Recognition of elementary arm movements using orientation of a tri-axial accelerometer located near the wrist

In this paper we present a method for recognising three fundamental movements of the human arm (reach and retrieve, lift cup to mouth, rotation of the arm) by determining the orientation of a tri-axial accelerometer located near the wrist. Our objective is to detect the occurrence of such movements performed with the impaired arm of a stroke patient during normal daily activities as a means to assess their rehabilitation. The method relies on accurately mapping transitions of predefined, standard orientations of the accelerometer to corresponding elementary arm movements. To evaluate the technique, kinematic data was collected from four healthy subjects and four stroke patients as they performed a number of activities involved in a representative activity of daily living, 'making-a-cup-of-tea'. Our experimental results show that the proposed method can independently recognise all three of the elementary upper limb movements investigated with accuracies in the range 91–99% for healthy subjects and 70–85% for stroke patients

Ultrasonic sensor platforms for non-destructive evaluation

Robotic vehicles are receiving increasing attention for use in Non-Destructive Evaluation (NDE), due to their attractiveness in terms of cost, safety and their accessibility to areas where manual inspection is not practical. A reconfigurable Lamb wave scanner, using autonomous robotic platforms is presented. The scanner is built from a fleet of wireless miniature robotic vehicles, each with a non-contact ultrasonic payload capable of generating the A0 Lamb wave mode in plate specimens. An embedded Kalman filter gives the robots a positional accuracy of 10mm. A computer simulator, to facilitate the design and assessment of the reconfigurable scanner, is also presented. Transducer behaviour has been simulated using a Linear Systems approximation (LS), with wave propagation in the structure modelled using the Local Interaction Simulation Approach (LISA). Integration of the LS and LISA approaches were validated for use in Lamb wave scanning by comparison with both analytical techniques and more computationally intensive commercial finite element/diference codes. Starting with fundamental dispersion data, the work goes on to describe the simulation of wave propagation and the subsequent interaction with artificial defects and plate boundaries. The computer simulator was used to evaluate several imaging techniques, including local inspection of the area under the robot and an extended method that emits an ultrasonic wave and listens for echos (B-Scan). These algorithms were implemented in the robotic platform and experimental results are presented. The Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) was evaluated as a means of improving the fidelity of B-Scan data. It was found that a SAFT is only effective for transducers with reasonably wide beam divergence, necessitating small transducers with a width of approximately 5mm. Finally, an algorithm for robot localisation relative to plate sections was proposed and experimentally validated

Cooperative Localization in Mobile Underwater Acoustic Sensor Networks

Die großflächige Erkundung und Überwachung von Tiefseegebieten gewinnt mehr und mehr an Bedeutung für Industrie und Wissenschaft. Diese schwer zugänglichen Areale in der Tiefsee können nur mittels Teams unbemannter Tauchbote effizient erkundet werden. Aufgrund der hohen Kosten, war bisher ein Einsatz von mehreren autonomen Unterwasserfahrzeugen (AUV) wirtschaftlich undenkbar, wodurch AUV-Teams nur in Simulationen erforscht werden konnten. In den letzten Jahren konnte jedoch eine Entwicklung hin zu günstigeren und robusteren AUVs beobachtet werden. Somit wird der Einsatz von AUV-Teams in Zukunft zu einer realen Option. Die wachsende Nachfrage nach Technologien zur Unterwasseraufklärung und Überwachung konnte diese Entwicklung noch zusätzlich beschleunigen. Eine der größten technischen Hürden für tief tauchende AUVs ist die Unterwasserlokalisierug. Satelitengestützte Navigation ist in der Tiefe nicht möglich, da Radiowellen bereits nach wenigen Metern im Wasser stark an Intensität verlieren. Daher müssen neue Ansätze für die Unterwasserlokalisierung entwickelt werden die sich auch für Fahrzeugenverbände skalieren lassen. Der Einsatz von AUV-Teams ermöglicht nicht nur völlig neue Möglichkeiten der Kooperation, sondern erlaubt auch jedem einzelnen AUV von den Navigationsdaten der anderen Fahrzeuge im Verband zu profitieren, um die eigene Lokalisierung zu verbessern. In dieser Arbeit wird ein kooperativer Lokalisierungsansatz vorgestellt, welcher auf dem Nachrichtenaustausch durch akustische Ultra-Short Base-Line (USBL) Modems basiert. Ein akustisches Modem ermöglicht die Übertragung von Datenpaketen im Wasser, wärend ein USBL-Sensor die Richtung einer akustischen Quelle bestimmen kann. Durch die Kombination von Modem und Sensor entsteht ein wichtiges Messinstrument für die Unterwasserlokalisierung. Wenn ein Fahrzeug ein Datenpaket mit seiner eignen Position aussendet, können andere Fahrzeuge mit einem USBL-Modem diese Nachricht empfangen. In Verbindung mit der Richtungsmessung zur Quelle, können diese Daten von einem Empfangenden AUV verwendet werden, um seine eigene Positionsschatzung zu verbessern. Diese Arbeit schlägt einen Ansatz zur Fusionierung der empfangenen Nachricht mit der Richtungsmessung vor, welcher auch die jeweiligen Messungenauigkeiten berücksichtigt. Um die Messungenauigkeit des komplexen USBL-Sensors bestimmen zu können, wurde zudem ein detailliertes Sensormodell entwickelt. Zunächst wurden existierende Ansätze zur kooperativen Lokalisierung (CL) untersucht, um daraus eine Liste von erwünschten Eigenschaften für eine CL abzuleiten. Darauf aufbauend wurde der Deep-Sea Network Lokalisation (DNL) Ansatz entwickelt. Bei DNL handelt es sich um eine CL Methode, bei der die Skalierbarkeit sowie die praktische Anwendbarkeit im Fokus stehen. DNL ist als eine Zwischenschicht konzipiert, welche USBL-Modem und Navigationssystem miteinander verbindet. Es werden dabei Messwerte und Kommunikationsdaten des USBL zu einer Standortbestimmung inklusive Richtungsschätzung fusioniert und an das Navigationssystem weiter geleitet, ähnlich einem GPS-Sensor. Die Funktionalität von USBL-Modell und DNL konnten evaluiert werden anhand von Messdaten aus Seeerprobungen in der Ostsee sowie im Mittelatlantik. Die Qualität einer CL hangt häufig von vielen unterschiedlichen Faktoren ab. Die Netzwerktopologie muss genauso berücksichtig werden wie die Lokalisierungsfähigkeiten jedes einzelnen Teilnehmers. Auch das Kommunikationsverhalten der einzelnen Teilnehmer bestimmt, welche Informationen im Netzwerk vorhanden sind und hat somit einen starken Einfluss auf die CL. Um diese Einflussfaktoren zu untersuchen, wurden eine Reihe von Szenarien simuliert, in denen Kommunikationsverhalten und Netzwerktopologie für eine Gruppe von AUVs variiert wurden. In diesen Experimenten wurden die AUVs durch ein Oberflächenfahrzeug unterstützt, welches seine geo-referenzierte Position über DNL an die getauchten Fahrzeuge weiter leitete. Anhand der untersuchten Topologie können die Experimente eingeteilt werden in Single-Hop und Multi-Hop. Single-Hop bedeutet, dass jedes AUV sich in der Sendereichweite des Oberflächenfahrzeugs befindet und dessen Positionsdaten auf direktem Wege erhält. Wie die Ergebnisse der Single-Hop Experimente zeigen, kann der Lokalisierungsfehler der AUVs eingegrenzt werden, wenn man DNL verwendet. Dabei korreliert der Lokalisierungsfehler mit der kombinierten Ungenauigkeit von USBL-Messung und Oberflächenfahrzeugposition. Bei den Multi-Hop Experimenten wurde die Topologie so geändert, dass sich nur eines der AUVs in direkter Sendereichweite des Oberflächenfahrzeugs befindet. Dieses AUV verbessert seine Position mit den empfangen Daten des Oberflächenfahrzeugs und sendet wiederum seine verbesserte Position an die anderen AUVs. Auch hier konnte gezeigt werden, dass sich der Lokalisierungfehler der Gruppe mit DNL einschränken lässt. Ändert man nun das Schema der Kommunikation so, dass alle AUVs zyklisch ihre Position senden, zeigte sich eine Verschlechterung der Lokalisierungsqualität der Gruppe. Dieses unerwartet Ergebnis konnte auf einen Teil des DNL-Algorithmus zurück geführt werden. Da die verwendete USBL-Klasse nur die Richtung eines Signals misst, nicht jedoch die Entfernung zum Sender, wird in der DNL-Schicht eine Entfernungsschatzung vorgenommen. Wenn die Kommunikation nicht streng unidirektional ist, entsteht eine Ruckkopplungsschleife, was zu fehlerhaften Entfernungsschatzungen führt. Im letzten Experiment wird gezeigt wie sich dieses Problem vermeiden lasst, mithilfe einer relativ neue USBL-Klasse, die sowohl Richtung als auch Entfernung zum Sender misst. Die zwei wesentlichen Beiträge dieser Arbeit sind das USBL-Model zum einen und zum Anderen, der neue kooperative Lokalisierungsansatz DNL. Mithilfe des Sensormodels lassen sich nicht nur Messabweichungen einer USBL-Messung bestimmen, es kann auch dazu genutzt werden, einige Fehlereinflüsse zu korrigieren. Mit DNL wurde eine skalierbare CL-Methode entwickelt, die sich gut für den den Einsatz bei mobilen Unterwassersensornetzwerken eignet. Durch das Konzept als Zwischenschicht, lasst sich DNL einfach in bestehende Navigationslösungen integrieren, um die Langzeitstabilität der Navigation für große Verbände von tiefgetauchten Fahrzeugen zu gewährleisten. Sowohl USBL-Model als auch DNL sind dabei so ressourcenschonend, dass sie auf dem Computer eines Standard USBL laufen können, ohne die ursprüngliche Funktionalität einzuschränken, was den praktischen Einsatz zusätzlich vereinfacht

Cooperative simultaneous localization and mapping framework

This research work is a contribution to develop a framework for cooperative simultaneous localization and mapping with multiple heterogeneous mobile robots. The presented research work contributes in two aspects of a team of heterogeneous mobile robots for cooperative map building. First it provides a mathematical framework for cooperative localization and geometric features based map building. Secondly it proposes a software framework for controlling, configuring and managing a team of heterogeneous mobile robots. Since mapping and pose estimation are very closely related to each other, therefore, two novel sensor data fusion techniques are also presented, furthermore, various state of the art localization and mapping techniques and mobile robot software frameworks are discussed for an overview of the current development in this research area. The mathematical cooperative SLAM formulation probabilistically solves the problem of estimating the robots state and the environment features using Kalman filter. The software framework is an effort toward the ongoing standardization process of the cooperative mobile robotics systems. To enhance the efficiency of a cooperative mobile robot system the proposed software framework addresses various issues such as different communication protocol structure for mobile robots, different sets of sensors for mobile robots, sensor data organization from different robots, monitoring and controlling robots from a single interface. The present work can be applied to number of applications in various domains where a priori map of the environment is not available and it is not possible to use global positioning devices to find the accurate position of the mobile robot. Therefore the mobile robot(s) has to rely on building the map of its environment and using the same map to find its position and orientation relative to the environment. The exemplary areas for applying the proposed SLAM technique are Indoor environments such as warehouse management, factory floors for parts assembly line, mapping abandoned tunnels, disaster struck environment which are missing maps, under see pipeline inspection, ocean surveying, military applications, planet exploration and many others. These applications are some of many and are only limited by the imagination.Diese Forschungsarbeit ist ein Beitrag zur Entwicklung eines Framework für kooperatives SLAM mit heterogenen, mobilen Robotern. Die präsentierte Forschungsarbeit trägt in zwei Aspekten in einem Team von heterogenen, mobilen Robotern bei. Erstens stellt es einen mathematischen Framework für kooperative Lokalisierung und geometrisch basierende Kartengenerierung bereit. Zweitens schlägt es einen Softwareframework zur Steuerung, Konfiguration und Management einer Gruppe von heterogenen mobilen Robotern vor. Da Kartenerstellung und Poseschätzung miteinander stark verbunden sind, werden zwei neuartige Techniken zur Sensordatenfusion präsentiert. Weiterhin werden zum Stand der Technik verschiedene Techniken zur Lokalisierung und Kartengenerierung sowie Softwareframeworks für die mobile Robotik diskutiert um einen Überblick über die aktuelle Entwicklung in diesem Forschungsbereich zu geben. Die mathematische Formulierung des SLAM Problems löst das Problem der Roboterzustandsschätzung und der Umgebungmerkmale durch Benutzung eines Kalman filters. Der Softwareframework ist ein Beitrag zum anhaltenden Standardisierungsprozess von kooperativen, mobilen Robotern. Um die Effektivität eines kooperativen mobilen Robotersystems zu verbessern enthält der vorgeschlagene Softwareframework die Möglichkeit die Kommunikationsprotokolle flexibel zu ändern, mit verschiedenen Sensoren zu arbeiten sowie die Möglichkeit die Sensordaten verschieden zu organisieren und verschiedene Roboter von einem Interface aus zu steuern. Die präsentierte Arbeit kann in einer Vielzahl von Applikationen in verschiedenen Domänen benutzt werden, wo eine Karte der Umgebung nicht vorhanden ist und es nicht möglich ist GPS Daten zur präzisen Lokalisierung eines mobilen Roboters zu nutzen. Daher müssen die mobilen Roboter sich auf die selbsterstellte Karte verlassen und die selbe Karte zur Bestimmung von Position und Orientierung relativ zur Umgebung verwenden. Die exemplarischen Anwendungen der vorgeschlagenen SLAM Technik sind Innenraumumgebungen wie Lagermanagement, Fabrikgebäude mit Produktionsstätten, verlassene Tunnel, Katastrophengebiete ohne aktuelle Karte, Inspektion von Unterseepipelines, Ozeanvermessung, Militäranwendungen, Planetenerforschung und viele andere. Diese Anwendungen sind einige von vielen und sind nur durch die Vorstellungskraft limitiert

Aerial Robotics for Inspection and Maintenance

Aerial robots with perception, navigation, and manipulation capabilities are extending the range of applications of drones, allowing the integration of different sensor devices and robotic manipulators to perform inspection and maintenance operations on infrastructures such as power lines, bridges, viaducts, or walls, involving typically physical interactions on flight. New research and technological challenges arise from applications demanding the benefits of aerial robots, particularly in outdoor environments. This book collects eleven papers from different research groups from Spain, Croatia, Italy, Japan, the USA, the Netherlands, and Denmark, focused on the design, development, and experimental validation of methods and technologies for inspection and maintenance using aerial robots

Analysis and mitigation of site-dependent effects in static and kinematic GNSS applications

Satellitensignale unterliegen auf ihrem Weg von der Satelliten- zur Empfangsantenne einer Vielzahl an Einflüssen die zu Abweichungen führen. Heutzutage stellen in vielen Anwendungsbereichen insbesondere die stationsspezifischen Anteile, welche sich in Mehrwegeeffekte aus dem Fernfeld, NLOS-Empfang und Signalbeugung, den Einfluss der Satellitengeometrie und Antennennahfeldeffekte untergliedern lassen, einen der genauigkeitsbegrenzenden Faktoren in der satellitengestützten Positionsbestimmung dar. Dies ist dadurch begründet, dass durch die Abhängigkeit von der individuell vorliegenden Antennenumgebung eine Minimierung der Einflüsse erheblich erschwert wird und etablierte Strategien, wie beispielsweise die Differenzbildung in relativen Positionierungsansätzen, in der Regel nicht anwendbar sind. Obwohl diese Effekte bereits seit den frühesten Entwicklungen auf dem Gebiet der satellitengestützten Positionsbestimmung untersucht wurden, ist eine vollumfängliche Lösungsstrategie auch in der heutigen Zeit noch nicht verfügbar. Daher hat diese Thematik nicht an Relevanz verloren und es besteht noch immer der Bedarf an weiteren Untersuchungen zur Vertiefung des Verständnisses und zur Erweiterung des Portfolios an verfügbaren Minimierungsansätzen. In dieser Arbeit werden die vier unterschiedlichen Effekte vor dem Hintergrund der hochpräzisen Positionsbestimmung in statischen und kinematischen GNSS-Anwendungen adressiert. Der wesentliche Fokus der Untersuchungen liegt hierbei auf der Detektion und Elimination betroffener Satellitensignale durch die Einbindung detaillierter Umgebungsmodelle aus terrestrischen Messverfahren. Auf Basis dieser methodischen und empirischen Analysen lassen sich für die einzelnen Effekte vier Hauptaspekte herausstellen: (1) Da Antennennahfeldeffekte primär den Messsensor selbst beeinflussen und folglich die angestrebte Detektion und Elimination zur Minimierung nicht geeignet ist, wird alternativ die Minimierung des Einflusses durch spezielle Antennenaufbauten empirisch analysiert. Daraus resultierend werden mit exakt identischen Antennenaufbauten erreichbare Genauigkeiten im Submillimeterbereich nachgewiesen. (2) Der Einfluss auf die Positionsgenauigkeit der potentiell durch eine Signalelimination hervorgerufenen Verschlechterung der Satellitengeometrie kann durch Simulationen generischer Abschattungsszenarien als unkritisch identifiziert werden. Darüber hinaus wird eine Methode zur Integration der Qualität der Satellitengeometrie in die Wegpunktplanung von UAVs entwickelt, welche sowohl in der Planungsphase, als auch während des UAV-Fluges eine Anpassung und Optimierung der Flugroute ermöglicht. (3) Auf Basis mittels terrestrischer Laserscanner erzeugter Punktwolken wird eine Methode zur Erzeugung von Elevationsmasken entwickelt, welche adaptiv gegenüber der vorliegenden Antennenumgebung sind und eine effektive Detektion und Elimination von Satellitensignalen erlauben, die NLOS-Empfang oder Signalbeugung unterliegen. Diese Minimierungsstrategie ist sowohl in statischen, als auch kinematischen Anwendungen einsetzbar und ermöglicht bei zusätzlicher Einbindung von Fresnel Zonen auch die Berücksichtigung der Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen. (4) Als vorbereitender Schritt für die Entwicklung von Methoden zur Detektion und Eliminierung von Fernfeld-Mehrwegeeffekten werden die Voraussetzungen für die Entstehung der Effekte untersucht. Durch Vergleich simulierter und beobachteter SNR-Zeitreihen und der Berücksichtigung von Fresnel Zonen kann eine Überlappung von 50% zwischen Fresnel-Zone und Reflektorfläche als bereits ausreichend für eine potentielle Mehrwegebelastung identifiziert werden. In der Gesamtbetrachtung liefern die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten Methoden einen relevanten Beitrag zu dem übergeordneten Ziel einer ganzheitlichen Minimierung stationsspezifischer Abweichungen und ermöglichen so eine signifikante Verbesserung der Positionsgenauigkeit unter schwierigen GNSS-Bedingungen. Darüber hinaus nimmt diese Arbeit den in den letzten Jahren forcierten Trend von einer punktweisen zu einer flächenhaften Objekterfassung an, indem das Potenzial einer detaillierten und effizienten Erfassung der Antennenumgebung mittels terrestrischer Laserscanner zur Minimierung und Analyse stationsspezifischer Abweichungen bei der satellitengestützten Positionsbestimmung aufzeigt und genutzt wird.Satellite signals are subject to various error sources on their way from the satellite to the receiving antenna. Nowadays, in many fields of application, the site-dependent parts, which can be separated into far-field multipath, NLOS reception and signal diffraction, the influence of the satellite geometry and antenna near-field effects, are one of the accuracy limiting factors in satellite-based positioning. This is due to the fact that the dependence on the individual antenna environment considerably impedes a minimization of the influences and established strategies, such as double-differencing in relative positioning approaches, are generally not applicable. Although these effects have been subject to scientific research since the earliest developments in the field of satellite-based positioning, an all-embracing solution is still lacking. Therefore, this topic has not lost its relevance and there is still a need for further investigations to deepen the understanding and expanding the portfolio of available mitigation techniques. In this dissertation, the four different effects are addressed against the background of high-precision static and kinematic GNSS applications. In this context, the main focus of the investigations is on the detection and exclusion of affected satellite signals, by integrating detailed environment models derived from terrestrial measurements. Based on these methodological and empirical analyses, four main aspects can be highlighted for the different effects: (1) Since antenna near-field effects primarily affect the measuring sensor itself, and thus, the striven detection and exclusion for mitigation is not applicable in this case, alternatively the mitigation of the influence by special antenna setups is empirically analyzed. As a result, achievable accuracies in the sub-millimeter range can be demonstrated using exactly identical antenna setups. (2) By simulating generic obstruction scenarios, the influence on the positional accuracy of the deterioration of the satellite geometry, potentially caused by an elimination of satellite signals, can be identified as uncritical. Furthermore, a method for integrating measures for the quality of the satellite geometry in the waypoint planning of UAVs is developed, which enables the adaption and optimization of the flight route in the planning phase, as well as during the UAV flight. (3) Based on point clouds of terrestrial laser scanners, a method for the determination of elevation masks that are adaptive to the present antenna environment is developed, which enables an effective detection and exclusion of signals that are subject to NLOS reception or signal diffraction. This mitigation strategy can be applied to static and kinematic GNSS applications and by additionally integrating Fresnel zones, also the propagation characteristics of electromagnetic waves are considered. (4) As a preparatory step for the development of methods for detecting and excluding far-field multipath, the prerequisites for the occurrence of the effect are investigated. By comparison of simulated and observed SNR time series and by considering Fresnel zones, an overlap of 50% between Fresnel zone and reflecting surface can be identified as already being sufficient for potential far-field multipath influences. In the overall view, the findings and methods developed in this dissertation represent a relevant contribution to the superordinate goal of a holistic mitigation of site-dependent effects, and thus, enable a significant improvement of the positional accuracy under difficult GNSS conditions. In addition, this thesis adopts the currently forced trend from a pointwise to an area-based object acquisition by revealing and exploiting the potential of a detailed and efficient acquisition of the antenna environment by terrestrial laser scanners for mitigating and analyzing site-dependent effects in satellite based positioning applications

Mechatronic Systems

Mechatronics, the synergistic blend of mechanics, electronics, and computer science, has evolved over the past twenty five years, leading to a novel stage of engineering design. By integrating the best design practices with the most advanced technologies, mechatronics aims at realizing high-quality products, guaranteeing at the same time a substantial reduction of time and costs of manufacturing. Mechatronic systems are manifold and range from machine components, motion generators, and power producing machines to more complex devices, such as robotic systems and transportation vehicles. With its twenty chapters, which collect contributions from many researchers worldwide, this book provides an excellent survey of recent work in the field of mechatronics with applications in various fields, like robotics, medical and assistive technology, human-machine interaction, unmanned vehicles, manufacturing, and education. We would like to thank all the authors who have invested a great deal of time to write such interesting chapters, which we are sure will be valuable to the readers. Chapters 1 to 6 deal with applications of mechatronics for the development of robotic systems. Medical and assistive technologies and human-machine interaction systems are the topic of chapters 7 to 13.Chapters 14 and 15 concern mechatronic systems for autonomous vehicles. Chapters 16-19 deal with mechatronics in manufacturing contexts. Chapter 20 concludes the book, describing a method for the installation of mechatronics education in schools

Automated NDT inspection for large and complex geometries of composite materials

Large components with complex geometries, made of composite materials, have become very common in modern structures. To cope with future demand projections, it is necessary to overcome the current non-destructive testing (NDT) bottlenecks encountered during the inspection phase of manufacture. This thesis investigates several aspects of the introduction of automation within the inspection process of complex parts. The use of six-axis robots for product inspection and non-destructive testing systems is the central investigation of this thesis. The challenges embraced by the research include the development of a novel controlling approach for robotic manipulators and of novel path-planning strategies. The integration of robot manipulators and NDT data acquisition instruments is optimized. An effective and reliable way to encode the NDT data through the interpolated robot feedback positions is implemented. The viability of the new external control method is evaluated experimentally. The observed maximum position and orientation errors are respectively within 2mm and within 1 degree, over an operating envelope of 3m³. A new software toolbox (RoboNDT), aimed at NDT technicians, has been developed during this work. RoboNDT is intended to transform the robot path-planning problem into an easy step of the inspection process. The software incorporates the novel path-planning algorithms developed during this research and is shaped to overcome practical limitations of current OLP software. The software has been experimentally validated using scans on real high value aerospace components. RoboNDT delivers tool-path errors that are lower than the errors given by commercial off-line path-planning software. For example the variability of the standoff is within 10 mm for the tool-paths created with the commercial software and within 4.5 mm for the RoboNDT tool-paths, over a scanned area of 1.6m². The output of this research was used to support a 3-year industrial project, called IntACom and led by TWI on behalf of major aerospace sponsors. The result is a demonstrator system, currently in use at TWI Technology Centre, which is capable of inspecting complex geometries with high throughput. The IntACom system can scan real components 2.8 times faster than traditional 3-DoF scanners deploying phased-array inspection and 6.7 times faster than commercial gantry systems deploying traditional single-element inspection.Large components with complex geometries, made of composite materials, have become very common in modern structures. To cope with future demand projections, it is necessary to overcome the current non-destructive testing (NDT) bottlenecks encountered during the inspection phase of manufacture. This thesis investigates several aspects of the introduction of automation within the inspection process of complex parts. The use of six-axis robots for product inspection and non-destructive testing systems is the central investigation of this thesis. The challenges embraced by the research include the development of a novel controlling approach for robotic manipulators and of novel path-planning strategies. The integration of robot manipulators and NDT data acquisition instruments is optimized. An effective and reliable way to encode the NDT data through the interpolated robot feedback positions is implemented. The viability of the new external control method is evaluated experimentally. The observed maximum position and orientation errors are respectively within 2mm and within 1 degree, over an operating envelope of 3m³. A new software toolbox (RoboNDT), aimed at NDT technicians, has been developed during this work. RoboNDT is intended to transform the robot path-planning problem into an easy step of the inspection process. The software incorporates the novel path-planning algorithms developed during this research and is shaped to overcome practical limitations of current OLP software. The software has been experimentally validated using scans on real high value aerospace components. RoboNDT delivers tool-path errors that are lower than the errors given by commercial off-line path-planning software. For example the variability of the standoff is within 10 mm for the tool-paths created with the commercial software and within 4.5 mm for the RoboNDT tool-paths, over a scanned area of 1.6m². The output of this research was used to support a 3-year industrial project, called IntACom and led by TWI on behalf of major aerospace sponsors. The result is a demonstrator system, currently in use at TWI Technology Centre, which is capable of inspecting complex geometries with high throughput. The IntACom system can scan real components 2.8 times faster than traditional 3-DoF scanners deploying phased-array inspection and 6.7 times faster than commercial gantry systems deploying traditional single-element inspection