes activas Administración y monitoreo de redes y servicios Calidad de Servicio (QoS, SLAs) Seguridad informática y autenticación, privacidad Infraestructura para firma digital y certificados digitales Análisis y detección de vulnerabilidades Sistemas operativos Sistemas P2P Middleware Infraestructura para grid Servicios de integración (Web Services o .Net)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

    WICC 2017 : XIX Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación

    Get PDF
    Actas del XIX Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación (WICC 2017), realizado en el Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA), el 27 y 28 de abril de 2017.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI
    corecore