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9 results on '"Rahaf Rahal"'

3. Haptic-guided grasping to minimise torque effort during robotic telemanipulation

Author

Rahaf Rahal, Amir M. Ghalamzan-E., Firas Abi-Farraj, Claudio Pacchierotti, Paolo Robuffo Giordano, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Lincoln, EPSRC EP/M026477/1, National Centre for Nuclear Robotics, and European Project: 645582,H2020 Pilier Industrial Leadership,H2020-ICT-2014-1,RoMaNS(2015)

Subjects
Grasping, Artificial Intelligence, Teleoperation, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Haptics, Post-grasp manipulation, Shared Control
Abstract

International audience; Teleoperating robotic manipulators can be complicated and cognitively demanding for the human operator. Despite these difficulties, teleoperated robotic systems are still popular in several industrial applications, e.g., remote handling of hazardous material. In this context, we present a novel haptic shared control method for minimising the manipulator torque effort during remote manipulative actions in which an operator is assisted in selecting a suitable grasping pose for then displacing an object along a desired trajectory. Minimising torque is important because it reduces the system operating cost and extends the range of objects that can be manipulated. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach in a series of representative real-world pick-and-place experiments as well as in a human subjects study. The reported results prove the effectiveness of our shared control vs. a standard teleoperation approach. We also find that haptic-only guidance performs better than visualonly guidance, although combining them together leads to the best overall results.

Published
2023

4. Bilateral Teleoperation With Adaptive Impedance Control for Contact Tasks

Author

Youssef Michel, Paolo Robuffo Giordano, Claudio Pacchierotti, Rahaf Rahal, Dongheui Lee, Technical University of Munich (TUM), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), This research was funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) – SPP 2134 and the Helmholtz Association., Technische Universität Munchen - Université Technique de Munich [Munich, Allemagne] (TUM), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
030506 rehabilitation, 0209 industrial biotechnology, Control and Optimization, Computer science, Learning from Demonstration, Biomedical Engineering, 02 engineering and technology, Compliance and Impedance Control, 03 medical and health sciences, 020901 industrial engineering & automation, Remote manipulator, Artificial Intelligence, Teleoperation, medicine, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Torque, Robot kinematics, Mechanical Engineering, Stiffness, Control engineering, Telerobotics and Teleoperation, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Impedance control, Control and Systems Engineering, Impedance Control, Robot, Computer Vision and Pattern Recognition, medicine.symptom, 0305 other medical science, Energy (signal processing)
Abstract

International audience; This paper presents an adaptive impedance control architecture for robotic teleoperation of contact tasks featuring continuous interaction with the environment. We use Learning from Demonstration (LfD) as a framework to learn variable stiffness control policies. Then, the learnt state-varying stiffness is used to command the remote manipulator, so as to adapt its interaction with the environment based on the sensed forces. Our system only relies on the on-board torque sensors of a commercial robotic manipulator and it does not require any additional hardware or user input for the estimation of the required stiffness. We also provide a passivity analysis of our system, where the concept of energy tanks is used to guarantee a stable behavior. Finally, the system is evaluated in a representative teleoperated cutting application. Results show that the proposed variablestiffness approach outperforms two standard constant-stiffness approaches in terms of safety and robot tracking performance.

Published
2021

5. Human-Inspired Haptic-Enabled Learning from Prehensile Move Demonstrations

Author

Aleksander Lillienskiold, Ekrem Misimi, Claudio Pacchierotti, Rahaf Rahal, Paolo Robuffo Giordano, SINTEF Ocean Space (SINTEF OCEAN), Stiftelsen for INdustriell og TEknisk Forskning Digital [Trondheim] (SINTEF Digital), Norwegian University of Life Sciences (NMBU), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 255596, Research Council of Norway through iProcess and GentleMAN, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
Learning from demonstration, Grasping, Computer science, Learning from Demonstration, Haptics, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Control theory, Human–computer interaction, Teleoperation, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Electrical and Electronic Engineering, Haptic technology, business.industry, Robotics, Automation, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Control and Systems Engineering, Food processing, Artificial intelligence, business, Software, Prehensile tail, Food handling
Abstract

International audience; Research on robotic manipulation of fragile, compliant objects, such as food items, is gaining traction due to its game-changing potential within the food production and retailing sectors, currently characterized by manually-intensive and highly repetitive tasks. Food products exhibit high levels of frailness, biological variation, and complex 3D shapes and textures. For these reasons, introducing greater levels of robotic automation in the food and agricultural sectors remains an important challenge. This paper addresses this challenge by developing a human-centred, haptic-based, Learning from Demonstration (LfD) policy that enables pre-trained autonomous grasping of food items using an anthropomorphic robotic system. The policy combines data from teleoperation and direct human manipulation of objects, embodying human intent and interaction areas of significance. We evaluated the proposed solution against a recent state-of-the-art LfD policy as well as against two standard impedance controller techniques. Results show that the proposed policy performs significantly better than the other considered techniques, leading to high grasping success rates while guaranteeing the integrity of the food at hand.

Published
2021

6. Haptic Shared-Control Methods for Robotic Cutting

Author

Rahaf Rahal, Firas Abi-Farraj, Paolo Robuffo Giordano, Claudio Pacchierotti, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)

Subjects
[INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

Shared control allows to share the available degrees of freedom of a robotic system between the operator and an autonomous controller, to facilitate the task and improve the efficiency of the system [1], [2], e.g., in robotic teleoperation [3]–[5]. Robotic cutting is particularly interesting for shared control, as it is employed in various sensitive applications which range from surgical cutting [6] to nuclear decommissioning [7] and disaster response [8]. Moreover, cutting applications feature a variety of constraints which can have a high impact on the task. For example, to avoid damaging the environment, the cutting tool should neither perform pure lateral motion nor rotate in place. Indeed, unicycle and car-like kinematic models have been used for modeling the cutting task to reflect its nonholonomic nature [9], [10]. Several shared-control architectures have been proposed in the literature to tackle different cutting applications [11]. One example is enforcing nonholonomic constraints on multipurpose robots through control [12], [13]. In [13], Vozar et al. design four shared-control approaches for cutting straight lines into MLI blankets under a time delay. In all modes, the master interface was free to move in any direction, and the constraints were implemented only at the remote side. This work targets the limitations of the above-described architectures. It presents the design and evaluation of two shared-control approaches for commanding a manipulator in a cutting scenario while enforcing constraints associated with the task itself, e.g., limiting lateral motions, rotations in place, and sharp turns of the tool. The user is provided with information about the enforced nonholonomic constraints (alongside contact forces) via haptic feedback on the master device, https://youtu.be/VElOLS4tJEU https://www.youtube.com/watch?v=xzEZb4NIW-g

Published
2020

7. Haptic shared control for enhanced user comfort in robotic telemanipulation

Author

Rahaf Rahal, Giulia Matarese, Marco Gabiccini, Alessio Artoni, Domenico Prattichizzo, Paolo Robuffo Giordano, Claudio Pacchierotti, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Pisa - Università di Pisa, Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Italian Institute of Technology (IIT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Rahal, Rahaf

Subjects
[INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], [INFO.INFO-HC] Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2020

8. Caring about the human operator: haptic shared control for enhanced user comfort in robotic telemanipulation

Author

Alessio Artoni, Domenico Prattichizzo, Marco Gabiccini, Rahaf Rahal, Claudio Pacchierotti, Giulia Matarese, Paolo Robuffo Giordano, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Pisa - Università di Pisa, Università degli Studi di Siena (UNISI), Italian Institute of Technology (IIT), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
Male, 0209 industrial biotechnology, Computer science, 02 engineering and technology, Workspace, Kinematics, Haptics, shared control, Task (project management), User-Computer Interface, 020901 industrial engineering & automation, Feedback, Sensory, Human–computer interaction, Control theory, Humans, Telemetry, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], 0501 psychology and cognitive sciences, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Man-Machine Systems, 050107 human factors, Haptic technology, business.industry, 05 social sciences, Workload, Robotics, robotic telemanipulation, Equipment Design, Ergonomics, Biomechanical Phenomena, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Touch Perception, Teleoperation, Female, Artificial intelligence, business
Abstract

International audience; Haptic shared control enables a human operator and an autonomous controller to share the control of a robotic system using haptic active constraints. It has been used in robotic teleoperation for different purposes, such as navigating along paths minimizing the torques requested to the manipulator or avoiding possibly dangerous areas of the workspace. However, few works have focused on using these ideas to account for the user's comfort. In this work, we present an innovative haptic-enabled shared control approach aimed at minimizing the user's workload during a teleoperated manipulation task. Using an inverse kinematic model of the human arm and the Rapid Upper Limb Assessment (RULA) metric, the proposed approach estimates the current user's comfort online. From this measure and an a priori knowledge of the task, we then generate dynamic active constraints guiding the users towards a successful completion of the task, along directions that improve their posture and increase their comfort. Studies with human subjects show the effectiveness of the proposed approach, yielding a 30% perceived reduction of the workload with respect to using standard guided human-in-the-loop teleoperation.

Published
2020

9. Biomaterials in Tissue Engineering

Author

Samad Ahadian, Raquel Obregón, Javier Ramón-Azcón, Anwarul Hasan, and Rahaf Rahal

Subjects
Scaffold, Materials science, Natural biomaterials, Synthetic biomaterials, Extracellular matrix, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Tissue engineering, 0210 nano-technology, Biomedical engineering
Abstract

In the field of tissue engineering (TE), cells are recruited with scaffolds and soluble factors to make artificial tissues. The scaffolds aim to re-create the native extracellular matrix (ECM) for the cells in vitro, regulating various cellular behaviors, such as proliferation, migration, and differentiation. Biomaterials have widely been used as the tissue scaffolds providing multiple functions, such as the substrate for cells, control on the mechanics, morphology, and three-dimensional (3D) structure of tissues, and encapsulation and release of different biomolecules, such as growth factors and drugs. Biomaterials can generally be divided into two categories: natural and synthetic. Major characteristics of natural biomaterials are their biocompatibility, cell-binding affinity, and degradation, while synthetic biomaterials often provide high mechanical properties as well as tunable chemistry and physical structure. This chapter reviews the characteristics and applications of the commonly used biomaterials in the TE field. 2017 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Scopus

Published
2017

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