Methods for Autonomous Wristband Placement with a Search-and-Rescue Aerial Manipulator

Gómez-de-Gabriel, Jesús M.; Gandarias, Juan M.; Perez-Maldonado, Francisco J.; Garcia-Nuncz, Francisco J.; Fernandez-Garcia, Emilio J.; García-Cerezo, Alfonso J.

doi:10.1109/iros.2018.8594202

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“…At the beginning of the operation, the robot's end-effector is located at x h G . This point can be set by an operator or autonomously calculated by the robot using computer vision techniques, such as the one presented in [40]. However, the performance of these methods is sensitive to the lighting conditions.…”

Section: A Motion Planningmentioning

confidence: 99%

Upper-Limb Kinematic Parameter Estimation and Localization Using a Compliant Robotic Manipulator

et al. 2021

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Assistive and rehabilitation robotics have gained momentum over the past decade and are expected to progress significantly in the coming years. Although relevant and promising research advances have contributed to these fields, challenges regarding intentional physical contact with humans remain. Despite being a fundamental component of assistive and rehabilitation tasks, there is an evident lack of work related to robotic manipulators that intentionally manipulate human body parts. Moreover, existing solutions involving end-effector robots are not based on accurate knowledge of human limb dimensions and their current configuration. This knowledge, which is essential for safe human-limb manipulation, depends on the grasping location and human kinematic parameters. This paper addresses the upper-limb manipulation challenge and proposes a pose estimation method using a compliant robotic manipulator. To the best of our knowledge, this is the first attempt to address this challenge. A kinesthetic-based approach enables estimation of the kinematic parameters of the human arm without integrating external sensors. The estimation method relies only on proprioceptive data obtained from a collaborative robot with a Cartesian impedance-based controller to follow a compliant trajectory that depends on human arm kinodynamics. The human arm model is a 2-degree of freedom (DoF) kinematic chain. Thus, prior knowledge of the arm's behavior and an estimation method enables estimation of the kinematic parameters. Two estimation methods are implemented and compared: i) Hough transform (HT); ii) least squares (LS). Furthermore, a resizable, sensorized dummy arm is designed for experimental validation of the proposed approach. Outcomes from six experiments with different arm lengths demonstrate the repeatability and effectiveness of the proposed methodology, which can be used in several rehabilitation robotic applications.

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Section: A Motion Planningmentioning

confidence: 99%

Upper-Limb Kinematic Parameter Estimation and Localization Using a Compliant Robotic Manipulator

et al. 2021

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“…If the target is in a narrow region or cluttered environment, it is difficult to reach the target and manipulate it directly using a UAV. Additionally, for cooperating or establishing contact with humans in a search-and-rescue task [10], it is essential to maintain a safe distance.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Wire-Suspended Device Control Based on Wireless Communication With Multirotor for Long Reach-Aerial Manipulation

et al. 2020

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In this study, we propose a long-reach aerial manipulation system with a wire-suspended device that allows the airframe to maintain its position at the desired distance away from the target. We implemented a feedback communication between the multirotor and wire-suspended device to maintain the position of the wire-suspended device directly below the multirotor while maintaining a constant distance from the target. The multirotor communicates its velocity and relative position to the wire-suspended device to control the ducted fans, whereas the wire-suspended device transmits the attitude and distance from the ground to the multirotor to control the winch. The designed controller for the ducted fans allows the wire-suspended device to behave like a long rigid robotic arm. The performance of the designed controller was verified by navigating the multirotor over stepped surfaces while the wire-suspended device was being lowered.

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“…De forma que se puede realizar el acoplamiento de la pulsera a las víctimas de forma automática utilizando técnicas de aprendizaje profundo. Un trabajo previo de este grupo se presenta en [5].…”

Section: Introductionunclassified

Monitorización de víctimas con manipuladores aéreos en operaciones de búsqueda y rescate

Ruiz‐Ruiz¹,

Gandarias²,

Muñoz-Ramírez³

et al. 2020

Actas De Las XXXIX Jornadas De Automática, Badajoz, 5-7 De Septiembre De 2018

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ResumenEn este trabajo se presenta el primer dispositivo de monitorización de víctimas para su colocación automática con robots manipuladores aéreos. Se trata de un sistema sensorial distribuido para la evaluación de forma continua del estado de salud de víctimas de catástrofes. Se describen el sensor diseñado y el sistema de comunicaciones, así como la aplicación mediante la colocación del sensor basado en el uso de sistemas aéreos no tripulados (UAS) o robots manipuladores aéreos. El dispositivo de monitorización continua ofrece ventajas sobre el sistema de triage actual ya que permite obtener datos de la evolución de cada víctima. Recoge medidas de las constantes vitales de las víctimas, que son publicadas mediante protocolos de Internet de las Cosas (IoT) que permiten su procesado de forma remota. Además, posee métodos basados en aprendizaje profundo para la detección automática de la posición relativa de la muñeca del brazo de una persona con respecto al manipulador aéreo. Se han realizado experimentos preliminares de obtención de medidas y de colocación de sensores mediante una versión preliminar del sensor, cuyos resultados se incluyen.Palabras clave: Robótica de rescate, Monitorización de víctimas, Internet de las Cosas, Impresión 3D INTRODUCCIÓNEn la actualidad, los accidentes con múltiples víctimas no suceden muy a menudo, pero cuando se dan es necesario atender a los heridos con la mayor brevedad posible y de forma organizada. El término triage hace referencia al proceso de clasificación de pacientes de urgencia según su gravedad, de forma que los equipos de búsqueda y rescate (SAR) puedan establecer un orden prioritario de atención a las víctimas según el nivel de urgencia. Este proceso que puede llegar a ser complejo [11]. En la actualidad, el personal sanitario realiza una evaluación rápida de cada una de las víctimas cada cierto tiempo. La prioridad asignada se muestra mediante una tarjeta de triage atada a la muñeca o el tobillo de la víctima [7]. Figura 1: Manipulador aéreo con un sensor. El manipulador es un brazo de tres grados de libertad tipo delta adaptado a un octocóptero de Atyges.Gracias al auge de los microcontroladores de bajo coste y las comunicaciones, es cada vez más factible el uso de redes sensoriales que permitan la monitorización de diversos parámetros, como son las constantes vitales de una persona [8]. Así pues, los avances en electrónica permiten la integración de sensores en espacios cada vez más reducidos, siendo posible colocarlos en objetos cotidianos [1].De igual forma, los avances en la interacción robothumano hacen que sea la colocación de dispositivos sensoriales en personas mediante manipuladores robóticos pueda realizarse de forma segura [3]. Con el uso de robots para operaciones SAR, la rápida localización y la monitorización continua de víctimas es posible. En [2] se muestra cómo un sistema aéreo no tripulado (UAS) con múltiples sensores puede llegar a la víctima antes que los servicios de emergencias. En [6] se presenta la colocación de un sensor con comunicacione...

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Methods for Autonomous Wristband Placement with a Search-and-Rescue Aerial Manipulator

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