Asymmetric Dual-Arm Task Execution using an Extended Relative Jacobian

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

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

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

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

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

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

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

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 santé et la sécurité dans les établissements mettent l’accent sur l’importance de l’implication de la direction. Une approche en matière de santé et de sécurité au travail qui devient de plus en plus acceptée est l’ergonomie participative (EP), qui cherche à réduire l’exposition des travailleurs à des troubles musculosquelettiques. Les débats 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 rassemblé les éléments d’un cas convaincant au sujet de l’appui de la direction pour réussir des interventions en santé et sécurité au travail, mais on connaît peu d’analyses du processus qui conduit à l’engagement de la direction et à son maintien. Le fait de se demander ce qu’est la nature des relations entre des influences d’ordre structurel, tels que les impératifs de la production, et les activités de la direction peuvent améliorer notre compréhension du support de la direction.Cet essai analyse l’engagement de la direction en matière de santé et de sécurité au travail par le biais d’une évaluation de la mise en oeuvre d’un programme d’ergonomie participative dans trois établissements : un constructeur automobile, un fabricant de meubles et un service de messagerie. Les interventions débutèrent avec la formation d’une équipe de facilitateurs en ergonomie participative dans chaque établissement, qui regroupait des travailleurs horaires, des représentants de la direction et un facilitateur en ergonomie, ce dernier étant 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 période de temps, comme il se déploie dans un contexte de pressions à l’emplacement du travail, tant à l’interne qu’à l’externe, surtout celles liées à la production.Les interventions sont évaluées à l’aide d’une approche cas multiple et les données des études de cas sont tirées des entrevues effectuées sur le terrain et des notes prises. Dans chaque emplacement, les notes venant du terrain furent enregistrées sur les lieux du travail et au cours des rencontres de l’équipe. Les notes prises sur le terrain fournissaient un compte-rendu des activités sur le site et les reconstructions d’échanges informels entre les chercheurs sur le terrain et différents membres du personnel, incluant des travailleurs horaires, des cadres intermédiaires et supérieurs. Dans chaque emplacement, des entrevues ont été conduites avec environ une vingtaine de personnes, incluant des membres de l’équipe d’intervention, également de la direction supérieure locale et des travailleurs différents de ceux membres de l’équipe d’intervention.Les notes prises sur le terrain et les entrevues transcrites furent traitées à l’aide d’un logiciel d’analyse de type qualitatif. Pour chaque ensemble de données, un schéma de codification préliminaire a été mis au point et par la suite révisé en ne retenant que les lectures multiples du matériel recueilli. Les sections basées sur les codes ont été retirées et ensuite évaluées pour procéder à l’analyse.L’analyse est ancrée dans une perspective de processus politique en matière 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 manière qui se préoccupe des dimensions structurelles et interactionnelles de la vie en société. 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 déroulent dans un contexte marqué au coin des activités et des intérêts divergents des acteurs, qui commandent des degrés divers d’autorité, dans un milieu caractérisé par des forces internes telles que des pressions venant de la production et par des forces externes.Cette vision considère les formations sociales comme des programmes organisationnels tels qu’ils sont façonnés par les actions de ceux de l’intérieur aussi bien par l’effet des contextes organisationnels et sociaux plus larges. La perspective d’un processus politique conçoit également l’évolution des programmes organisationnels comme un ensemble de décisions prises par des groupes divers dans le temps, et non simplement comme une décision de retenir un programme en particulier. De plus, divers groupes au sein d’une organisation ont des intérêts divergents et une autorité pour actualiser ces intérêts, qui en retour exercent une influence sur la mise en oeuvre. L’approche du processus politique met également l’accent sur l’importance des conditions internes et externes aux lieux de travail, ce qui complique et parfois même empêche l’exercice chez les individus de leurs aptitudes à donner une direction au développement de programmes organisationnels.Nos conclusions indiquent que les équipes d’ergonomie dans les trois établissements ont rencontré des problèmes d’attribution de l’autorité de procéder à titre d’agents de changement au sein du lieu de travail et des problèmes d’évaluation du temps des salariés à réaliser leurs agendas. Ces problèmes étaient intimement reliés : l’absence d’autorité entraînait une inaptitude à obtenir l’engagement du temps des salariés, dans certains cas le temps d’assister aux rencontres des équipes de changement et, dans d’autres, d’effectuer des changements de nature ergonomique. Dans tous ces exemples de problèmes rencontrés eu égard au temps, la direction ne réussissait pas à fournir le personnel que les équipes de changement nécessitaient. Pendant qu’un évènement de nature locale affectait la façon dont le programme de caractère ergonomique se déroulait dans chaque lieu de travail, des difficultés d’obtenir l’autorité et le temps de faire des changements ont entravé le succès des interventions dans les trois emplacements.Nos conclusions mettent en évidence le fait que la direction des établissements ne forme pas un bloc monolithique et que les structures de direction sont souvent marquées par des divisions au plan des priorités et des intérêts. Dans tous les emplacements, la direction supérieure appuyait le lancement des interventions, mais c’était les cadres et les superviseurs qui généralement s’intéressaient aux enjeux pratiques inhérents au maintien de la bonne marche de la production une fois l’intervention en cheminement. Étant donné le caractère des pressions qu’ils devaient supporter, le fait d’obtenir leur appui présentait un défi continu. De plus, au passage d’un emplacement à l’autre, la direction supérieure différait quant au maintien de son engagement initial au cours du déroulement des programmes en ergonomie et plus particulièrement, lorsqu’un programme rencontrait une certaine résistance, elle apportait son renfort par une intervention efficace.Le problème principal que rencontraient les interventions résidait dans le fait que les programmes de santé et de sécurité au travail se voyaient accorder une importance secondaire en étant subordonnés aux objectifs de la production. Un enjeu important ici était la position retranchée de la direction eu égard à la prévention des accidents d’ordre musculosquelettique. D’une manière plus particulière, des conflits se présentaient quant aux ressources affectées à la santé et à la sécurité, sur l’organisation et le rythme du travail, tenant compte de la priorité accordée au maintien ou à l’accroissement de la productivité aux dépends d’un investissement dans les enjeux de sécurité de nature ergonomique.En poursuivant un cadre de référence de l’ordre d’un processus politique, cet essai évalue la manière dont un programme organisationnel dans son évolution s’éloigne de sa conception initiale et, à l’intérieur de ce processus, la manière dont les positions de la direction en matière de santé et de sécurité deviennent volatiles et sensibles aux pressions, tant à l’interne qu’à l’externe, dans un emplacement donné. Nos conclusions mettent en évidence l’obligation pour la direction, au moment de la conceptualisation d’un programme, de tenir compte de l’hétérogénéité propre à un niveau (direction supérieure et cadre moyen), de l’objet de la responsabilité (que ce soit la production, la santé ou la sécurité au travail) au sein même d’une entreprise. De plus, des différences au sein des organisations quant à l’accès aux ressources et aux avantages acquis de la direction et des travailleurs ont un impact sur le déroulement d’un programme. Une implication importante qui en découle est à l’effet que des ententes d’appui à une intervention au moment de son lancement ne peuvent être envisagées comme stables dans le temps.Este artículo investiga el compromiso de la gerencia respecto a la salud y seguridad ocupacional mediante un análisis de la implementación de las intervenciones de ergonomía participativa (EP) en tres centros de trabajo. Basado en entrevistas y datos de observación, el análisis investiga la evolución del apoyo de la gerencia a los programas EP a través del tiempo y en el contexto de presiones internas y externas al centro de trabajo. Los equipos de cambio ergonómico en los tres lugares experimentaron problemas en cuanto a establecer la autoridad para actuar como agentes del cambio y en cuanto a la liberación de tiempo de los empleados para llevar a cabo sus actividades. La resolución de estos problemas dependió 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 monolítica y que las estructuras de gestión son frecuentemente marcadas por divisiones respecto a las prioridades, incluyendo la salud y la seguridad