1. Limited Information Shared Control and its Applications to Large Vehicle Manipulators
- Author
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Varga, Bálint, Hohmann, Sören, and Wada, Takahiro
- Subjects
ddc:620 ,Engineering & allied operations - Abstract
Diese Dissertation beschäftigt sich mit der kooperativen Regelung einer mobilen Arbeitsmaschine, welche aus einem Nutzfahrzeug und einem oder mehreren hydraulischen Manipulatoren besteht. Solche Maschinen werden für Aufgaben in der Straßenunterhaltungsaufgaben eingesetzt. Die Arbeitsumgebung des Manipulators ist unstrukturiert, was die Bestimmung einer Referenztrajektorie erschwert oder unmöglich macht. Deshalb wird in dieser Arbeit ein Ansatz vorgeschlagen, welcher nur das Fahrzeug automatisiert, während der menschliche Bediener ein Teil des Systems bleibt und den Manipulator steuert. Eine solche Teilautomatisierung des Gesamtsystems führt zu einer speziellen Klasse von Mensch-Maschine-Interaktionen, welche in der Literatur noch nicht untersucht wurde: Eine kooperative Regelung zwischen zwei Teilsystemen, bei der die Automatisierung keine Informationen von dem vom Menschen gesteuerten Teilsystem hat. Deswegen wird in dieser Arbeit ein systematischer Ansatz der kooperativen Regelung mit begrenzter Information vorgestellt, der den menschlichen Bediener unterstützen kann, ohne die Referenzen oder die Systemzustände des Manipulators zu messen. Außerdem wird ein systematisches Entwurfskonzept für die kooperative Regelung mit begrenzter Information vorgestellt. Für diese Entwurfsmethode werden zwei neue Unterklassen der sogenannten Potenzialspiele eingeführt, die eine systematische Berechnung der Parameter der entwickelten kooperativen Regelung ohne manuelle Abstimmung ermöglichen. Schließlich wird das entwickelte Konzept der kooperativen Regelung am Beispiel einer großen mobilen Arbeitsmaschine angewandt, um seine Vorteile zu ermitteln und zu bewerten. Nach der Analyse in Simulationen wird die praktische Anwendbarkeit der Methode in drei Experimenten mit menschlichen Probanden an einem Simulator untersucht. Die Ergebnisse zeigen die Überlegenheit des entwickelten kooperativen Regelungskonzepts gegenüber der manuellen Steuerung und der nicht-kooperativen Steuerung hinsichtlich sowohl der objektiven Performanz als auch der subjektiven Bewertung der Probanden. Somit zeigt diese Dissertation, dass die kooperative Regelung mobiler Arbeitsmaschinen mit den entwickelten theoretischen Konzepten sowohl hilfreich als auch praktisch anwendbar ist.
- Published
- 2023
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