Implementation of a Real-Time Teleoperation System for the Control of a Robotic Squid

Abstract

Teleoperation is defined as the remote control of a robotic system from an operational environment. Teleoperation of soft robots has been a growing research topic in recent years and there are still areas awaiting further studies. In this study, a real-time teleoperation system has been implemented for a robotic squid with four soft arms, to be used in underwater operations. The teleoperation system consists of dissimilar master-slave system kinematics, with multiple master systems and multiple slave systems. An operator utilizes two haptic devices for the manipulation of the four soft robot arms. Haptic feedback is incorporated into the system for ease of use. The slave system within the implemented teleoperation system is simulated using hardware-in-the-loop simulation. For this purpose, communication protocols from the real system are employed. In other words, the applied teleoperation system is integrated within the hardware-in-the-loop simulation of the real system. Experiments were conducted to validate that the implemented system is a real-time system and to evaluate the ease of use of the system from the operator's perspective. Additionally, experiments were expanded to measure the impact of haptic feedback on the performance of the operator. The experimental results indicate that the system is a real-time system and haptic feedback improves the system's ease of use.

Teleoperasyon, bir robotik sistemin, operasyon ortamından uzaktan kontrol edilmesi olarak tanımlanır. Yumuşak robotların teleoperasyonu son yıllarda artarak devam eden araştırma konusu olmuştur ve halen araştırılmayı bekleyen konular vardır. Bu çalışmada gerçek-zamanlı bir teleoperasyon sistemi bir robotik mürekkep balığının su altı operasyonlarda kullanılmak üzere sahip olduğu dört yumuşak kol modeli için uygulanmıştır. Teleoperasyon sistemi, benzemez ana-bağımlı sistem kinematiği ve çoklu ana sistem ve çoklu bağımlı sistemden oluşan bir teleoperasyon sistemidir. Operatör, dört yumuşak robot kolunun manipülasyonu için iki haptik cihaz kullanmaktadır. Kullanım kolaylığı amacıyla sisteme haptik geribesleme tanımlanmıştır. Uygulanan teleoperasyon sistemindeki bağımlı sistem donanım içeren simülasyon vasıtasıyla simüle edilmiştir. Bunun için, gerçek sistemdeki iletişim protokolleri kullanılmıştır. Başka bir deyişle uygulanan teleoperasyon sistemi, gerçek sisteme donanım içeren simülasyon uygulanarak entegre edilmiştir. Uygulanan sistemin gerçek zamanlı olup olmadığı ve sistemin operatör açısından kullanılabilir olduğunu test etmek amacıyla deneyler yapılmıştır. Ayrıca, haptik geribeslemenin operatörün performansı üzerindeki etkisini ölçmek amacıyla deneyler genişletilmiştir. Deney sonuçları, sistemin gerçek zamanlı olduğunu ve haptik geribeslemenin sistemin kullanım kolaylığını geliştirdiğini göstermiştir.