Fourth Conference on Artificial Intelligence for Space Applications

Proceedings of a conference held in Huntsville, Alabama, on November 15-16, 1988. The Fourth Conference on Artificial Intelligence for Space Applications brings together diverse technical and scientific work in order to help those who employ AI methods in space applications to identify common goals and to address issues of general interest in the AI community. Topics include the following: space applications of expert systems in fault diagnostics, in telemetry monitoring and data collection, in design and systems integration; and in planning and scheduling; knowledge representation, capture, verification, and management; robotics and vision; adaptive learning; and automatic programming

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

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

Conference on Intelligent Robotics in Field, Factory, Service, and Space (CIRFFSS 1994), volume 1

The AIAA/NASA Conference on Intelligent Robotics in Field, Factory, Service, and Space (CIRFFSS '94) was originally proposed because of the strong belief that America's problems of global economic competitiveness and job creation and preservation can partly be solved by the use of intelligent robotics, which are also required for human space exploration missions. Individual sessions addressed nuclear industry, agile manufacturing, security/building monitoring, on-orbit applications, vision and sensing technologies, situated control and low-level control, robotic systems architecture, environmental restoration and waste management, robotic remanufacturing, and healthcare applications

Advancing automation and robotics technology for the Space Station and for the US economy, volume 2

In response to Public Law 98-371, dated July 18, 1984, the NASA Advanced Technology Advisory Committee has studied automation and robotics for use in the Space Station. The Technical Report, Volume 2, provides background information on automation and robotics technologies and their potential and documents: the relevant aspects of Space Station design; representative examples of automation and robotics; applications; the state of the technology and advances needed; and considerations for technology transfer to U.S. industry and for space commercialization

Proceedings of the NASA Conference on Space Telerobotics, volume 2

These proceedings contain papers presented at the NASA Conference on Space Telerobotics held in Pasadena, January 31 to February 2, 1989. The theme of the Conference was man-machine collaboration in space. The Conference provided a forum for researchers and engineers to exchange ideas on the research and development required for application of telerobotics technology to the space systems planned for the 1990s and beyond. The Conference: (1) provided a view of current NASA telerobotic research and development; (2) stimulated technical exchange on man-machine systems, manipulator control, machine sensing, machine intelligence, concurrent computation, and system architectures; and (3) identified important unsolved problems of current interest which can be dealt with by future research

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

Proceedings of the 1993 Conference on Intelligent Computer-Aided Training and Virtual Environment Technology, Volume 1

These proceedings are organized in the same manner as the conference's contributed sessions, with the papers grouped by topic area. These areas are as follows: VE (virtual environment) training for Space Flight, Virtual Environment Hardware, Knowledge Aquisition for ICAT (Intelligent Computer-Aided Training) & VE, Multimedia in ICAT Systems, VE in Training & Education (1 & 2), Virtual Environment Software (1 & 2), Models in ICAT systems, ICAT Commercial Applications, ICAT Architectures & Authoring Systems, ICAT Education & Medical Applications, Assessing VE for Training, VE & Human Systems (1 & 2), ICAT Theory & Natural Language, ICAT Applications in the Military, VE Applications in Engineering, Knowledge Acquisition for ICAT, and ICAT Applications in Aerospace