Hoy día, las sociedades se sirven de los avances de la tecnología para suplir al hombre en la realización de tareas tediosas o pesadas, lo que ha dado lugar al desarrollo de la robótica y la automatización. El uso de los robots industriales ha crecido vertiginosamente en muchas industrias manufactureras desde los años 70s y 80s, en especial en la automotriz donde la mayoría son usados en tareas de soldadura de arco y por puntos. La Federación Internacional de Robótica (IFR) estima que la población mundial de robots industriales en funcionamiento, aumentará de 1 millón de unidades a 1.38 millones a finales del 2014, lo que representa una tasa media de crecimiento anual de menos del 6% entre 2012 y 2014.

Roboter sind seit Jahren ein aktuelles Thema und spielen eine immer wichtigere Rolle in vielen Bereichen. Auch in Bibliotheken sind Roboter immer öfter zu finden. Gegenstand dieser Bachelorarbeit soll der Einsatz von Robotern in Bibliotheken sein. Das Ziel dieser Arbeit ist eine möglichst umfassende Bestandsaufnahme der Roboter, die aktuell in Bibliotheken eingesetzt werden. Dafür werden die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten erläutert und mit Beispielen veranschaulicht. Ferner werden NAO und Pepper vorgestellt, da diese beiden Roboter in Deutschland in Bibliotheken derzeit am häufigsten zum Einsatz kommen. Neben allgemeinen Infos werden die Programmierung und mögliche Probleme der Roboter erläutert. Außerdem wird ein Ausblick auf zukünftige Einsatzmöglichkeiten gegeben und darauf eingegangen, warum diese noch nicht umgesetzt wurden. Im empirischen Teil der Arbeit wird die Einstellung von Bibliotheksnutzern und -mitarbeitern zu dem Thema erfasst und untersucht. Mithilfe einer Umfrage wird die Meinung der Befragten zu Robotern allgemein und zu spezifischen Einsatzmöglichkeiten von Robotern in Bibliotheken ermittelt.:Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Ziel und Fragestellung 1.2 Aufbau der Arbeit 2 Grundlagenkapitel 2.1 Definition des Begriffs „Roboter“ 2.2 Grundlagen von RFID 2.3 Gründe für den Einsatz von Robotern in Bibliotheken 3 Aktuelle Anwendungsfelder 3.1 Erstellung von Inventuren 3.2 Transportroboter 3.3 Scanroboter 3.4 Off-Site-Shelving Roboter 3.5 Programmieren lernen mit Robotern 3.6 Leseförderung mithilfe von Robotern 3.7 Serviceroboter 3.8 Roboter, die Nutzer zu Medien führen 3.9 Telepräsenzroboter 3.10 Mobiler Rückgabeautomat 4 Technische Grundlagen und Herausforderungen am Beispiel von NAO und Pepper 4.1 Vorstellung von NAO und Pepper 4.1.1 NAO 4.1.2 Pepper 4.2 Programmierung der Roboter 4.3 Grenzen der Roboter 5 Zukünftige Anwendungsmöglichkeiten 5.1 Inventurroboter: weitere Möglichkeiten 5.2 Roboter suchen Bücher, nehmen sie aus dem Regal und bringen Sie zu Nutzern 5.3 Roboter, die Bücher einstellen können 5.4 Barrieren überwinden - Gedankenspiel: Wie kann man bereits vorgestellte Technologien nutzen, um Barrierefreiheit voranzutreiben? 6 Akzeptanz von Robotern in Bibliotheken 6.1 Erstellung und Durchführung der Umfrage 6.2 Ergebnisse der Umfrage für Bibliotheksnutzer 6.2.1 Bibliotheksnutzung 6.2.2 Allgemeine Einstellung zu Robotern 6.2.3 Einstellung zu Robotern in Bibliotheken 6.2.4 Wer hat geantwortet? 6.3 Ergebnisse der Umfrage für Bibliotheksmitarbeiter 6.3.1 Allgemeine Einstellung zu Robotern 6.3.2 Einstellung zu Robotern in Bibliotheken 6.3.3 Wer hat geantwortet? 6.4 Auswertung und Vergleich 6.5 Zusammenfassung der Ergebnisse 7 Fazit Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Glossar der erwähnten Roboter Literaturverzeichnis A Anhang A.1 Umfrage für Bibliotheksnutzer A.2 Umfrage für Bibliotheksmitarbeiter A.3 Ergebnisse der Umfrage für Bibliotheksnutzer A.4 Ergebnisse der Umfrage für Bibliotheksmitarbeiter

La estimación de la pose es un elemento de gran importancia para sistemas robóticos móviles que se desenvuelven en ambientes dinámicos. Existen diversas metodologías utilizadas para estimar esta pose, siendo esencial para el desempeño de todas ellas la calidad y abundancia de las observaciones obtenidas desde el ambiente. El objetivo del presente trabajo es aumentar la cantidad y mejorar la calidad de las observaciones de un robot humanoide antropomorfo. Para esto se implementó un sistema de visión activa, el cual permite discernir qué objeto o grupo de objetos resulta más conveniente observar para reducir la incerteza en la estimación de la pose del robot, desarrollando con tal propósito la capacidad para observar simultáneamente más de un objeto. Durante el período de trabajo se realizaron cuatro tareas principales para posibilitar el funcionamiento del sistema desarrollado. Estas consistieron en: (i) implementación de un detector de faros basado en el análisis de los puntos característicos de las regiones de color,(ii) habilitación en el simulador HL-Sim de la posibilidad de observar gráficamente las poses de los objetos presentes en el mapa local del robot, (iii) implementación de la funcionalidad de realizar seguimiento por posición, la que además contó con la capacidad de planificar trayectorias para la cabeza que consideren objetos extras durante el desplazamiento y de realizar seguimiento basado en la función de distribución de probabilidad de la ubicación del objeto, (iv) implementación de un algoritmo para discernir qué elementos observar, junto con la capacidad para observarlos. Los resultados obtenidos muestran en el perceptor de faros una alta tasa detecciones correctas (92,76%) y a la vez una baja tasa de falsos positivos (1,1%), lo cual corresponde a un resultado satisfactorio. En la rutina de seguimiento, se observó coherencia entre el seguimiento por posición y el seguimiento visual (diferencia angular del orden de 1 a 3 grados), además de evidenciar el correcto funcionamiento de las capacidades implementadas. Por último, en la rutina de visión activa los resultados y el comportamiento observado, revelan un correcto funcionamiento bajo un espacio de acciones en el que se consideran posibles la observación de objetos individualmente o en forma grupal. En conclusión, los resultados obtenidos revelan el buen funcionamiento de los métodos y algoritmos propuestos. Particularmente, el sistema implementado para la selección de los objetos a observar, a pesar de no mostrar una tendencia clara respecto a la reducción de la incerteza, permitió generar observaciones de diferentes objetos o grupos de estos, lo que resulta positivo para el sistema pues genera un mayor flujo de información que ingresa a éste.

La génération de mouvements de locomotion en robotique mobile est étudiée dans le monde académique depuis plusieurs décennies. La théorie concernant la modélisation et le contrôle des robots à roues est largement mature. Cependant, la mise en œuvre effective de ces modèles dans des conditions réelles demande des études complémentaires. Dans cette thèse, nous présentons trois projets mettant en œuvre trois différents types de robots mobiles. Nous débutons dans chaque cas par une analyse sur les qualités recherchées d’un mouvement dans un contexte particulier, qu’il soit artistique ou industriel, et terminons par la présentation des architectures algorithmiques et logicielles mises en œuvre, notamment dans le cadre d’expositions de plusieurs mois, où le public est invité à partager l’espace d’évolution de robots. La réalisation de ces projets montre que certains choix technologiques semblant insignifiants au moment de la conception des robots sont déterminants dans les dernières étapes de la production. On peut extrapoler cette remarque depuis ces robots mobile à deux ou trois degrés de liberté vers des robots humanoïdes pouvant en avoir plusieurs dizaines. La stratégie classique qui consiste à concevoir, dans un premier temps, l’architecture mécatronique des robots humanoïdes, pour se poser ensuite la question de leur contrôle, atteint ses limites, comme le montrent par exemple la consommation énergétique et la difficulté d’obtenir des mouvements de marche dynamique sur ces robots, pourtant conçus dans le but de marcher. Dans une perspective globale de conception des robots marcheurs, nous proposons un système de codesign, où il est possible d’optimiser simultanément la conception mécanique et les contrôleurs d’un robot.. / Generation of locomotion motions in mobile robotics has been studied in the academic world for several decades. The theory concerning the modeling and control of wheeled robots is largely mature. However, the actual implementation of these models in real conditions requires further studies. In this thesis, we present three projects using three different types of mobile robots. In each case, we begin with an analysis of the required qualities of a motion in a particular context, whether artistic or industrial, and end with the presentation of the algorithmic and software architectures implemented, particularly in the context of exhibitions of several months, where the public is invited to share the space of evolution of robots. The realization of these projects shows that some technological choices seem insignificant at the time of the design of the robots are decisive in the final stages of production. One can extrapolate this remark from these mobile robots with two or three degrees of freedom towards humanoid robots which can have several tens. The classical strategy of first designing the mechatronic architecture of humanoid robots and then raising the question of their control has reached its limits, as illustrated, for example, by their energy consumption and the difficulty to obtain dynamic walking motions on these robots, yet designed for the purpose of walking. From a global perspective of robot design, we propose a system of codesign, where it is possible to simultaneously optimize the mechanical design and the controllers of a robot. This system is firstly tested by various examples as proof of concept. It is then applied to the comparison of rigid and elastic actuators on different biped robots, then to the study of the impact of the stabilization of the head on the general stabilization of the body and finally to the design of a prototype of semi-passive walker.

Ce travail est focalisé sur le problème de la construction autonome du modèle 3D d'un objet inconnu en utilisant un robot humanoïde. Plus particulièrement, nous considérons un HRP-2 guidé par la vision au sein d'un environnement connu qui peut contenir des obstacles. Notre méthode considère les informations visuelles disponibles, les contraintes sur le corps du robot ainsi que le modèle de l'environnement dans le but de générer des postures adéquates et les mouvements nécessaires autour de l'objet. Le problème de sélection de vue ("Next-Best-View") est abordé en se basant sur un générateur de postures qui calcule une configuration par la résolution d'un problème d'optimisation. Une première solution est une approche locale où un algorithme de rendu original à été conçu afin d'être inclut directement dans le générateur de postures. Une deuxième solution augmente la robustesse aux minimums locaux en décomposant le problème en 2 étapes: (i) trouver la pose du capteur tout en satisfaisant un ensemble de contraintes réduit, et (ii) calculer la configuration complète du robot avec le générateur de posture. La première étape repose sur des méthodes d'optimisation globale et locale (BOBYQA) afin de converger vers des points de vue pertinents dans des espaces de configuration admissibles non convexes. Notre approche est testée en conditions réelles par le biais d'une architecture cohérente qui inclus différents composants logiciels spécifique à l'usage d'un humanoïde. Ces expériences intègrent des travaux de recherche en cours en planification de mouvements, contrôle de mouvements et traitement d'image, qui pourront permettre de construire de façon autonome le modèle 3D d'un objet. / This work addresses the problem of autonomously constructing the 3D model of an unknown object using a humanoid robot.More specifically, we consider a HRP-2 evolving in a known environment, which is possibly cluttered, guided by vision.Our method considers the visual information available, the constraints on the robot body, and the model of the environment in order to generate pertinent postures and the necessary motions around the object.Our two solutions to the Next-Best-View problem are based on a specific posture generator, where a posture is computed by solving an optimization problem.The first solution is a local approach to the problem where an original rendering algorithm is specifically designed in order to be directly included in the posture generator. The rendering algorithm can display complex 3D shapes while taking into account self-occlusions.The second solution seeks more global solutions by decoupling the problem in two steps: (i) find the best sensor pose while satisfying a reduced set of constraints on the humanoid, and (ii) generate a whole-body posture with the posture generator.The first step relies on global sampling and BOBYQA, a derivative-free optimization method, to converge toward pertinent viewpoints in non-convex feasible configuration spaces.Our approach is tested in real conditions by using a coherent architecture that includes various complex software components that consider the specificities of the humanoid robot. This experiment integrates on-going works addressing the tasks of motion planning, motion control, and visual processing, to allow the completion of the 3D object reconstruction in future works.

Le but de cette thèse est le transfert du mouvement humain vers un robot humanode en ligne. Dans une premire partie, le mouvement humain, enregistré par un système de capture de mouvement, est analysé pour extraire des caractéristiques qui doivent être transférées vers le robot humanoïde. Dans un deuxième temps, le mouvement du robot qui comprend ces caractéristiques est calculé en utilisant la cinématique inverse avec priorité. L'ensemble des tâches avec leurs priorités est ainsi transféré. La méthode permet une reproduction du mouvement la plus fidèle possible, en ligne et pour le haut du corps. Finalement, nous étudions le problème du transfert mouvement des pieds. Pour cette étude, le mouvement des pieds est analysé pour extraire les trajectoires euclidiennes qui sont adaptées au robot. Les trajectoires du centre du masse qui garantit que le robot ne tombe pas sont calculées à partir de la position des pieds et du modèle du pendule inverse. Il est ainsi possible réaliser une imitation complète incluant les mouvements du haut du corps ainsi que les mouvements des pieds.

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No. of bitstreams: 1 Dissertação Parcial - Lidiane de Souza Assante.pdf: 1502522 bytes, checksum: 539c33aea656af53d0e41242e6feb497 (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 / Robotics has emerged as a technology to improve services and increase productivity in large organizations, and today as attractive educational alternative to explore theoretical concepts covered in the classroom facilitating learning and charming student interest. The use of alternative methods for improving school education, it has become necessary. The new generation of learners living in panorama whose technology goes through constant changes inside and outside the academic atmosphere. Assistive technology today has expanded the functional abilities of people with disabilities and consequently promote independent living and social inclusion. Presupposed this research project aimed at analyzing the insertion of Humanoid Robot NAO as a communication tool and integration of the Portuguese language by the method developed ABCNAO with use of the computer system Choregraphe, in which the robot interacts in sequence learning activities. The project in question was justified for engineering production by including new teaching-learning process mediated by assistive technology and Humanoid Robot. As well as having Assistive Technology Center at UEA / AM that has the robot and is developing Educational Service Specialist (ESA). Research has shown scientifically that children with pervasive developmental disorders (PDD) and Disorder ASD (TA) communicate and interact more easily with a robot than with the human being, and it is desirable for language teaching and learning process Portuguese as another teaching / educational support tool for educational / technological purposes and relevant to scientific research in production engineering as a new and innovative process. As tools of analysis and discussion of the results will be given by survey information, tools and strategy for the collection, this research used focus groups, quantitative and qualitative data and application questionnaire on the robot so as to measure data that make relevant research. The result proved the potential of the humanoid robot in accordance with the Portuguese language in the teaching-learning process in special education, using the method developed during the study the ABCNAO as a pilot test, to make them (disabled children) more communicative and , socially interactive and playful learning tool and motivational. So is research is significant as new educational and technological tool in the process of teaching and learning the Portuguese language / A robótica surgiu como tecnologia para melhorar os serviços e aumentar a produtividade nas grandes organizações e, hoje, como alternativa educacional atraente para explorar conceitos teóricos abordados em sala de aula facilitando o aprendizado e encantando o interesse dos alunos. A utilização de métodos alternativos para melhorar o ensino escolar, tornou-se necessário. A nova geração de aprendizes vivem em panorama cuja tecnologia passa por constantes mudanças fora e dentro da atmosfera acadêmica. A tecnologia assistiva, hoje, vem ampliando as habilidades funcionais de pessoas com deficiência e consequentemente promover vida independente e inclusão social. Como pressuposto este projeto de pesquisa buscou analisar a inserção do Robô Humanoide NAO como ferramenta de comunicação e integração da Língua Portuguesa por meio do método desenvolvido ABCNAO com uso do sistema computacional Choregraphe, no qual o Robô interage em sequência de atividades didáticas. O projeto em questão justificou-se para a engenharia da produção pela inclusão de novo processo de ensino-aprendizagem mediados por tecnologia assistiva e Robô Humanoide. Bem como por ter Núcleo de Tecnologia Assistiva na UEA/AM que possui o robô e que vem desenvolvendo Atendimento Educacional Especializado (AEE). Pesquisas comprovaram cientificamente que crianças com transtornos globais do desenvolvimento (TGD) e Transtorno Espectro Autista (TA) se comunicam e interagem mais facilmente com um Robô do que com o próprio ser humano, além de se tornar oportuno para o processo de ensino aprendizagem da língua portuguesa como mais uma ferramenta de apoio didático/pedagógico com fins educacionais/tecnológicos e relevante para a pesquisa científica na engenharia de produção como um processo novo e inovador. Como instrumentos de análise e discussão dos resultados deu-se por levantamento de informações, instrumentos e estratégia para a coleta, nesta pesquisa utilizou-se grupo focal, dados quanti-qualitativo e aplicação de questionário sobre o robô para assim mensurar dados que tornem relevante à pesquisa. O resultado comprovou a potencialidade do robô humanoide em consonância com a língua portuguesa no processo do ensino-aprendizado na educação especial, utilizando o método desenvolvido durante o estudo, o ABCNAO, como teste piloto, para torná-los (as crianças deficientes) mais comunicativos e, interativos socialmente, bem como instrumento lúdico de aprendizagem e motivacional. Portanto esta pesquisa é significativa como nova ferramenta educacional e tecnológica no processo do ensino-aprendizado da língua portuguesa.

Diese Arbeit untersucht auf Basis der aktuellen Forschung Möglichkeiten, die Interaktion mit humanoiden Robotern variabler und somit attraktiver zu gestalten. Hierzu werden Möglichkeiten betrachtet, Emotionen und Absichten dynamisch mittels parametrisierter Gesten auszudrücken. Zunächst werden Gesten und mögliche Parameter analysiert, die zur Generierung eines Whole-Body-Gestensets notwendig sind, um anschließend diese auf Grund ihrer Auswirkungen auf die Gestenphasen in Intra- und Interphasenparameter zu unterteilen. Dadurch werden die innere und äußere Expressivität einer Geste definiert, die zur Bildung der Single Gesture Expression und der Multi Gesture Expression führen. Diese stellen das Steigerungspotential von Gesten beziehungsweise Absichten dar. Gesten werden anschließend nach Feedback-Arten untergliedert und in Abhängigkeit der Expressivität miteinander in Beziehung gesetzt. Somit entsteht ein Gestenset, das durch die Parameter „Feedback-Art“ und „Expressivität“ bestimmt wird. Besagtes Gestenset wurde daraufhin zur Verwendung durch den humanoiden Roboter Nao innerhalb der Entwicklungsumgebung Choregraphe umgesetzt. Zudem wurde eine Verhaltensbibliothek entwickelt, die sämtliche, implementierte Gesten zur Wiederverwendung enthält. Als Ergebnis entstand ein parametrisiertes Gestenset in Theorie und Praxis, das für die ausdrucksstarke Verwendung durch einen humanoiden Roboter geeignet ist und die Kommunikation und Interaktion zwischen Mensch und Roboter erweitert, verfeinert und verbessert.:1 Einleitung 9 2 Theoretische Hintergründe 11 2.1 Überblick über Gesten 11 2.2 Verwendung von Gesten in der Mensch-Roboter-Interaktion 13 2.2.1 Erkennung von Gesten einer Person durch einen Roboter 13 2.2.2 Verwendung von Gesten durch einen Roboter 15 2.3 Generierung und Parametrisierung von Gesten 17 2.4 Anwendungen von Gesten unter Verwendung des Nao 19 3 Entwurf eines parametrisierten Gestensets 23 3.1 Gestenanalyse 23 3.1.1 Entstehung und Entwicklung von Gesten 23 3.1.2 Analyse alltäglicher Gesten 26 3.1.3 Analyse von Gesten zur Feedback-Gestaltung 29 3.2 Parametrisierung von Gesten 33 3.2.1 Analyse und Bewertung möglicher Parameter 33 3.2.2 Auswahl und Kategorisierung der Parameter 35 3.2.3 Zuordnung der Parametern zu den Gesten 40 3.3 Kategorisierung und Auswahl relevanter Feedback-Gesten 41 3.3.1 Arten des expressiven Ausdrucks 41 3.3.2 Kategorisierung der Gesten anhand von Expressivitätsspannen 43 4 Implementierung des Gestensets für einen humanoiden Roboter 51 4.1 Technische Grundlagen 51 4.2 Grundüberlegungen zur Umsetzung 53 4.2.1 Umsetzung der Gestenerzeugung 53 4.2.2 Umsetzung der Multi Gesture Expression 54 4.3 Implementierung in Choregraphe 56 5 Abschließende Bem 61 5.1 Zusammenfassung 61 5.2 Fazit 62 5.3 Ausblick 63 Literaturverzeichnis 65 Abbildungsverzeichnis 69 Tabellenverzeichnis 71 Anhang 73 A Auswirkungen der Steigerung der Parameter auf die Gesten 73 B Anpassung der Expressivitätsspannen an den Nao und Unterteilung der Gesten in Stufen 79 C Aufbau der implementierten Gestenerzeugung in der Entwicklungsumgebung Choregraphe 83 / This work investigates the possibilities of developing a more variable, and thus attractive, interaction with humanoid robots based on current research. For this purpose possibilities of dynamically expressing emotions and intentions associated with parametrised gestures are contemplated. First, gestures and possible parameters, which are necessary for the generation of a whole-body gesture set, are analysed. Afterwards, these are classified into intraphaseparameters and interphase-parameters depending on their impact on gesture phases. A gesture’s inner and outer expressivity are thereby defined which leads to the establishment of the single gesture expression and the multi gesture expression. These constitute the gesture’s and the intention’s potential for increase. Gestures are subsequently classified by feedback types and are related depending on their expressivity. Hence, a gesture set which is defined by the parameters “feedback type” and “expressivity” is developed. As a result, the aforementioned gesture set has been implemented with the development environment Choregraphe to be used by humanoid robots. Additionally a behaviour library is generated for reusability which contains every implemented gesture. The result reveals a parametrised gesture set in theory and practice which is suitable to be expressively used by a humanoid robot and enhances, refines and improves the human-robot-interaction.:1 Einleitung 9 2 Theoretische Hintergründe 11 2.1 Überblick über Gesten 11 2.2 Verwendung von Gesten in der Mensch-Roboter-Interaktion 13 2.2.1 Erkennung von Gesten einer Person durch einen Roboter 13 2.2.2 Verwendung von Gesten durch einen Roboter 15 2.3 Generierung und Parametrisierung von Gesten 17 2.4 Anwendungen von Gesten unter Verwendung des Nao 19 3 Entwurf eines parametrisierten Gestensets 23 3.1 Gestenanalyse 23 3.1.1 Entstehung und Entwicklung von Gesten 23 3.1.2 Analyse alltäglicher Gesten 26 3.1.3 Analyse von Gesten zur Feedback-Gestaltung 29 3.2 Parametrisierung von Gesten 33 3.2.1 Analyse und Bewertung möglicher Parameter 33 3.2.2 Auswahl und Kategorisierung der Parameter 35 3.2.3 Zuordnung der Parametern zu den Gesten 40 3.3 Kategorisierung und Auswahl relevanter Feedback-Gesten 41 3.3.1 Arten des expressiven Ausdrucks 41 3.3.2 Kategorisierung der Gesten anhand von Expressivitätsspannen 43 4 Implementierung des Gestensets für einen humanoiden Roboter 51 4.1 Technische Grundlagen 51 4.2 Grundüberlegungen zur Umsetzung 53 4.2.1 Umsetzung der Gestenerzeugung 53 4.2.2 Umsetzung der Multi Gesture Expression 54 4.3 Implementierung in Choregraphe 56 5 Abschließende Bem 61 5.1 Zusammenfassung 61 5.2 Fazit 62 5.3 Ausblick 63 Literaturverzeichnis 65 Abbildungsverzeichnis 69 Tabellenverzeichnis 71 Anhang 73 A Auswirkungen der Steigerung der Parameter auf die Gesten 73 B Anpassung der Expressivitätsspannen an den Nao und Unterteilung der Gesten in Stufen 79 C Aufbau der implementierten Gestenerzeugung in der Entwicklungsumgebung Choregraphe 83

Las misiones espaciales actuales y futuras no se entienden sin la utilización de robots. Es dentro de este ámbito general en el que se plantea la presente Tesis Doctoral, con el propósito de proponer tecnologías para el control y guiado de robots en órbita que les permita desarrollar las misiones en las que están actualmente implicados y en las que, sin duda, estarán en un futuro próximo. Para la implementación y simulación de los distintos algoritmos y controladores propuestos se ha implementado un framework basado en ROS denominado OnOrbitROS. Este entorno extiende las capacidades de ROS para permitir la simulación de sistemas robóticos espaciales en órbita. Tras definir y validar esta herramienta se han realizado distintas aportaciones tanto para la planificación como para el control de robots espaciales en órbita. Estas aportaciones se han aplicado tanto a sencillos manipuladores en libre flotación como a complejos robots humanoides guiados empleando realimentación sensorial procedente de cámaras y sensores de fuerza. Así, se ha propuesto un algoritmo de planificación para robots en órbita capaz de generar de forma automática los movimientos que ha de describir un robot para alcanzar un determinado objetivo. Este algoritmo, basado en optimización, definirá las trayectorias de las articulaciones o del efector final del robot. Tras proponer este algoritmo se ha trabajado en la propuesta de controladores con el propósito de realizar el seguimiento de las trayectorias definidas. Se han propuesto nuevos controladores con distintas propiedades, aplicaciones y características dinámicas cuyos resultados avalan su aplicación en robots de estas características. Cabe destacar, por ejemplo, la definición de ontroladores basados en optimización, controladores con realimentación visual y fuerza, controladores basados en velocidad, fuerza o aceleración, etc. A lo largo de la Tesis se exponen cada uno de estos controladores, se describen sus características y aplicaciones, y se muestra su desempeño en la realización de tareas típicas desarrolladas por estos robots en órbita.

Les robots humanoïdes sont les plus appropriés pour travailler en coopération avec l'homme. En effet, puisque les humains sont naturellement habitués à collaborer entre eux, un robot avec des capacités sensorielles et de locomotion semblables aux leurs, sera le plus adapté. Cette thèse vise à rendre les robot humanoïdes capables d'aider l'homme, afin de concevoir des 'humanoïdes collaboratifs'. On considère ici la tâche de transport collaboratif d'objets. D'abord, on montre comment l'utilisation simultanée de vision et de données haptiques peut améliorer la collaboration. Une stratégie combinant asservissement visuel et commande en admittance est proposée, puis validée dans un scénario de transport collaboratif homme/humanoïde.Ensuite, on présente un algorithme de génération de marche, prenant intrinsèquement en compte la collaboration physique. Cet algorithme peut être spécifié suivant que le robot guide (leader) ou soit guidé (follower) lors de la tâche. Enfin, on montre comment le transport collaboratif d'objets peut être réalisé dans le cadre d'un schéma de commande optimale pour le corps complet. / Humanoid robots provide many advantages when working together with humans to perform various tasks. Since humans in general have alot of experience in physically collaborating with each other, a humanoid with a similar range of motion and sensing has the potential to do the same.This thesis is focused on enabling humanoids that can do such tasks together withhumans: collaborative humanoids. In particular, we use the example where a humanoid and a human collaboratively carry and transport objectstogether. However, there is much to be done in order to achieve this. Here, we first focus on utilizing vision and haptic information together forenabling better collaboration. More specifically the use of vision-based control together with admittance control is tested as a framework forenabling the humanoid to better collaborate by having its own notion of the task. Next, we detail how walking pattern generators can be designedtaking into account physical collaboration. For this, we create leader and follower type walking pattern generators. Finally,the task of collaboratively carrying an object together with a human is broken down and implemented within an optimization-based whole-bodycontrol framework.