Teaching Robotic Assembly Tasks Using a 3D Simulation Environment
Creators: name: Παπαδόπουλος, Χρήστος Αναστασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2026
Subjects: Διάδραση ανθρώπου-ρομπότ
Ρομποτική συναρμολόγηση
Διδασκαλία μέσω επίδειξης
Human-robot interaction
Robotic assembly
3D simulation

description: In this thesis, a new approach to teaching a robot to perform assembly tasks is proposed through a 3D simulation environment running as a web application in desktop or mobile devices. The user can demonstrate the assembly in 3D using a simple web browser and at the same time simulate its execution by the robot to immediately evaluate the teaching result. The main advantages of this approach are the ability to teach a robot remotely without the need of additional hardware, achieve high precision results and immediate simulation of the assembly. Furthermore, it provides an intuitive way of teaching a robot as there is no need for the user to use the actual robot or understand its operation in order to complete the demonstration. In the context of the thesis, pilot studies were also conducted involving inexperienced users that were asked to teach an assembly to the robot using the proposed system and answer a questionnaire for their experience with the system. Additionally, a comparison was carried out with a vision-based system to demonstrate the strengths and limitations of the proposed solution. Results showed that the developed application achieved high satisfaction and usability scores. In addition, the participants preferred it over the vision-based approach due to its speed and precision without a compromise in usability. All in all, the proposed solution proved to be a valid alternative to other existing robot teaching methods by providing a quick, efficient and accurate way of converting human movements to robotic trajectories.
description: Στην παρούσα εργασία προτείνεται μια νέα προσέγγιση στην εκπαίδευση ενός ρομπότ για την εκτέλεση εργασιών συναρμολόγησης μέσω ενός περιβάλλοντος τρισδιάστατης προσομοίωσης που παρέχεται ως διαδικτυακή εφαρμογή σε σταθερές ή κινητές συσκευές. Ο χρήστης μπορεί να επιδείξει τη συναρμολόγηση σε 3D χρησιμοποιώντας ένα απλό πρόγραμμα περιήγησης και ταυτόχρονα να προσομοιώσει την εκτέλεσή της - από το ρομπότ - αξιολογώντας άμεσα το αποτέλεσμα της διδασκαλίας. Τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης είναι η δυνατότητα διδασκαλίας ενός ρομπότ εξ αποστάσεως, χωρίς την ανάγκη πρόσθετου υλικού, η επίτευξη αποτελεσμάτων υψηλής ακρίβειας και η άμεση προσομοίωση της συναρμολόγησης. Επιπλέον, παρέχει έναν εύχρηστο τρόπο διδασκαλίας του ρομπότ, καθώς δεν χρειάζεται ο χρήστης να χρησιμοποιήσει το ρομπότ ή να κατανοήσει τη λειτουργία του προκειμένου να ολοκληρώσει την επίδειξη. Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας, πραγματοποιήθηκαν επίσης πιλοτικές μελέτες με χρήστες χωρίς σχετική εμπειρία από τους οποίους ζητήθηκε να διδάξουν μια συναρμολόγηση στο ρομπότ χρησιμοποιώντας το προτεινόμενο σύστημα και να απαντήσουν σε ένα ερωτηματολόγιο για την εμπειρία τους με τη χρήση του συστήματος. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε σύγκριση με ένα σύστημα βασισμένο στην υπολογιστική όραση για να καταδειχθούν τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί της προτεινόμενης λύσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εφαρμογή που αναπτύχθηκε πέτυχε υψηλές βαθμολογίες ικανοποίησης και ευχρηστίας. Επιπρόσθετα, οι συμμετέχοντες την προτίμησαν έναντι της προσέγγισης που βασίζεται στην υπολογιστική όραση λόγω της ταχύτητας και της ακρίβειας που προσφέρει χωρίς συμβιβασμούς στην ευχρηστία. Συνολικά, η προτεινόμενη λύση αποδείχθηκε ότι αποτελεί μια έγκυρη εναλλακτική λύση σε σχέση με άλλες υπάρχουσες μεθόδους διδασκαλίας ρομπότ, παρέχοντας έναν γρήγορο, αποτελεσματικό και ακριβή τρόπο μετατροπής των ανθρώπινων κινήσεων σε ρομποτικές τροχιές.