Multi-Robot Systems: Challenges, Trends and Applications

This book is a printed edition of the Special Issue entitled “Multi-Robot Systems: Challenges, Trends, and Applications” that was published in Applied Sciences. This Special Issue collected seventeen high-quality papers that discuss the main challenges of multi-robot systems, present the trends to address these issues, and report various relevant applications. Some of the topics addressed by these papers are robot swarms, mission planning, robot teaming, machine learning, immersive technologies, search and rescue, and social robotics

Virtual Reality Games for Motor Rehabilitation

This paper presents a fuzzy logic based method to track user satisfaction without the need for devices to monitor users physiological conditions. User satisfaction is the key to any product’s acceptance; computer applications and video games provide a unique opportunity to provide a tailored environment for each user to better suit their needs. We have implemented a non-adaptive fuzzy logic model of emotion, based on the emotional component of the Fuzzy Logic Adaptive Model of Emotion (FLAME) proposed by El-Nasr, to estimate player emotion in UnrealTournament 2004. In this paper we describe the implementation of this system and present the results of one of several play tests. Our research contradicts the current literature that suggests physiological measurements are needed. We show that it is possible to use a software only method to estimate user emotion

2020 NASA Technology Taxonomy

This document is an update (new photos used) of the PDF version of the 2020 NASA Technology Taxonomy that will be available to download on the OCT Public Website. The updated 2020 NASA Technology Taxonomy, or "technology dictionary", uses a technology discipline based approach that realigns like-technologies independent of their application within the NASA mission portfolio. This tool is meant to serve as a common technology discipline-based communication tool across the agency and with its partners in other government agencies, academia, industry, and across the world

Occupational health and safety issues in human-robot collaboration: State of the art and open challenges

Human-Robot Collaboration (HRC) refers to the interaction of workers and robots in a shared workspace. Owing to the integration of the industrial automation strengths with the inimitable cognitive capabilities of humans, HRC is paramount to move towards advanced and sustainable production systems. Although the overall safety of collaborative robotics has increased over time, further research efforts are needed to allow humans to operate alongside robots, with awareness and trust. Numerous safety concerns are open, and either new or enhanced technical, procedural and organizational measures have to be investigated to design and implement inherently safe and ergonomic automation solutions, aligning the systems performance and the human safety. Therefore, a bibliometric analysis and a literature review are carried out in the present paper to provide a comprehensive overview of Occupational Health and Safety (OHS) issues in HRC. As a result, the most researched topics and application areas, and the possible future lines of research are identified. Reviewed articles stress the central role played by humans during collaboration, underlining the need to integrate the human factor in the hazard analysis and risk assessment. Human-centered design and cognitive engineering principles also require further investigations to increase the worker acceptance and trust during collaboration. Deepened studies are compulsory in the healthcare sector, to investigate the social and ethical implications of HRC. Whatever the application context is, the implementation of more and more advanced technologies is fundamental to overcome the current HRC safety concerns, designing low-risk HRC systems while ensuring the system productivity

Enhanced Virtuality: Increasing the Usability and Productivity of Virtual Environments

Mit stetig steigender Bildschirmauflösung, genauerem Tracking und fallenden Preisen stehen Virtual Reality (VR) Systeme kurz davor sich erfolgreich am Markt zu etablieren. Verschiedene Werkzeuge helfen Entwicklern bei der Erstellung komplexer Interaktionen mit mehreren Benutzern innerhalb adaptiver virtueller Umgebungen. Allerdings entstehen mit der Verbreitung der VR-Systeme auch zusätzliche Herausforderungen: Diverse Eingabegeräte mit ungewohnten Formen und Tastenlayouts verhindern eine intuitive Interaktion. Darüber hinaus zwingt der eingeschränkte Funktionsumfang bestehender Software die Nutzer dazu, auf herkömmliche PC- oder Touch-basierte Systeme zurückzugreifen. Außerdem birgt die Zusammenarbeit mit anderen Anwendern am gleichen Standort Herausforderungen hinsichtlich der Kalibrierung unterschiedlicher Trackingsysteme und der Kollisionsvermeidung. Beim entfernten Zusammenarbeiten wird die Interaktion durch Latenzzeiten und Verbindungsverluste zusätzlich beeinflusst. Schließlich haben die Benutzer unterschiedliche Anforderungen an die Visualisierung von Inhalten, z.B. Größe, Ausrichtung, Farbe oder Kontrast, innerhalb der virtuellen Welten. Eine strikte Nachbildung von realen Umgebungen in VR verschenkt Potential und wird es nicht ermöglichen, die individuellen Bedürfnisse der Benutzer zu berücksichtigen. Um diese Probleme anzugehen, werden in der vorliegenden Arbeit Lösungen in den Bereichen Eingabe, Zusammenarbeit und Erweiterung von virtuellen Welten und Benutzern vorgestellt, die darauf abzielen, die Benutzerfreundlichkeit und Produktivität von VR zu erhöhen. Zunächst werden PC-basierte Hardware und Software in die virtuelle Welt übertragen, um die Vertrautheit und den Funktionsumfang bestehender Anwendungen in VR zu erhalten. Virtuelle Stellvertreter von physischen Geräten, z.B. Tastatur und Tablet, und ein VR-Modus für Anwendungen ermöglichen es dem Benutzer reale Fähigkeiten in die virtuelle Welt zu übertragen. Des Weiteren wird ein Algorithmus vorgestellt, der die Kalibrierung mehrerer ko-lokaler VR-Geräte mit hoher Genauigkeit und geringen Hardwareanforderungen und geringem Aufwand ermöglicht. Da VR-Headsets die reale Umgebung der Benutzer ausblenden, wird die Relevanz einer Ganzkörper-Avatar-Visualisierung für die Kollisionsvermeidung und das entfernte Zusammenarbeiten nachgewiesen. Darüber hinaus werden personalisierte räumliche oder zeitliche Modifikationen vorgestellt, die es erlauben, die Benutzerfreundlichkeit, Arbeitsleistung und soziale Präsenz von Benutzern zu erhöhen. Diskrepanzen zwischen den virtuellen Welten, die durch persönliche Anpassungen entstehen, werden durch Methoden der Avatar-Umlenkung (engl. redirection) kompensiert. Abschließend werden einige der Methoden und Erkenntnisse in eine beispielhafte Anwendung integriert, um deren praktische Anwendbarkeit zu verdeutlichen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass virtuelle Umgebungen auf realen Fähigkeiten und Erfahrungen aufbauen können, um eine vertraute und einfache Interaktion und Zusammenarbeit von Benutzern zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglichen individuelle Erweiterungen des virtuellen Inhalts und der Avatare Einschränkungen der realen Welt zu überwinden und das Erlebnis von VR-Umgebungen zu steigern