Attractor dynamics approach to joint transportation by autonomous robots: theory, implementation and validation on the factory floor

This paper shows how non-linear attractor dynamics can be used to control teams of two autonomous mobile robots that coordinate their motion in order to transport large payloads in unknown environments, which might change over time and may include narrow passages, corners and sharp U-turns. Each robot generates its collision-free motion online as the sensed information changes. The control architecture for each robot is formalized as a non-linear dynamical system, where by design attractor states, i.e. asymptotically stable states, dominate and evolve over time. Implementation details are provided, and it is further shown that odometry or calibration errors are of no significance. Results demonstrate flexible and stable behavior in different circumstances: when the payload is of different sizes; when the layout of the environment changes from one run to another; when the environment is dynamice.g. following moving targets and avoiding moving obstacles; and when abrupt disturbances challenge team behavior during the execution of the joint transportation task.- This work was supported by FCT-Fundacao para a Ciencia e Tecnologia within the scope of the Project PEst-UID/CEC/00319/2013 and by the Ph.D. Grants SFRH/BD/38885/2007 and SFRH/BPD/71874/2010, as well as funding from FP6-IST2 EU-IP Project JAST (Proj. Nr. 003747). We would like to thank the anonymous reviewers, whose comments have contributed to improve the paper

Desain dan Kontrol Posisi dari Arm Manipulator Robot sebagai Alat Rehabilitasi Pasien Pasca Stroke

Dalam beberapa dekade terakhir, perkembangan teknologi robot dalam bidang rehabilitasi penyaikit syaraf seperti stroke dan lainnya sangatlah pesat. Dengan bantuan robot, tentunya biaya yang dikeluarkan untuk terapis dapat dipangkas sehingga terapi ini dapat dinikmati dari semua golongan. Dari beberapa penelitaian yang pernah dilakukan, fokus penelitian pada umumnya berkaitan dengan pergerakan robot, struktur robot, fungsional robot hingga harga dari robot itu sendiri. Dalam penelitian ini robot yang ingin dikembangkan adalah robot jenis manipulator dengan struktur mekanik yang sederhana dengan biaya yang dikeluarkan seminimal mungkin. Dengan pembaharuan model mekanik ini diharapkan dapat mengatasi maslah pembebanan pada setiap joint. Dengan menggunakan kontrol PID dan sedikit modifikasi pada plant, robot ini nantinya akan digunakan untuk mengikuti trayektori yang telah diprogram. Sehinga pasien dapat berlatih fisik tanpa didampingi oleh terapis. Pada percobaan ini diujikan trayektori pada robot yakni setengah lingkaran dan setengah persegi. Dengan rentang yang sama yakni 0.5 meter, didapatkan bahwa robot berhasil menyelesaikan trayektori setengah lingkaran dalam waktu 16 ms dan 18 ms untuk trayektori setengah persegi. Dari simulasi juga didapatkan bahwa dengan trayektori setengah persegi, robot menjadi lebih rentan terhadap masalah proportional kick

Perancangan dan Implementasi Safety Instrumented System pada Miniatur Pasteurisasi Menggunakan Programmable Logic Controller

Keselamatan kerja merupakan faktor yang tidak dapat diabaikan dalam industri proses. Salah satu lapisan proteksi yang dapat menjamin keselamatan kerja pada suatu industri adalah Safety Instrumented System (SIS). Perancangan SIS yang diatur dalam standar ANSI/ISA No. 84.00.01-2004 meliputi tahap analisis, tahap implementasi, tahap operasi, dan tahap verifikasi. Miniatur pasteurisasi di Laboratorium Manajemen Sistem Instrumentasi dan Kontrol akan dijadikan objek pembelajaran untuk memahami konsep tingkat safety serta perancangan SIS. Analisis risiko dilakukan dengan menggunakan metode Hazard and Operability Study dan Risk matrix, dan ditentukan nilai Safety Integrity Level (SIL) untuk miniatur pasteurisasi dengan metode Risk graph. Perancangan SIS dilakukan dengan membuat kombinasi-kombinasi dari delapan konfigurasi sistem. Perhitungan dengan Fault Tree Analysis digunakan untuk mengetahui besarnya Probability of Failure on Demand average (PFDavg) yang diperlukan dalam penentuan SIL dari tiap kombinasi SIS. Rancangan terbaik dipilih berdasarkan analisis Analytical Hierarchy Process (AHP) dengan mempertimbangkan nilai PFDavg dan biaya. Penambahan SIS pada miniatur pasteurisasi menghasilkan peningkatan nilai Risk Reduction Factor (RRF) keseluruhan sistem sebesar 83 kali dibandingkan dengan sebelum penambahan SIS. Hasil dari perancangan tersebut kemudian diuji dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) Allen Bradley RS Logix 5000

Polygon formation of multiple nonholonomic mobile robots with double-level-control collision avoidance scheme

This paper considers a polygon formation control of multiple robots with nonholonomic constraints enclosing a goal target and double-level-control collision avoidance scheme. Double-level-control scheme consisted of upper-level and lower-level controls are proposed for trajectory generation and tracking control of multi-robot systems. Both upper-level and lower-level controls operate collision avoidance mechanisms based on potential functions. The proposed control scheme guarantees that the group of robots are kept in the polygon formation and driven to a goal, while avoiding collisions during the travel. Moreover, the designed interaction between the upper- and lower-level controls guarantees that the mobile robots are not trapped in local minima or deadlock case. Experiments of the formation of three-robots are conducted to show the performance of the mobile robots in accomplishing a polygon formation while achieving the goal without any collision and no local minima.</p