CPS: Small: Cyber-Physical Communication for Cooperative Human-Robot Mobility

CPS:小型:用于协作人机移动的网络物理通信

基本信息

项目摘要

Human-robot teams engaged in transportation and data collection will often share a common physical workspace. This project will investigate fundamental challenges in human-cyberphysical-systems (h-CPS) for cooperative aerial payload transport. First, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) cooperatively lift and carry a payload through a cluttered environment under uncertain winds. The multi-UAV system (MUS) functions autonomously to allow human companions to focus attention on their environment while interacting with the MUS. We propose a novel interface where an operator pushes on the slung payload to guide the team and coordinates the mission through a networked tablet. A novel cooperative control strategy safely guides the MUS while physics-based algorithms distinguish human inputs from environmental disturbances. Flight tests will demonstrate and validate the h-CPS. The PI and mentored postdoctoral researcher will involve students from under-represented groups and K-12 students in safe MUS flight demonstrations.This project offers three research advances: MUS scalability and collision avoidance guarantees through continuum deformation cooperative control, safe MUS compensation for vehicle anomalies, and cognitively-tractable user interfaces. Particularly novel to this work is the h-CPS interface in which an operator pushes on the payload to guide the MUS team. We will apply linear momentum analysis to sense haptic cues and will validate our models in simulation and flight testing. Mission-level decision-making will be performed through system modeling as a Markov game in which game states are defined from human, environment, and aggregate MUS state. Our method abstracts MUS behaviors to reduce cognitive complexity and real-time network and computational overhead.
从事运输和数据收集的人-机器人团队通常会共享一个共同的物理工作空间。该项目将研究人类-网络物理系统(h-CPS)合作空中有效载荷运输的基本挑战。首先,无人驾驶飞行器(uav)在不确定的风下协同提升和携带有效载荷通过混乱的环境。多无人机系统(MUS)自主运行,允许人类同伴在与MUS交互时将注意力集中在他们的环境上。我们提出了一种新颖的界面,操作员通过推动悬挂的有效载荷来指导团队并通过联网的平板电脑协调任务。一种新颖的协同控制策略安全地引导MUS,而基于物理的算法将人类输入与环境干扰区分开来。飞行测试将演示和验证h-CPS。PI和受指导的博士后研究员将涉及来自代表性不足群体的学生和K-12学生进行安全的MUS飞行演示。该项目提供了三个研究进展:通过连续变形协同控制的MUS可扩展性和避免碰撞保证,车辆异常的安全MUS补偿,以及认知可处理的用户界面。在这项工作中,特别新颖的是h-CPS接口,操作人员可以通过推动有效载荷来指导MUS团队。我们将应用线性动量分析来感知触觉线索,并将在仿真和飞行测试中验证我们的模型。任务级决策将通过系统建模作为一个马尔可夫游戏来执行,其中游戏状态是de_amp;#64257;需要从人、环境和总体的MUS状态。我们的方法抽象了MUS行为,以降低认知复杂性和实时网络和计算开销。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Formal Specification of Continuum Deformation Coordination
  • DOI:
    10.23919/acc.2019.8814645
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Rastgoftar;Jean-Baptiste Jeannin;E. Atkins
  • 通讯作者:
    H. Rastgoftar;Jean-Baptiste Jeannin;E. Atkins
Experimental Evaluation of Continuum Deformation with a Five Quadrotor Team
  • DOI:
    10.23919/acc.2019.8815266
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Matthew Romano;Prince Kuevor;Derek Lukacs;Owen Marshall;Mia N. Stevens;H. Rastgoftar;J. Cutler;E. Atkins
  • 通讯作者:
    Matthew Romano;Prince Kuevor;Derek Lukacs;Owen Marshall;Mia N. Stevens;H. Rastgoftar;J. Cutler;E. Atkins
Nailed It: Autonomous Roofing with a Nailgun-Equipped Octocopter
成功了:使用配备钉枪的八轴飞行器实现自主屋顶
  • DOI:
    10.2514/6.2021-3211
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Romano, Matthew M.;Chen, Yuxin;Kuevor, Prince;Marshall, Owen;Atkins, Ella
  • 通讯作者:
    Atkins, Ella
Multi-Unmanned-Aerial-Vehicle Wildfire Boundary Estimation Using a Semantic Segmentation Neural Network
使用语义分割神经网络的多无人机野火边界估计
  • DOI:
    10.2514/1.i010912
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Castagno, Jeremy;Romano, Matthew;Kuevor, Prince;Atkins, Ella
  • 通讯作者:
    Atkins, Ella
Safe multi-cluster UAV continuum deformation coordination
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2019.05.002
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    H. Rastgoftar;E. Atkins
  • 通讯作者:
    H. Rastgoftar;E. Atkins
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Ella Atkins其他文献

Ella Atkins的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Ella Atkins', 18)}}的其他基金

National Robotics Initiative (NRI) PI Meeting 2020 Technical Program Organization
国家机器人倡议(NRI)2020年PI会议技术项目组织
  • 批准号:
    1940652
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
I/UCRC: University of Michigan Planning Grant: I/UCRC for the Center for Unmanned Aircraft Systems (C-UAS)
I/UCRC:密歇根大学规划拨款:I/UCRC 无人机系统中心 (C-UAS)
  • 批准号:
    1624632
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: State-dependent Resource Management for Integrated Task and Motion Plans
职业:集成任务和运动计划的状态相关资源管理
  • 批准号:
    0732592
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: SoD-TEAM: A Feedback-Based Architecture for Highly Reliable Embedded Software
合作研究:SoD-TEAM:基于反馈的高度可靠嵌入式软件架构
  • 批准号:
    0613308
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SoD-TEAM: A Feedback-Based Architecture for Highly Reliable Embedded Software
合作研究:SoD-TEAM:基于反馈的高度可靠嵌入式软件架构
  • 批准号:
    0650049
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: State-dependent Resource Management for Integrated Task and Motion Plans
职业:集成任务和运动计划的状态相关资源管理
  • 批准号:
    0347461
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

CPS: Small: Learning How to Control: A Meta-Learning Approach for the Adaptive Control of Cyber-Physical Systems
CPS:小:学习如何控制:网络物理系统自适应控制的元学习方法
  • 批准号:
    2228092
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: TTP Option: Small: Consistency vs. Availability in Cyber-Physical Systems
CPS:TTP 选项:小:网络物理系统中的一致性与可用性
  • 批准号:
    2233769
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Infusing Quantum Computing, Decomposition, and Learning for Addressing Cyber-Physical Systems Optimization Challenges
CPS:小型:融合量子计算、分解和学习来应对网络物理系统优化挑战
  • 批准号:
    2312086
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Data-Driven Modeling and Control of Human-Cyber-Physical Systems with Extended-Reality-Assisted Interfaces
CPS:小型:具有扩展现实辅助接口的人类网络物理系统的数据驱动建模和控制
  • 批准号:
    2223035
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: High-Impact Decision Making Using Cyber-Physical Systems: A Distortion-Based Framework
CPS:小型:使用网络物理系统进行高影响力的决策:基于失真的框架
  • 批准号:
    2150832
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: An Integrated Reactive and Proactive Adversarial Learning for Cyber-Physical-Human Systems
协作研究:CPS:小型:网络-物理-人类系统的集成反应式和主动式对抗学习
  • 批准号:
    2227153
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Formally Correct Deep Perception For Cyber-Physical Systems
CPS:小:形式上正确的网络物理系统深度感知
  • 批准号:
    2211146
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: An Integrated Reactive and Proactive Adversarial Learning for Cyber-Physical-Human Systems
协作研究:CPS:小型:网络-物理-人类系统的集成反应式和主动式对抗学习
  • 批准号:
    2227185
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Cyber-Physical Phases of Mixed Traffic with Modular & Autonomous Vehicles: Dynamics, Impacts and Management
CPS:小型:模块化混合流量的网络物理阶段
  • 批准号:
    2313578
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Performance Monitoring Cyber-Physical System for Emerging Fitness Spaces
CPS:小型:新兴健身空间的性能监控网络物理系统
  • 批准号:
    2110193
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了