This thesis deals with operator causality in bilateral teleoperation system. Causality means dependency relationship; which is independent (cause) and which is dependent (effect). The causality-based approach in bilateral teleoperation system shows that causality is important in stability.
To guarantee stability of bilateral teleoperation system, we must know about the human operator causality. There are two cases of operator causality. These two are defined as follows. A Position Commanded Task (PCT) is a case to give position independently. A Force Commanded Task (FCT) is a case to give force independently. But usually it is difficult or impossible to know about the human operator causality. So this thesis is motivated in this context.
First, I propose the method to know about the operator causality. By applying the experimental analysis, characteristics of human operator causality are analyzed. And to verify of the proposed method, motor is used instead of human operator. The result shows that human operator performs PCT when impedance of environment is low and performs FCT when impedance of environment is high.
Second, characteristics of human operator causality are considered. Previous studies show that human behavior is similar to impedance control. In experiments using motor, Impedance controlled motor shows similar characteristics of human operator causality. From this, we can infer why human behaves like that.
In conclusion, this thesis analyzes the human operator causality in bilateral teleoperation system. From the causality-based stability, we can make a bilateral teleoperation system which guarantees stability.
이 논문은 양방향 원격조종 시스템에서 작업자 인과성에 관한 것이다. 인과성이란 종속관계(어떤 것이 원인이고 어떤 것이 결과인가)를 의미한다. 기존연구인 양방향 원격조종 시스템의 인과성기반 접근법에서 안정성면에서 인과성이 중요하다는 것을 보여준다. 양방향 원격조종 시스템의 안정성을 보장하기 위해서, 작업자 인과성에 관해 알아야만 한다. 작업자 인과성은 PCT, FCT 두 가지 경우가 있다. PCT는 위치를 독립적으로 주는 경우를 말하고, FCT는 힘을 독립적으로 주는 경우를 말한다. 그러나 대개 작업자 인과성은 알기 어렵거나 불가능하다. 그래서 이러한 동기로부터 작업자 인과성에 관해 연구를 수행하였다. 먼저 작업자 인과성을 분석하기 위한 방법을 제안하고, 실험을 통해 작업자 인과성 경향을 분석하였다. 그리고 제안한 방법을 검증하기 위해 사람대신 모터를 이용한 실험을 수행하였다. 실험결과 작업자는 환경의 임피던스가 낮은 경우 PCT를 하게 되고, 환경의 임피던스가 높은 경우 FCT를 하게 된다. 다음으로 작업자 인과성이 왜 이러한 경향을 보이는가에 대해 고찰해 본다. 기존연구에서 사람의 행동을 임피던스 컨트롤로 모델링하고 있다. 모터를 이용한 실험에서 임피던스 컨트롤을 하는 경우 사람의 경우와 유사한 특성을 나타낸다. 이로부터 작업자가 왜 이러한 경향을 보이는가 추론할 수 있다.
결론적으로, 이 논문은 양방향 원격조종 시스템에서 작업자 인과성 경향에 대해 규명하였고, 이를 통해 안정성을 보자하는 양방향 원격조종 시스템을 구현가능하게 되었다.
