Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus

Translated title of the contribution: Safety of model-based telerobotics

Maarit Kivipuro, Risto Kuivanen, Klaus Pekonen, Jari Sulkanen, Mika Salminen

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Teleoperointi tarkoittaa manipulaattorin, esimerkiksi robotin käsivarren, kauko-ohjaamista hallintalaittein, jotka usein muistuttavat rakenteellisesti itse manipulaattoria. Mallipohjaisessa telerobotiikassa toimii ohjausosana tietokoneella oleva robotin malli, johon voidaan sisällyttää myös robotin oheislaitteet. Mallipohjainen teleoperointi on kehittyneen etäohjelmoinnin eli off-line-ohjelmoinnin laajennus ja sisältää etäohjelmointiominaisuuksien lisäksi reaaliaikaisen ja interaktiivisen ohjaus- ja takaisinkytkentäyhteyden ohjaustietokoneen ja robotin välillä. Teleoperointi on askel robottien tehokkaaseen käyttöön. Tuotannossa olevia robotteja voidaan ohjata valvomosta, jolloin ohjelmien luonti, lataus, käynnistys ja tuotannon valvonta tapahtuu kaukokäyttöisesti ja tietokoneen välityksellä. Teleoperoinnin avulla voidaan robottia käyttää työtehtäviin, joissa ympäristö on ihmiselle epämiellyttävä, vaarallinen tai jopa mahdoton. Teleoperointi parantaa itse operaattorin turvallisuutta, mutta synnyttää uusia turvallisuusriskejä, jotka kohdistuvat robotin luona työskenteleviin henkilöihin, mikäli järjestelmä on samanaikaisesti paikallisessa käytössä.Tämän projektin keskeisenä tavoitteena oli tunnistaa mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuuteen liittyvät tekijät ja määritellämallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuusvaatimukset. Hankkeessa rakennettiin teleoperointiyhteys TTKK:n työaseman ja VTT:n tiloissa sijaitsevan robotin välille, lyhyen etäisyyden yhteys VTT:n työaseman ja robotin välille, sekä yhteys TTKK:n ja Kentuckyssa Yhdysvalloissa sijaitsevan Louisvillen yliopiston robotin välille. Oleellisia turvallisuusnäkökohtia tarkasteltiin koko tietoyhteys-, laite- ja ohjelmistokehityksen ajan ja turvallisuutta parantavat ominaisuudet pyrittiin yhdistämään kehitettyyn järjestelmään. Telerobotiikkaa suunniteltaessa joudutaan tekemään runsaasti valintoja ja käytännön päätöksiä, jotta haluttu turvallisuustaso saavutettaisiin. Vaikeutena on mm. standardoinnin pitäytyminen perinteisissä ja koetelluissa ratkaisuissa. Uusiin tekniikkoihin liittyvien seikkojen ratkaiseminen vanhan tekniikan ohjeilla on usein hankalaa. Standardit pyrkivt kuitenkin jättämään auki tekniikan kehityksen mukanaan tuomat uudet ratkaisut. Siksi näiden luotettavuus ja turvallisuus on erikseen osoitettava. Hanke osoitti, että telerobotiikan turvallisuusratkaisut ovat saavutettavissa jo nykytekniikalla. Välittömästi näkyvissä olevat kaupalliset sovellukset voidaan turvallisuuden puolesta huolellisesti suunniteltuina ottaa käyttöön hyvinkin nopeasti.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages79
ISBN (Print)951-38-4918-X
Publication statusPublished - 1996
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1763
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Cite this

Kivipuro, M., Kuivanen, R., Pekonen, K., Sulkanen, J., & Salminen, M. (1996). Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1763
Kivipuro, Maarit ; Kuivanen, Risto ; Pekonen, Klaus ; Sulkanen, Jari ; Salminen, Mika. / Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1996. 79 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1763).
@book{509e0feb49a2498d8d6462584faabb67,
title = "Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus",
abstract = "Teleoperointi tarkoittaa manipulaattorin, esimerkiksi robotin k{\"a}sivarren, kauko-ohjaamista hallintalaittein, jotka usein muistuttavat rakenteellisesti itse manipulaattoria. Mallipohjaisessa telerobotiikassa toimii ohjausosana tietokoneella oleva robotin malli, johon voidaan sis{\"a}llytt{\"a}{\"a} my{\"o}s robotin oheislaitteet. Mallipohjainen teleoperointi on kehittyneen et{\"a}ohjelmoinnin eli off-line-ohjelmoinnin laajennus ja sis{\"a}lt{\"a}{\"a} et{\"a}ohjelmointiominaisuuksien lis{\"a}ksi reaaliaikaisen ja interaktiivisen ohjaus- ja takaisinkytkent{\"a}yhteyden ohjaustietokoneen ja robotin v{\"a}lill{\"a}. Teleoperointi on askel robottien tehokkaaseen k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n. Tuotannossa olevia robotteja voidaan ohjata valvomosta, jolloin ohjelmien luonti, lataus, k{\"a}ynnistys ja tuotannon valvonta tapahtuu kaukok{\"a}ytt{\"o}isesti ja tietokoneen v{\"a}lityksell{\"a}. Teleoperoinnin avulla voidaan robottia k{\"a}ytt{\"a}{\"a} ty{\"o}teht{\"a}viin, joissa ymp{\"a}rist{\"o} on ihmiselle ep{\"a}miellytt{\"a}v{\"a}, vaarallinen tai jopa mahdoton. Teleoperointi parantaa itse operaattorin turvallisuutta, mutta synnytt{\"a}{\"a} uusia turvallisuusriskej{\"a}, jotka kohdistuvat robotin luona ty{\"o}skenteleviin henkil{\"o}ihin, mik{\"a}li j{\"a}rjestelm{\"a} on samanaikaisesti paikallisessa k{\"a}yt{\"o}ss{\"a}.T{\"a}m{\"a}n projektin keskeisen{\"a} tavoitteena oli tunnistaa mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuuteen liittyv{\"a}t tekij{\"a}t ja m{\"a}{\"a}ritell{\"a}mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuusvaatimukset. Hankkeessa rakennettiin teleoperointiyhteys TTKK:n ty{\"o}aseman ja VTT:n tiloissa sijaitsevan robotin v{\"a}lille, lyhyen et{\"a}isyyden yhteys VTT:n ty{\"o}aseman ja robotin v{\"a}lille, sek{\"a} yhteys TTKK:n ja Kentuckyssa Yhdysvalloissa sijaitsevan Louisvillen yliopiston robotin v{\"a}lille. Oleellisia turvallisuusn{\"a}k{\"o}kohtia tarkasteltiin koko tietoyhteys-, laite- ja ohjelmistokehityksen ajan ja turvallisuutta parantavat ominaisuudet pyrittiin yhdist{\"a}m{\"a}{\"a}n kehitettyyn j{\"a}rjestelm{\"a}{\"a}n. Telerobotiikkaa suunniteltaessa joudutaan tekem{\"a}{\"a}n runsaasti valintoja ja k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n p{\"a}{\"a}t{\"o}ksi{\"a}, jotta haluttu turvallisuustaso saavutettaisiin. Vaikeutena on mm. standardoinnin pit{\"a}ytyminen perinteisiss{\"a} ja koetelluissa ratkaisuissa. Uusiin tekniikkoihin liittyvien seikkojen ratkaiseminen vanhan tekniikan ohjeilla on usein hankalaa. Standardit pyrkivt kuitenkin j{\"a}tt{\"a}m{\"a}{\"a}n auki tekniikan kehityksen mukanaan tuomat uudet ratkaisut. Siksi n{\"a}iden luotettavuus ja turvallisuus on erikseen osoitettava. Hanke osoitti, ett{\"a} telerobotiikan turvallisuusratkaisut ovat saavutettavissa jo nykytekniikalla. V{\"a}litt{\"o}m{\"a}sti n{\"a}kyviss{\"a} olevat kaupalliset sovellukset voidaan turvallisuuden puolesta huolellisesti suunniteltuina ottaa k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n hyvinkin nopeasti.",
author = "Maarit Kivipuro and Risto Kuivanen and Klaus Pekonen and Jari Sulkanen and Mika Salminen",
year = "1996",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4918-X",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1763",
address = "Finland",

}

Kivipuro, M, Kuivanen, R, Pekonen, K, Sulkanen, J & Salminen, M 1996, Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1763, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus. / Kivipuro, Maarit; Kuivanen, Risto; Pekonen, Klaus; Sulkanen, Jari; Salminen, Mika.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1996. 79 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1763).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus

AU - Kivipuro, Maarit

AU - Kuivanen, Risto

AU - Pekonen, Klaus

AU - Sulkanen, Jari

AU - Salminen, Mika

PY - 1996

Y1 - 1996

N2 - Teleoperointi tarkoittaa manipulaattorin, esimerkiksi robotin käsivarren, kauko-ohjaamista hallintalaittein, jotka usein muistuttavat rakenteellisesti itse manipulaattoria. Mallipohjaisessa telerobotiikassa toimii ohjausosana tietokoneella oleva robotin malli, johon voidaan sisällyttää myös robotin oheislaitteet. Mallipohjainen teleoperointi on kehittyneen etäohjelmoinnin eli off-line-ohjelmoinnin laajennus ja sisältää etäohjelmointiominaisuuksien lisäksi reaaliaikaisen ja interaktiivisen ohjaus- ja takaisinkytkentäyhteyden ohjaustietokoneen ja robotin välillä. Teleoperointi on askel robottien tehokkaaseen käyttöön. Tuotannossa olevia robotteja voidaan ohjata valvomosta, jolloin ohjelmien luonti, lataus, käynnistys ja tuotannon valvonta tapahtuu kaukokäyttöisesti ja tietokoneen välityksellä. Teleoperoinnin avulla voidaan robottia käyttää työtehtäviin, joissa ympäristö on ihmiselle epämiellyttävä, vaarallinen tai jopa mahdoton. Teleoperointi parantaa itse operaattorin turvallisuutta, mutta synnyttää uusia turvallisuusriskejä, jotka kohdistuvat robotin luona työskenteleviin henkilöihin, mikäli järjestelmä on samanaikaisesti paikallisessa käytössä.Tämän projektin keskeisenä tavoitteena oli tunnistaa mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuuteen liittyvät tekijät ja määritellämallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuusvaatimukset. Hankkeessa rakennettiin teleoperointiyhteys TTKK:n työaseman ja VTT:n tiloissa sijaitsevan robotin välille, lyhyen etäisyyden yhteys VTT:n työaseman ja robotin välille, sekä yhteys TTKK:n ja Kentuckyssa Yhdysvalloissa sijaitsevan Louisvillen yliopiston robotin välille. Oleellisia turvallisuusnäkökohtia tarkasteltiin koko tietoyhteys-, laite- ja ohjelmistokehityksen ajan ja turvallisuutta parantavat ominaisuudet pyrittiin yhdistämään kehitettyyn järjestelmään. Telerobotiikkaa suunniteltaessa joudutaan tekemään runsaasti valintoja ja käytännön päätöksiä, jotta haluttu turvallisuustaso saavutettaisiin. Vaikeutena on mm. standardoinnin pitäytyminen perinteisissä ja koetelluissa ratkaisuissa. Uusiin tekniikkoihin liittyvien seikkojen ratkaiseminen vanhan tekniikan ohjeilla on usein hankalaa. Standardit pyrkivt kuitenkin jättämään auki tekniikan kehityksen mukanaan tuomat uudet ratkaisut. Siksi näiden luotettavuus ja turvallisuus on erikseen osoitettava. Hanke osoitti, että telerobotiikan turvallisuusratkaisut ovat saavutettavissa jo nykytekniikalla. Välittömästi näkyvissä olevat kaupalliset sovellukset voidaan turvallisuuden puolesta huolellisesti suunniteltuina ottaa käyttöön hyvinkin nopeasti.

AB - Teleoperointi tarkoittaa manipulaattorin, esimerkiksi robotin käsivarren, kauko-ohjaamista hallintalaittein, jotka usein muistuttavat rakenteellisesti itse manipulaattoria. Mallipohjaisessa telerobotiikassa toimii ohjausosana tietokoneella oleva robotin malli, johon voidaan sisällyttää myös robotin oheislaitteet. Mallipohjainen teleoperointi on kehittyneen etäohjelmoinnin eli off-line-ohjelmoinnin laajennus ja sisältää etäohjelmointiominaisuuksien lisäksi reaaliaikaisen ja interaktiivisen ohjaus- ja takaisinkytkentäyhteyden ohjaustietokoneen ja robotin välillä. Teleoperointi on askel robottien tehokkaaseen käyttöön. Tuotannossa olevia robotteja voidaan ohjata valvomosta, jolloin ohjelmien luonti, lataus, käynnistys ja tuotannon valvonta tapahtuu kaukokäyttöisesti ja tietokoneen välityksellä. Teleoperoinnin avulla voidaan robottia käyttää työtehtäviin, joissa ympäristö on ihmiselle epämiellyttävä, vaarallinen tai jopa mahdoton. Teleoperointi parantaa itse operaattorin turvallisuutta, mutta synnyttää uusia turvallisuusriskejä, jotka kohdistuvat robotin luona työskenteleviin henkilöihin, mikäli järjestelmä on samanaikaisesti paikallisessa käytössä.Tämän projektin keskeisenä tavoitteena oli tunnistaa mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuuteen liittyvät tekijät ja määritellämallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuusvaatimukset. Hankkeessa rakennettiin teleoperointiyhteys TTKK:n työaseman ja VTT:n tiloissa sijaitsevan robotin välille, lyhyen etäisyyden yhteys VTT:n työaseman ja robotin välille, sekä yhteys TTKK:n ja Kentuckyssa Yhdysvalloissa sijaitsevan Louisvillen yliopiston robotin välille. Oleellisia turvallisuusnäkökohtia tarkasteltiin koko tietoyhteys-, laite- ja ohjelmistokehityksen ajan ja turvallisuutta parantavat ominaisuudet pyrittiin yhdistämään kehitettyyn järjestelmään. Telerobotiikkaa suunniteltaessa joudutaan tekemään runsaasti valintoja ja käytännön päätöksiä, jotta haluttu turvallisuustaso saavutettaisiin. Vaikeutena on mm. standardoinnin pitäytyminen perinteisissä ja koetelluissa ratkaisuissa. Uusiin tekniikkoihin liittyvien seikkojen ratkaiseminen vanhan tekniikan ohjeilla on usein hankalaa. Standardit pyrkivt kuitenkin jättämään auki tekniikan kehityksen mukanaan tuomat uudet ratkaisut. Siksi näiden luotettavuus ja turvallisuus on erikseen osoitettava. Hanke osoitti, että telerobotiikan turvallisuusratkaisut ovat saavutettavissa jo nykytekniikalla. Välittömästi näkyvissä olevat kaupalliset sovellukset voidaan turvallisuuden puolesta huolellisesti suunniteltuina ottaa käyttöön hyvinkin nopeasti.

M3 - Report

SN - 951-38-4918-X

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Kivipuro M, Kuivanen R, Pekonen K, Sulkanen J, Salminen M. Robotin mallipohjaisen teleoperoinnin turvallisuus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1996. 79 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1763).