Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   3 June   2020 ,  pp. 3 066~ 3073   IS S N: 20 88 - 8708 DO I: 10 .11 591/ ijece . v10 i 3 . pp3066 - 30 73          3066       Journ al h om e page http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   T raject ory  r econ struction  for r obot pr ogra mm ing    by dem on stration         Red H an i fi El ha chemi   Am ar 1 , L ared Be nchikh 2 , H ak i ma Dermec he 3   Ouamr Bachi r 4 Z ou bir A h med - F oitih 5   1 ,3,5 Dépa rtment   d ’él e ct roniqu e, Unive rsit é  des   Sci enc es  et de la Te chnol ogi d’Ora n,   Alger ia     2 Univer sité d’ E vr y - Va l - d’Essonne,   La bor at oir I BISC ,   Franc e     4 Dépa rte m ent de  T e chnol ogi e, U nive rsit é  de   Be c har ,   Alg eria       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r 11 , 201 9   Re vised  Jan  8 ,   2020   Accepte Ja n 2 0 , 2 020     The  re pro du ct i on   of  h a nd m o vem ents b y a r obot r em ai ns  d ifficult  and   conve ntion al   le arn i ng   m et ho ds   do  not  al low  us   to  fait hfu ll recreate   these  m ov em e nts  because   it   is  ve ry  diff ic ult  w he the   nu m ber   of   cro ssi ng  po i nts  is  ve ry  la r ge P rogr am m ing   by  Dem on stra ti on   giv e s     be tt er  oppo rtun it f or  s olv i ng  this  pro blem   by  tracking  the  us er s   m ov e m ents  with  m otion   c aptu re  syst e m   and   c reati ng  robo ti c   pro gr am   to  rep r oduce  the  perform ed  ta sk s.  T his  pa pe presents     Program m ing   by  Dem on strat ion   syst em   in  traj ect or y   le vel  f or     t he  re pro duct ion  of  ha nd/t ool  m ov em ent  by  m anipu l at or   r obot;    this  was  reali z ed  by  trac king  the  us e r’ m ove m ent  with  the   Ar T oolkit  and   reconst ru c ti ng   the  tra j ec tories  by  us in the  c on st rained   c ubic   sp li ne.   T he  re su lt obta ined  with  the  co ns t raine cu bic  s pline  we re   com par ed  wit cu bic  sp li ne   interp olati on Finall the  ob ta ine trajecto ries  ha ve  been  sim ulate in   virtu al   e nviro nm ent  on    the P um a 6 00 robot .   Ke yw or d s :   In te r pola ti on   Moti on capt ur e     Pr og ram m ing   by d em on strat i on    Traj ect or rec onstr uction      Copyright   ©   202 0   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Re da Hanifi  Elhachem i Am ar   Dép a rtem ent d ’élect roniq ue ,   Un i ver sit é  des Sci ences et  de l a Tech no l og ie  d’Oran   El m nao uar  B P  1505, B ir El  D j irs   3100 0 (Ora n) A l gér ie .   Em a il red a.h a nifi@ un i v - us to .d z       1.   INTROD U CTION   Since  the  in ve ntion   of   t he  fir st  robo ts,  t he  r epro du ct io of  hu m an  m ov em ent  is  sti l chall eng i ng   su bject   i r ob otics.  T his  r e pro du ct io ca be  div ide into  t wo  cat egories:   the   f irst  o ne  is  i m it a ti on     of   the  hu m an  m ov e m ent  as  i is  by  the  ro bot  to  rea li ze  the  ta sk Re fer e nces  [ 1,   2]  they   i m it at e   the  hu m an   m ov e m ent  to  reali ze  diff e re nt  ta sk li ke  wr it in an openi ng   doors,   their  ap proac was  de rive from     the hum an  f unct ion in g base d on t he b od y sc hem a and  the  percept.   I the   work of   Jie  a nd al.  [3 ] ,   they   f ocus  on   the  pose  im it ation   betwee hu m an  an hum ano id  r obot   and   pro po se d   po se  sim il ari ty   m e tric   based   on   the  sha re str uc ture  of  the  m otion  spa ces  of  hum an  and  r obot   . T he  sec ond  re pro duces  t he  hu m an  m ov e m ent  by  ta king  as  r efere nce  only   the  ha nd   (the  end - ef fecto r)   a nd   ne glect ing   how  a nd   wh e r the  oth e joi nts  are   po sit io ne (s houl der,  el bow ,   and   wr ist ) I the  work   of   Be nch i kh   [ 4 ] ,   in  w hich  he  reali zed  syst e m   of     a sync hrono us   repr od uction o the  hum an  m ov em ent, foll owin the  m ov em ent o f  a sin gl e point  of inter est   On e   can   noti ce  two  cat eg or i es  of  r obot  pro gr am m ing   m e t hods ,   the  first  on e   is  m anu al   li ke  the  te xt   base syst em s gr a phic al   syst e m and   the   te ach - penda nt  program m ing;   the   second  on is  the  a ut om atic   pro gr am m ing   su c as  the  i nst ru ct io a nd   the  obse r vatio ba sed  pro gra m m ing T he  F igure  re pr e sent s     the  cat egorizat ion   of   these  m et ho ds   m ade  by  [ 5 ] F or   a pp li cat io ns   suc as  im it ation   an re pro duct ion  of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Tra je ct or y  rec on str uctio fo r  robo t  p r ogrammi ng b y  d e m on str atio ( Re da Ha nifi  Elhachemi  Am ar )   3067   hu m an  m ov em ent;  con ve nt ion al   le ar ning   m et ho ds   as  t ext  pro gr am m i ng,  grap hical   syst e m or   the   te ach - penda nt  progr a m m ing   a re  not  s uitable E sp eci al ly   wh e th tra j ect or ie to  repr oduc are   com plex  a nd     the  num ber   of  cro ssi ng   poin ts  are  high.  M os of  the  rece nt  w orks  f or   hum an  m ov em e nt  repr oductio us e     the  r obot  ob s erv at io base pr ogram m ing In   t his  ca te gory,  we  fi nd   w hat  is   c al le Program m ing     by D em on strat ion   or Lea rn i ng  by w at c hing  in o t her rea dings  [1 4 6 7 ].           Figure  1.  Ro bot pro gr am m ing  m e tho ds       Pr og ram m ing   by  Dem on stra t ion   ( PbD is  robo progra m m ing   m et ho base on   the   extracti on  of   data  dire ct ly   from   the  visu al iz at ion   of   t he  use r’ pe rfor m ance.  It  is  pro m isi ng   autom at ic   m et ho d,   w hi ch  can  per m it   to  us e with  li tt le   or   no   e xperti se  to   program   ro bot  ta sk [ 8 9 ] In   Pb syst em s,  t he  te acher  pe rfor m the  ta sk  w hile  le ar ning  int erf ace  rec ords   the  m ov em ent  and  act io ns   carried   out  du rin the   pe rfo r m ance.  Diff e re nt  inter faces  ca be   us e d.   Kinest hetic   guida nc te acher  m ov es  the  r obot   li nk m anu al ly   and     the  traject or ie are  rec orde [ 7 ] The  di rect  co ntro a nd   te le ope rati on   i nterf ace are  al so   us ed   in  Pbd     syst e m [ 10 ] In te r faces  base on  sens ors  ( visio n,   m agn et ic   and   inerti a)   are  widely   use in  P bd   syst e m s.  Ther is  va riet of   trackin te chn iq ues  in  visio syst e m [1 1 1 4 ]   and   i has  an  ad va nt age  over  the  oth e sens or - bas ed  m et ho ds,  beca us no   sens ors   nee to  be  at ta ched  to  the   te acher A nd  the   visio syst em al lo w     the  te ache to   ha ve  m or na tural  pe r form ance  without  bein disturbe by  the  m ater ia l.The  seq ue nce   m easur e m ents  data  usual ly   goes  t hroug scal ing   ste th rou gh   i nter po ll at ion s.   F or   t he   tim series  da ta   an from   diff eren t   ty pes  of   inter po la ti on  te chn i qu e s,  poly no m ia interpo la ti ons  are  the  m os tl us ed.   The  cub ic   sp li ne  inter pol at ion   wa us e to  r eco ns tr uc the   Ca rtesi an   tra j ect or ie i [ 1 5 ]   a nd   N on - Un i form   Ra t ion al     B - Sp li ne ( N URBS)  for  th trajecto ry  a ppr ox im at ion   [1 6 ] T he  L1   sp li nes  for  the  inter pola ti on   a nd   pr ese r vation o f  the tra j ect ory  [1 7 - 1 9 ].   In   this  pap e r,  we  pro pose  Pb syst em   in  trajecto ry  le vel  b ased  on   visu al   trac king  syst em   (ArT oo l Kit)  to  trac the   ha nd / to ol  m ov e m ent.  In  this  work  we   us e the  c ub ic   s pl ine  inter pola ti on  to   reconstr uct  the   Ca rtesi an   traje ct or ie s.  Com par ed  to  previ ous   wo r ks ;   the  co ns trai ne cu bic   sp li ne  interp ol at ion   is  si m ple  to  i mp le m ent  and   ef fici ent.  Finaly   the  cap uted  m ov em ents  are  rep r oduce by  a m anipu la to r   r obot  in  a sim ulate env ir on m ent.       2.   THE  TR ACK ING   SYST EM   Fo t he  ha nd/ To ol  trackin g,   we  pro pose  to   us visi on - ba sed  trac king  syst e m These  syst e m us e   i m age - processi ng  m e tho ds  to   cal culat the   ca m era  pose  r el at ive  to  real  world   ob j ect and  giv t he  posit ion  and  ori entat io of   t hese  obje ct s.  I our  w ork,   we  us t he  ARToolKit   for  trac king  t he  us er ’s  ha nd/t oo l.   We  fi xed  the m ark ers  on  the   faces o a   cu be   (the  sam m a rk e f or  al fac es).   T his w il al low  the  cam era  to  se e   at   le ast  on m ark e an perm it  us   to  avo i occlusi ons.  Ba sed  on  the  works  [ 20 21 ]   we  hav use si m ple   m ark ers wit a  3 0% bor der   w idth to  ha ve  bette detect io of the m ark er and  av oid  at the m axi m u m  t he   false   identific at ions.   In  the  F i gure   2,   we  ca se an  e xam ple  of   t he  m ark ers   that  are  us in g.   T he  operat or  will   perform   the  m ov em ents  an the  syst e m   wil track  the  po s it i on   of  the  m ark e f or   t he  hand/ to ol  an giv es     the  posit ion   ( x,   y,   z)  e ve r sa m pling   ti m (th posit ion   is  cal c ulate f ro m   the  centre  of   the   cub e ).   The  ac qu isi ti on  cam era  was  set   at   20   f ram e s/s  to  lim i m a rk e m iss  identific at ion s.  T he   slow   f ram rate  and   so m m i ss  identific at ion s   cre at ed  gap es   an the re fore,   a inter po la ti on  of  the  ac quire trac k in dat wa s   m and at ory   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , N o.  3 J une  2020   30 66   -   3073   3068       Figure  2 Exa m ple o the  ArTo olKit m ark ers       3.   THE  C O NS T RA I NE D CUB IC  SPLI NE   The  pr i nciple  beh i nd  co ns tra ined  c ubic   sp li ne  is  to  preve nt   ov e rs hootin and  el i m inati ng   os ci ll at ion   by  sacrifici ng  sm oo thn ess I this  interp ol at ion we  re pl ace  the  equ al it of   the  secon order   de riv at ives    at   ever point  by  sp eci fie first  orde der i vatives  [ 22,   23 ].   The  co ns tr uc ti on   of  the  c on strai ned   c ubic   sp li ne   functi on    is bas ed on t he f ollo wing c rite ria:   -   Curves a re th i r d order  poly no m ia ls     ( ) = 3 + 2 +   +   (1)     -   Curves  pass  th rou gh all  the  know n po i nts   -   First o r der   de rivati ve,  is  the  s a m e fo r  both  fun ct io ns o ea ch  si de of  a  poi nt.     ( ) = + 1 ( )   (2)     -   Boun dar y c ondi ti on s ar e  the  s a m e as   for  t he natu ral cu bic s pline.     1 ′′ ( 0 ) = ′′ ( ) = 0   (3)     -   The  sec ond o r der de rivati ve  is re placed  by a  sp eci fie d first  order de rivati ve  at eve ry poin t.     ( ) = + 1 ( ) = ( )   (4)     The  m ai ste beco m es  the  ca lc ulati on   of  the   slo pe  f or  eac po i nt.  Natu rall y,  we  know  t he   slo pe  will     be  betwee th slop e of  t he   ad j acent  st raigh li nes a nd  it   sh ould  a ppr oach  zer if  t he   slop e   of  ei th er  li ne   appr oach es  zer o.     ( ) = 2   / (   + 1 + 1 + 1 1 )   (5 )     ( ) = 0 , if  t he  slo c ha ng e s sig at  t his point.   The  e quat ion ( 5) is use d o nly  for  the  interm ediat e points,  in  the e nd points:     1 ( 0 ) =   3 ( 1 0 ) 2 ( 1 0 )  ( 1 ) 2   (6)     ( ) =   3 ( 1 ) 2 ( 1 )  ( 1 ) 2   (7)     In   t his  inte rpol at ion t her e   is  no  nece ssit to  s olv a   syst em   of   equat ion  because   the   slop e   at   each   po i nt  is  known.   Ba sed  on  the  two  a djace nt  po i nts  on  e ach  side.  We  can  cal cu la te   ever sp li ne  f un ct io n;    as g i ven b (1)  b us in (8)  t o ( 13).       ′′ ( 1 ) =   2 [  ( ) + 2    ( 1 ) ] ( 1 ) + 6   ( 1 ) ( 1 ) 2   (8 )     ′′ ( ) =   2 [ 2    ( ) +    ( 1 ) ] ( 1 ) + 6   ( 1 ) ( 1 ) 2   (9 )     Finall y, eve ry  po ly nom ia l i cal culat ed  f r om   the foll ow i ng  par am et ers:     =    ′′ ( )    ′′ ( 1 ) 6   ( 1 )   (10)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Tra je ct or y  rec on str uctio fo r  robo t  p r ogrammi ng b y  d e m on str atio ( Re da Ha nifi  Elhachemi  Am ar )   3069   =    ′′ ( 1 ) 1  ′′ ( ) 2   ( 1 )   (11)     =   ( 1 )   ( 2 1 2 ) ( 3 1 3 ) 2 ( 1 )   (12)     = 1 1 3 1 2   1   (13)       4.   THE  R OB OT’S  MO DEL O F MOT IO N   In   our   w ork,  we  us m anipu la to r obot   m od el the  P um 60 0.  T he   par am et ers  of  this  rob ot     are  s how in  T able   [ 2 4 2 5 ] Moti on  m od el   of  s uch  m echan ism   is  us ua ll descr i bed  by  th f ol lowi ng  m at rix  eq uatio n:     Γ = M ( q ) q ̈ + C ( q , q ̇ ) q ̇ + G ( q ) + F ( q ̇ )   (14)     w he re   Γ   : Vecto r of  act uato r jo i nt to rque   M ( q )     : In e rtia  m at rix   C ( q , q ̇ ) q ̇   : Vecto r of  ce nt rifugal an C ori olis to rque   G ( q )     : Vecto r of   gra vitat ion al  to rqu es   F ( q ̇ )     : Vecto r of  act uato r jo i nt frict ion   f or ces   q , q ̇ , q ̈     : Ar e  r es pecti ve ly , th e joi nt a ng le ,  v el ocity , a nd accel erati on  vecto rs   To  e ns ure  the  li near iz at ion   of  the  no nlinear   syst e m   descr ibed  by  ( 1 4 in   cl os ed  lo op,  we  intr oduc e     li near iz at ion  con tr ol  syst em   based   on   e xacti ng   knowl edg of   the  r obot  m od el   and  it i m ple m entat ion   In  this   co ntr ol  syst e m the  lo op  of  the   li nea rizat ion  is  ac hi eved  by  c hoos i ng  a   to rque   Γ   app li ed   to   th r obot,     as foll ow :     = ( ) 0 + ( , ̇ ) ̇ + ( ) + ( ̇ )   (15)     Γ 0   is  an  a uxil ia ry  input  of   t he  se le ct   con tr oller.   pro portio na der iv at ive  c ontr ol  (PD)   is  ty pical   cho ic and  it  is g ive n by the e qu at io n:     0 = ̈ + ( ̇ ̇ ) + ( )   (16)       Table  1.   Param et ers  of   t he  P um a 6 00 m anip ulator  robot   Para m eters   Valu es   Mass o f  the f irst bo d y   10 . 5 2 1  Kg   Mass o f  the seco n d  bo d y   10. 2 3 6  Kg   Mass o f  the th ird b o d y   8. 7 6 7  Kg   Co ef f icien t o f  vis c o u s f riction   2. 5 2  N. m .s/ rd   Co ef f icien t o f  vis c o u s f riction   N. m . s/rd   Co ef f icien t o f  vis c o u s f riction   1. 7 5  N. m .s/ rd   Co ef f icien t o f  dry   f riction   3. 6  N. m . s/rd   Co ef f icien t o f  dry   f riction   10   N. m .s/ rd   Co ef f icien t o f  dry   f riction   2 . 5  N. m . s/rd   Leng th  of  the f irst bo d y     0. 149   m   Leng th  of  the seco n d  bo d y   0. 432   m   Leng th  of  the th ird  bo d y   0. 431  m       By  r eplaci ng  q ̈ = Γ 0   in the  (1 6) ,  w e   get:     0 = ̈ + ̇ +   (17)     e = q d q   : Vecto r of  t he po sit io e rror   e ̇ = q ̇ d q ̇   : Vecto r of t he  v el ocity  er r or   e ̈ = q ̈ d q ̈   : Vecto r of t he  accel erati on er ror   q d , q ̇ d , q ̈ d      A re r e sp ect ively  v ect or of  desire d po sit ion,  velocit y an acce le rati on.   k p   , k v              : Gai m at ri ces o the  P c on t ro ll er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , N o.  3 J une  2020   30 66   -   3073   3070   The  er r or   ( 17)   is  li near   di ff e ren ti al   eq ua ti on   of  sec ond  order.  Wh ere   K p   and   K v   are  de fine po sit ive   dia gonal  m at rices,  so   the   cl os e lo op  s yst em   beco m es  li near   de coupled T he  va lues  of  the    a nd    in the si m ulati on are:     = ( 350 0 0 0 350 0 0 0 350 ) = ( 35 0 0 0 30 0 0 0 35 )     In the  F ig ur 3, we  can  see t he  i m ple m entat i on of t he  c om pu te d To rque c ontr oller on t he Pum a robo t.             Figure  3 Im ple m ented  c om pu te t orq ue  c ontr oller       5.   SIMULATI O N AND  RES U LT S   In   this  sect io n,  Since  the  tra j ect ori es  obta ined  from   the  trackin syst em   sh ou l be  inter po la te d,     we  sta rte by  te sti ng   the   co nst rained  cu bic  sp li ne  i nterpol at ion   on  di ff e r ent  data  set s.  The  Fig ur es   and  sh ow  com pa r ison  b et wee the  co ns trai ne cub ic   in b lue  li ne  an the  co nventio nal  cu bi sp li ne  inter pola ti on   in  red   li ne,   the   red   ci rcles  are   the  interpo la te data  points.  I the  first  te sts,  we  us e both   of   the  interp ol at ion   m et ho ds   t rec on st ru ct   ha ndwr it in tra j ect or m ade  at   al m os the  sa m sp ee d.   We  have  ch os en   to  rec on st ru c t   the  le tt er  usi ng   both  of   t he   cu bic  sp i ne  i nter po la ti on  a nd  the  c onstrai ne c ub ic   s plin beca us this  le tt er   con ta in sud de directi onal   c hanges w hic will   help  us   to see  the  be hav i our  of  th e u se interp olati on  m et ho d.  In   the  F i gure  (a an ( b) we  can  see  res pecti vely   the  r esults  of   i nter po la ti on  f or   th X - a xis  an d   Y - a xis  coor din at es  an in  the  F ig ur e   (c we  ca s ee  the  rec on st r ucted  tra j ect or y.   Fo t he  res ul ts  in  the  F igur ( b)  we  see   that  both  of  the   m eth ods   ga ve  t he   sam resu lt this  due  t th fact  that   the re  was  no  la r ge  data  var ia ti ons  b ut  in  the  F ig ure  (a we  ca s ee  an  osc il la tio a nd  an  ove rsho oting   of  th reconstr ucte data.    The  F i gure  ( c)  we  ha ve  the   resu lt   of  the  r econs tructe tr ajecto ry  w her e   we  can  cl ea rly   see  that  con s trai ne cub ic   sp li ne   ga ve  t he  bette resu lt a nd  t he   os ci ll at ion  of  the  c ub ic   sp i ne   inter po la ti on   af fected  t he  obta ined   trajecto ry.   F or  the F ig ure  5,   w e h a ve use the  foll ow i ng d at a   (a) x=[0, 1,2,3, 4,5 , 6,7,8, 9,10 ]   ; y =[0 , 0,0,0, 0,1,1, 1,1,1, 1]    (b): x = [ 0,1,2, 3,4,5, 6,7,8, 9,10, 11,12,1 3,14 ]  ;   y= [0 , 0,0,0, 0,1,1, 0,0,0, - 1,0 ,0,0,0]   I Fig ur e   5,  it   is  note t hat  the  co ns trai ne c ub ic   s pline   does  no os ci ll at after  la rge  am pli tud e   var ia ti on  an r edu ce the  ove rsho oting   c ompari ng   to  the  c ub ic   sp li ne.   Th is  fact  m akes  t he  co ns trai ne cub ic   sp li ne  m or st able  an h as  l ess  os ci ll at ion s   wh ic m akes  it   bette f or   t he   reconstr uctio of   t he  tra j ect or ie s .     The  inter pola ti on   pro gr am wer m ade  with  Ma tl ab  2017 on   com pu t er  with  the  f ol lowing  co nfi gurati on:   I7   3770  3.4  G hz  a nd   G R a m Table  shows  inter pola ti on  exec uti on  ti m accor ding  to  inter pola te po i nt   nu m ber O ne  c an  noti ce  two  beh a viou rs .   T he   first  is  fo num ber   of   point below   200:  the  co ns trai ne cub ic   sp li ne  is   faster   than   the   cu bic   sp li ne   since   it   does  not  s olve   syst em   of   equ at io ns.  T he   seco nd  case   is  w he the  num ber   of   interp olate po i nts  excee ds  200  t he  c ub i sp li ne  overc om es  the  con s trai ned   c ubic   sp li ne .   In   t he  F ig ur e   one  ca s ee  hand wr it ing   tra j ect ory   reconstr ucted   with  the  c on strai ned   c ubic   sp li ne  interp olati on.  Figure  sho w sim ulati on   of  P um 60 r obot  e xec uting  the  sam traje ct or y.  The   ad va ntag e   of   the  sim ulatio n   process  is  r econst ru ct e pa th  visu al iz at ion.  The  pro posed  syst em   dep en ds   on   the  t eacher ,   and do  not ge ne rate coll isi on - fr ee t raj ect or ie s.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Tra je ct or y  rec on str uctio fo r  robo t  p r ogrammi ng b y  d e m on str atio ( Re da Ha nifi  Elhachemi  Am ar )   3071       Figure  4 Tra j e ct or y rec onstr uc ti on   us in c ub ic  sp li ne  a nd c on st raine c ub i c sp li ne  inter pola ti on s         Figure  5 I nter po la ti on  of   di fferent  data set       Table  2 Param et ers  of t he  P um a 6 00 m anip ulator  robot     Nu m b e o f  po in ts   Co n strain ed  sp lin e  ( m s )   Cu b ic sp lin e ( m s)   25   1 .38 3   2 .33 2   50   1 .90 0   2 .48 1   100   2 .50 2   3 .12 1   200   4 .08 4   3 .39 0     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , N o.  3 J une  2020   30 66   -   3073   3072       Figure  6 3D T raj ect or recon structed  b y t he c onstrai ne c ubic  s pline           Figure   7 Sim ulati on  of  rob ot  trajec to ry r e pr oductio n       6.   CONCL US I O N   This  pap e pr esented   rob ot  pr ogram m i ng  by  dem onstrat ion   syst em   in  tra j e ct or le vel.     The  syst em   i base on  hu m an  m ov em ent  reprod uc ti on   by  f ollow i ng  sin gl po i nt  of  i nterest     (the  hand/ to ol).   We  use ARToolkit   as   visu al   trac king  syst em The  slo fr a m rate  and   t he  m iss   identific at ions  of   the  m ark ers  was  creati ng  ga pes  in  the  tra je ct or ie s.  T he  na tural  cu bic  spl ine  and   co ns tr ai ned  cub ic   s pline  i nter po la ti ons  wer us e to   correct   these   weaknesse and   t rec ons truct  the  tr a j e ct or y.     c om par ison  was  m ade  be tween  t hose  bo t inte rpolat ion   m et ho ds  f or   3D  tra j ect ori es  rec onstr uc ti on,     1D   data  set and   as  per   e xe cution  ti m e.  T est sh ow  that   con strai ne cub ic   pli ne  interp olati on   ov e r com es     the  cu bic  s plin inter po la ti on.   The   co ns trai ne c ub ic   sp li ne   inter po la ti on  s hows  good  res ults  an t he  fa ct   that   it   gen erates  le ss  os ci ll at ion   and   pr e ve nts  ov e rs hootin m akes  it   su it a ble  for  the  tra j ect ory   reconst ru ct io n.     In the  fu t ur e  works t his it wil l be  us e i re al  tim e trajecto ry r ec onst ru ct i on.       REFERE NCE   [1]   Acosta - calde ron ,   C. A.,  and   H.  Hu,  " Robot  imi ta ti on Bod y   sc hema  and  bod per c ept , "   Appli ed  Bi on ic and   Bi omec han ic s v ol.   2 ,   no .   3 ,   pp .   1 31 - 148,   2005 .   [2]   Acosta - calde ron ,   C. A.,   and  H.  Hu,  " Robot  imi ta ti on  from   hum an  body   m ovements , "   The   3 rd  Inte rnational   Symposium on  I mitat ion in Anim als an Art if ac ts ,   pp .   1 - 9 ,   UK ,   20 05.   [3]   Le i ,   J.,   Song,  M.,   Li,  Z. N.  and  C hen,   C. ,   " W hole - bod y   hum anoi d   robot  imita ti on  with  pose  sim il ari t y   eva lu ation, "   Signal   Proce ss in g ,   v ol .   108 ,   pp .   1 36 - 146,   2015 .   [4]   Benc hikh ,   L.,   Method  for  tra i ning  robot  or  the   li k e,   and  de vic for  implem ent ing  said  m ethod ,   U.S.  Patent   Applic a ti on  No   12/812  792,   201 1.   [5]   Biggs,  G.,   and M ac Donald,   B . ,   " A survey   of  rob ot  progra m m ing  s y stems , "   Proceedi ngs of   Australasian  Confe ren ce  on  Robotics   and   Aut omation ,   Bri sbane ,   Aus tr al i a ,   pp.   1 - 10 2 003.   [6]   Kuni y oshi,   M.   Ina ba ,   and   H .   Inoue ,   " Lear ning  b y   wat ch ing:   Ex tra c ti ng   reu sable  ta sk   knowledge   fr om    visual   observa tion  of  hum an  per form anc e , "   IE EE   transact ions  on  robotic a nd  automati on v ol  10,   no .   2 ,     pp.   799 - 822 ,   19 94.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Tra je ct or y  rec on str uctio fo r  robo t  p r ogrammi ng b y  d e m on str atio ( Re da Ha nifi  Elhachemi  Am ar )   3073   [7]   M.  Cal inon,   S. ,   Bil la rd ,   A.,   " proba bil ist ic   pr ogra m m ing  by   demons tra ti on  fr amework  handl i ng  constra int i joi nt  spa ce  and   ta sk  spa ce , "   In te rnational   Con fe renc on  In te l li gent  Robot a nd  Syste ms   IRO S ,   Nic e,  Franc e ,     pp.   367 - 372 ,   20 08.   [8]   Aleot ti,  J. ,   Cas el li,  S. ,   and   Re ggia ni ,   M. ,   " Levera ging   on  a   virt ual  env iron m ent   for  robot   progra m m ing  b y   demons tra ti on, "   Robot ic s   and  Au tonomous Sy ste ms ,   vol .   47,   pp.   153 - 161,   2004 .   [9]   Herre ro,  Héc tor ,   e a l . ,   "S kil l   base robot   pro gra m m ing:   As s embl y ,   visio n   a nd  W orkspa ce   Monitori ng  skil l   int er ac t ion, N eu rocomputing pp .   61 - 70 ,   2017 .   [10]   Shim iz u,   M. ,   Y oon,   W . ,   Kita g a ki,   K. ,   " Exp eri m ent a va li da ti on  of  ta sk  skil tra n sfer  appr oa ch  us ing  a   hum anoi robot , "   In te rnati onal  Symposium   on  Assembl an Manufacturing   ISA M'07 pp .   14 1 - 146,   2007 .   [11]   Kurie n,   M. ,   Ki m ,   M. K.,   Kops i da,   M. ,   and  Br il aki s ,   I.,   " Re al - ti m sim ula t io of  constru ct io workers  usin combined  hum a bod y   and  h an tracki ng  for   r oboti construct ion  worker  s y s t em , "   Aut omatio in  Constr uctio n ,   vol.   86 pp .   125 - 1 37,   2018 .   [12]   Vale nt ini ,   P. P.,  " Natur al  interf ac e   for  in te ra ctive  vir tua l   asse m bl y   in   augme nte re alit y   usi ng  Le a Motio Control le r , "   Int ernati onal  Jour nal  on  Inte racti v Design  and  Manufac turin ( IJI DeM ) ,   v ol.   22,   no.   4,     pp.   1 - 9 ,   2018 .   [13]   Khair udin,   M . ,   e al . ,   "Control  of   m ovabl robo hea using  v isi on - base object  tra ck ing , Int ernati onal   Journal   of  E le c tric al   and   Computer  Eng i nee ring ( IJE C E) vol .   9 ,   no .   4 ,   pp .   2503 - 2512 ,   20 19.   [14]   Shi,  Qing,   e a l . ,   "D esign  and   implementatio of  an   om nidi recti ona vis ion   s y s te m   for   ro bot  per ce pt ion, "   Me chat roni cs v ol.   41 ,   pp .   58 - 66 ,   2017 .   [15]   Cal i non ,   S y lv ai n ,   and  Aude  Bi ll a rd,   "S toc hastic  g esture   produc ti o and  rec ogn it i o m odel   for  h um anoi robot, IEE E /R SJ   Int ernati onal  Con fe ren ce   on   Int el l ige nt   Robot s and  S yst ems ( IROS ) ,   v ol. 3 ,   pp.   2769 - 277 4,   2004 .   [16]   Aleot ti,  J. and  C ase ll i ,   S. ,   " Robust t rajec tor y   lear ning  and  appr ox i m at ion  for  robot programm ing  b y   demons tra ti on , "   Robot ic s   and  Au tonomous Sy ste ms ,   vol .   54,   no.   5,   pp .   409 - 413 ,   2006.   [17]   La ver y ,   J.E . ,   " Univar i at e   cubic  Lp  spline a nd  shape - pre servin g,   m ult iscale   interpolation  b y   un iva ri at e   cubic  L 1   spline s , "   Compu te r A ide d   Geome tric   Design , v ol .   17,   no .   4 ,   pp .   31 9 - 336,   2000 .   [18]   La ver y ,   J.E . ,   " Shape - pre serv ing,  first - der iv at iv e - base par ametr i and  nonp aram et ric   cub ic   L spline   cu rve s , "   Computer  Ai d ed   Geomet ric   Desi gn , v ol .   23 ,   no .   3 ,   pp .   276 - 296 ,   2 006 .   [19]   Hernoux,   F. ,   B e are e ,   R . ,   Gajn y ,   L. ,   e al . " Leap  Motion  pour  la  c apt ure   de   m ouvement  3D  par   spli ne  L1 , "   Journ ées   du  Gr oupe  de   Tr ava i l   en   Modé li s ati on  Géomé triq ue ,   Ma rseille, Fr anc e ,   2013 .   [20]   Khan,   D.,   Ul la h ,   S.,   R abbi ,   I.,  " Fact ors  aff e ct i ng  the   design  a nd  tra ck ing  of  ARToolKit   m ar ker s , "   Computer  Standards  &   Int erfac es ,   v ol .   41 ,   pp.   56 - 66 ,   2015 .   [21]   Rabbi ,   Ihsan ,   an Sehat   Ull ah ,   " Ext endi ng  the   tr ac king  d ista nc of  fiduc i al   m ark ers  for  la rge   ind oor  augme nte rea l ity   appl i catio ns,"  Adv an ce in   Elec tri cal and Com pute r E ngin ee ring ,   v ol 15 ,   no.   2 ,   pp .   59 - 64 ,   2015.   [22]   C.   J.   Kruger,  " C onstrai ned   cubic   spline i nt erp ol ation, "   Chemi cal  Engi ne ering  App li cations 2003 .   [23]   Kokes,  J.  and  N ghie n,   N.B . ,   "U sing  const rai n ed  cubi splin inst ea of  nat ura c ubic   spline   to  e lim ina te   over shoo and  under sh oot   i Hilbe rt   Huang  Tra nsform , "   The   13th  Int ernati on al  Carpathian  C ontrol  Confe ren ce ,   High  T at r as,   Slovaki a ,   pp .   30 0 - 306 ,   2012 .   [24]   Ouam ri,   B. ,   an Ahm ed - Foiti Z. ,   " Adapti v neur o - fuz z y   infe ren ce   s y st e m   base cont rol  of  pum 6 00    robot  m ani pulat or , "   Inte rnat ion al  Journal  of  El e ct rica and  Computer  Enginee ring   ( IJE CE ) ,   vol .   2,   no .   1,     pp.   90 - 97 ,   201 1 .   [25]   Ouam ri,   B. ,   and   Ahm ed - Foiti Z. ,   " Com pute Torque   Contro l   of  Pum 600  Rob ot  b y   usi ng  Fuzz y   Logic , "   Inte rnational   R e vi ew   of Aut omat i Control ,   vo l .   4 ,   no .   2 ,   pp .   248 - 252,   2011 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.