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    Asymmetric Dual-Arm Task Execution using an Extended Relative Jacobian

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    Coordinated dual-arm manipulation tasks can be broadly characterized as possessing absolute and relative motion components. Relative motion tasks, in particular, are inherently redundant in the way they can be distributed between end-effectors. In this work, we analyse cooperative manipulation in terms of the asymmetric resolution of relative motion tasks. We discuss how existing approaches enable the asymmetric execution of a relative motion task, and show how an asymmetric relative motion space can be defined. We leverage this result to propose an extended relative Jacobian to model the cooperative system, which allows a user to set a concrete degree of asymmetry in the task execution. This is achieved without the need for prescribing an absolute motion target. Instead, the absolute motion remains available as a functional redundancy to the system. We illustrate the properties of our proposed Jacobian through numerical simulations of a novel differential Inverse Kinematics algorithm.Comment: Accepted for presentation at ISRR19. 16 Page

    Redundancy analysis of cooperative dual-arm manipulators

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    This paper presents the redundancy analysis of two cooperative manipulators, showing how they can be considered as a single redundant manipulator through the use of the relative Jacobian matrix. In this way, the kinematic redundancy can be resolved by applying the principal local optimization techniques used in the single manipulator case. We resolve the redundancy by using the Jacobian null space technique, which permits us to perform several tasks with different execution priority levels at the same time; this is a useful feature, especially when the manipulators are to be mounted on and cooperate with a mobile platform. As an illustrative example, we present a case study consisting of two planar manipulators mounted on a smart wheelchair, whose degrees of redundancy are employed to move an object along a pre-defined path, while avoiding an obstacle in the manipulator's workspace at the same time

    Asymmetric Dual-Arm Task Execution Using an\ua0Extended Relative Jacobian

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    Coordinated dual-arm manipulation tasks can be broadly characterized as possessing absolute and relative motion components. Relative motion tasks, in particular, are inherently redundant in the way they can be distributed between end-effectors. In this work, we analyse cooperative manipulation in terms of the asymmetric resolution of relative motion tasks. We discuss how existing approaches enable the asymmetric execution of a relative motion task, and show how an asymmetric relative motion space can be defined. We leverage this result to propose an extended relative Jacobian to model the cooperative system, which allows a user to set a concrete degree of asymmetry in the task execution. This is achieved without the need for prescribing an absolute motion target. Instead, the absolute motion remains available as a functional redundancy to the system. We illustrate the properties of our proposed Jacobian through numerical simulations of a novel differential Inverse\ua0Kinematics algorithm

    Working Notes from the 1992 AAAI Spring Symposium on Practical Approaches to Scheduling and Planning

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    The symposium presented issues involved in the development of scheduling systems that can deal with resource and time limitations. To qualify, a system must be implemented and tested to some degree on non-trivial problems (ideally, on real-world problems). However, a system need not be fully deployed to qualify. Systems that schedule actions in terms of metric time constraints typically represent and reason about an external numeric clock or calendar and can be contrasted with those systems that represent time purely symbolically. The following topics are discussed: integrating planning and scheduling; integrating symbolic goals and numerical utilities; managing uncertainty; incremental rescheduling; managing limited computation time; anytime scheduling and planning algorithms, systems; dependency analysis and schedule reuse; management of schedule and plan execution; and incorporation of discrete event techniques

    Knowledge-Based Support for Management of Concurrent, Multidisciplinary Design

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    Artificial intelligence (AI) applications to design have tended to focus on modeling and automating aspects of single discipline design tasks. Relatively little attention has thus far been devoted to representing the kinds of design \u27metaknowledge\u27 needed to manage the important interface issues that arise in concurrent design, that is, multidisciplinary design decision-making. This paper provides a view of the process and management of concurrent design and evaluates the potential of two AI approaches—blackboard architectures and co-operative distributed problem-solving (CDPS)—to model and support the concurrent design of complex artifacts. A discussion of the process of multidisciplinary design highlights elements of both sequential and concurrent design decision-making. We identify several kinds of design metaknowledge used by expert managers to: partition the design task for efficient execution by specialists; set appropriate levels of design conservatism for key subsystem specifications; evaluate, limit and selectively communicate design changes across discipline boundaries; and control the sequence and timing of the key (highly constrained and constraining) design decisions for a given type of artifact. We explore the extent to which blackboard and CDPS architectures can provide valid models of and potential decision support for concurrent design by (1) representing design management metaknowledge, and (2) using it to enhance both horizontal (interdisciplinary) and vertical (project life cycle) integration among product design, manufacturing and operations specialists

    Lessons learned on the Skylab program

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    Lessons learned in the Skylab program and their application and adaptation to other space programs are summarized. Recommendations and action taken on particular problems are described. The use of Skylab recommendations to identify potential problems of future space programs is discussed

    Towards an Expert System for the Analysis of Computer Aided Human Performance

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    Sustaining Management Commitment to Workplace Health Programs:. The Case of Participatory Ergonomics

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    This article investigates management commitment to workplace health and safety through an analysis of the implementation of participatory ergonomic (PE) interventions in three worksites. The PE programs were established to address the burden of work-related musculoskeletal disorders. Drawing upon interview and observational data, the analysis examines the evolution of managerial support for PE programs over time and in the context of pressures internal and external to the worksites. Ergonomic Change Teams in all three sites experienced problems establishing authority to act as change agents and in accessing employee time to carry out their activities. Resolution of these problems was heavily contingent on the commitment of senior management, and the efforts of individual management personnel to intervene in support of the PE program. Our findings highlight that “management” is not a monolithic entity and managerial structures are often marked by divisions in priorities, including health and safety.Les travaux sur la santĂ© et la sĂ©curitĂ© dans les Ă©tablissements mettent l’accent sur l’importance de l’implication de la direction. Une approche en matiĂšre de santĂ© et de sĂ©curitĂ© au travail qui devient de plus en plus acceptĂ©e est l’ergonomie participative (EP), qui cherche Ă  rĂ©duire l’exposition des travailleurs Ă  des troubles musculosquelettiques. Les dĂ©bats en ergonomie participative font de façon constante ressortir l’importance d’un engagement de la part de la direction (Haims et Carayon, 1998).Des travaux ont rassemblĂ© les Ă©lĂ©ments d’un cas convaincant au sujet de l’appui de la direction pour rĂ©ussir des interventions en santĂ© et sĂ©curitĂ© au travail, mais on connaĂźt peu d’analyses du processus qui conduit Ă  l’engagement de la direction et Ă  son maintien. Le fait de se demander ce qu’est la nature des relations entre des influences d’ordre structurel, tels que les impĂ©ratifs de la production, et les activitĂ©s de la direction peuvent amĂ©liorer notre comprĂ©hension du support de la direction.Cet essai analyse l’engagement de la direction en matiĂšre de santĂ© et de sĂ©curitĂ© au travail par le biais d’une Ă©valuation de la mise en oeuvre d’un programme d’ergonomie participative dans trois Ă©tablissements : un constructeur automobile, un fabricant de meubles et un service de messagerie. Les interventions dĂ©butĂšrent avec la formation d’une Ă©quipe de facilitateurs en ergonomie participative dans chaque Ă©tablissement, qui regroupait des travailleurs horaires, des reprĂ©sentants de la direction et un facilitateur en ergonomie, ce dernier Ă©tant un membre de l’équipe de recherche universitaire. L’analyse se centre sur l’évolution de l’appui de la direction au programme d’ergonomie participative sur une pĂ©riode de temps, comme il se dĂ©ploie dans un contexte de pressions Ă  l’emplacement du travail, tant Ă  l’interne qu’à l’externe, surtout celles liĂ©es Ă  la production.Les interventions sont Ă©valuĂ©es Ă  l’aide d’une approche cas multiple et les donnĂ©es des Ă©tudes de cas sont tirĂ©es des entrevues effectuĂ©es sur le terrain et des notes prises. Dans chaque emplacement, les notes venant du terrain furent enregistrĂ©es sur les lieux du travail et au cours des rencontres de l’équipe. Les notes prises sur le terrain fournissaient un compte-rendu des activitĂ©s sur le site et les reconstructions d’échanges informels entre les chercheurs sur le terrain et diffĂ©rents membres du personnel, incluant des travailleurs horaires, des cadres intermĂ©diaires et supĂ©rieurs. Dans chaque emplacement, des entrevues ont Ă©tĂ© conduites avec environ une vingtaine de personnes, incluant des membres de l’équipe d’intervention, Ă©galement de la direction supĂ©rieure locale et des travailleurs diffĂ©rents de ceux membres de l’équipe d’intervention.Les notes prises sur le terrain et les entrevues transcrites furent traitĂ©es Ă  l’aide d’un logiciel d’analyse de type qualitatif. Pour chaque ensemble de donnĂ©es, un schĂ©ma de codification prĂ©liminaire a Ă©tĂ© mis au point et par la suite rĂ©visĂ© en ne retenant que les lectures multiples du matĂ©riel recueilli. Les sections basĂ©es sur les codes ont Ă©tĂ© retirĂ©es et ensuite Ă©valuĂ©es pour procĂ©der Ă  l’analyse.L’analyse est ancrĂ©e dans une perspective de processus politique en matiĂšre de changement technologique et organisationnel (McLoughlin et Badham, 2005; Thomas, 1994). Cette approche fournit une façon d’envisager l’évolution dans le temps des programmes organisationnels, une maniĂšre qui se prĂ©occupe des dimensions structurelles et interactionnelles de la vie en sociĂ©tĂ©. Dans l’analyse qui suit de l’évolution des programmes d’ergonomie participative, cette perspective est retenue en vue d’évaluer comment ces programmes se dĂ©roulent dans un contexte marquĂ© au coin des activitĂ©s et des intĂ©rĂȘts divergents des acteurs, qui commandent des degrĂ©s divers d’autoritĂ©, dans un milieu caractĂ©risĂ© par des forces internes telles que des pressions venant de la production et par des forces externes.Cette vision considĂšre les formations sociales comme des programmes organisationnels tels qu’ils sont façonnĂ©s par les actions de ceux de l’intĂ©rieur aussi bien par l’effet des contextes organisationnels et sociaux plus larges. La perspective d’un processus politique conçoit Ă©galement l’évolution des programmes organisationnels comme un ensemble de dĂ©cisions prises par des groupes divers dans le temps, et non simplement comme une dĂ©cision de retenir un programme en particulier. De plus, divers groupes au sein d’une organisation ont des intĂ©rĂȘts divergents et une autoritĂ© pour actualiser ces intĂ©rĂȘts, qui en retour exercent une influence sur la mise en oeuvre. L’approche du processus politique met Ă©galement l’accent sur l’importance des conditions internes et externes aux lieux de travail, ce qui complique et parfois mĂȘme empĂȘche l’exercice chez les individus de leurs aptitudes Ă  donner une direction au dĂ©veloppement de programmes organisationnels.Nos conclusions indiquent que les Ă©quipes d’ergonomie dans les trois Ă©tablissements ont rencontrĂ© des problĂšmes d’attribution de l’autoritĂ© de procĂ©der Ă  titre d’agents de changement au sein du lieu de travail et des problĂšmes d’évaluation du temps des salariĂ©s Ă  rĂ©aliser leurs agendas. Ces problĂšmes Ă©taient intimement reliĂ©s : l’absence d’autoritĂ© entraĂźnait une inaptitude Ă  obtenir l’engagement du temps des salariĂ©s, dans certains cas le temps d’assister aux rencontres des Ă©quipes de changement et, dans d’autres, d’effectuer des changements de nature ergonomique. Dans tous ces exemples de problĂšmes rencontrĂ©s eu Ă©gard au temps, la direction ne rĂ©ussissait pas Ă  fournir le personnel que les Ă©quipes de changement nĂ©cessitaient. Pendant qu’un Ă©vĂšnement de nature locale affectait la façon dont le programme de caractĂšre ergonomique se dĂ©roulait dans chaque lieu de travail, des difficultĂ©s d’obtenir l’autoritĂ© et le temps de faire des changements ont entravĂ© le succĂšs des interventions dans les trois emplacements.Nos conclusions mettent en Ă©vidence le fait que la direction des Ă©tablissements ne forme pas un bloc monolithique et que les structures de direction sont souvent marquĂ©es par des divisions au plan des prioritĂ©s et des intĂ©rĂȘts. Dans tous les emplacements, la direction supĂ©rieure appuyait le lancement des interventions, mais c’était les cadres et les superviseurs qui gĂ©nĂ©ralement s’intĂ©ressaient aux enjeux pratiques inhĂ©rents au maintien de la bonne marche de la production une fois l’intervention en cheminement. Étant donnĂ© le caractĂšre des pressions qu’ils devaient supporter, le fait d’obtenir leur appui prĂ©sentait un dĂ©fi continu. De plus, au passage d’un emplacement Ă  l’autre, la direction supĂ©rieure diffĂ©rait quant au maintien de son engagement initial au cours du dĂ©roulement des programmes en ergonomie et plus particuliĂšrement, lorsqu’un programme rencontrait une certaine rĂ©sistance, elle apportait son renfort par une intervention efficace.Le problĂšme principal que rencontraient les interventions rĂ©sidait dans le fait que les programmes de santĂ© et de sĂ©curitĂ© au travail se voyaient accorder une importance secondaire en Ă©tant subordonnĂ©s aux objectifs de la production. Un enjeu important ici Ă©tait la position retranchĂ©e de la direction eu Ă©gard Ă  la prĂ©vention des accidents d’ordre musculosquelettique. D’une maniĂšre plus particuliĂšre, des conflits se prĂ©sentaient quant aux ressources affectĂ©es Ă  la santĂ© et Ă  la sĂ©curitĂ©, sur l’organisation et le rythme du travail, tenant compte de la prioritĂ© accordĂ©e au maintien ou Ă  l’accroissement de la productivitĂ© aux dĂ©pends d’un investissement dans les enjeux de sĂ©curitĂ© de nature ergonomique.En poursuivant un cadre de rĂ©fĂ©rence de l’ordre d’un processus politique, cet essai Ă©value la maniĂšre dont un programme organisationnel dans son Ă©volution s’éloigne de sa conception initiale et, Ă  l’intĂ©rieur de ce processus, la maniĂšre dont les positions de la direction en matiĂšre de santĂ© et de sĂ©curitĂ© deviennent volatiles et sensibles aux pressions, tant Ă  l’interne qu’à l’externe, dans un emplacement donnĂ©. Nos conclusions mettent en Ă©vidence l’obligation pour la direction, au moment de la conceptualisation d’un programme, de tenir compte de l’hĂ©tĂ©rogĂ©nĂ©itĂ© propre Ă  un niveau (direction supĂ©rieure et cadre moyen), de l’objet de la responsabilitĂ© (que ce soit la production, la santĂ© ou la sĂ©curitĂ© au travail) au sein mĂȘme d’une entreprise. De plus, des diffĂ©rences au sein des organisations quant Ă  l’accĂšs aux ressources et aux avantages acquis de la direction et des travailleurs ont un impact sur le dĂ©roulement d’un programme. Une implication importante qui en dĂ©coule est Ă  l’effet que des ententes d’appui Ă  une intervention au moment de son lancement ne peuvent ĂȘtre envisagĂ©es comme stables dans le temps.Este artĂ­culo investiga el compromiso de la gerencia respecto a la salud y seguridad ocupacional mediante un anĂĄlisis de la implementaciĂłn de las intervenciones de ergonomĂ­a participativa (EP) en tres centros de trabajo. Basado en entrevistas y datos de observaciĂłn, el anĂĄlisis investiga la evoluciĂłn del apoyo de la gerencia a los programas EP a travĂ©s del tiempo y en el contexto de presiones internas y externas al centro de trabajo. Los equipos de cambio ergonĂłmico en los tres lugares experimentaron problemas en cuanto a establecer la autoridad para actuar como agentes del cambio y en cuanto a la liberaciĂłn de tiempo de los empleados para llevar a cabo sus actividades. La resoluciĂłn de estos problemas dependiĂł en gran medida del compromiso de la alta gerencia y de los esfuerzos individuales del personal de gerencia para intervenir en ayuda a los programas EP. Nuestros resultados hacen resaltar que la gerencia no es una entidad monolĂ­tica y que las estructuras de gestiĂłn son frecuentemente marcadas por divisiones respecto a las prioridades, incluyendo la salud y la seguridad
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