Team

Maciej Staniak

His scientific interests focus on image recognition and visual servoing

Selected projects list (start date):

2007

Uczelniany Program Badawczy: Heterogeniczna sieć współpracujących robotów mobilnych (researcher)
MNiSW: Problemy aktywnego czucia, interpretacji informacji sensorycznej i manipulacji w robotach usługowych (researcher)

2003

MNiI: Sterowanie w systemach wielorobotowych wykonujących zadania usługowe (researcher)
Grant dziekański: Analiza sygnałów czujników mowy i siły w komunikacji multi-modalnej człowieka z robotem (researcher)
Grant dziekański: Wieloagentowe systemy robotyczne: sterowanie, planowanie trajektorii i analiza obrazu otoczenia (researcher)
Catid: Projektowanie heterogenicznych systemów wielorobotowych do celów usługowych (researcher)
Catid: Projektowanie heterogenicznych systemów wielorobotowych (researcher)

Selected publications chronological list:

2010

M. Staniak and C. Zieliński

Structures of visual servos

Robotics and Autonomous Systems, vol. 58, no. 8, pp. 940–954, 2010

[ BIB | DOI | URL ]

@article{2010:staniak_vs_structures-twiki,
  author = {Staniak, Maciej and Zieliński, Cezary},
  title = {Structures of visual servos},
  journal = {Robotics and Autonomous Systems},
  year = {2010},
  volume = {58},
  number = {8},
  pages = {940--954},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2010/2010_staniak_vs_structures.pdf},
  address = {Amsterdam, The Netherlands},
  doi = {10.1016/j.robot.2010.04.004},
  issn = {0921-8890},
  owner = {tkornuta},
  publisher = {North-Holland Publishing Co.},
  timestamp = {2010.10.13},
  note = {Zielinski}
}

2008

T. Winiarski, M. Staniak, and C. Zieliński
Równoległe siłowo-wizyjne sterowanie robotami
XVI Krajowa Konferencja Automatyki, 2008
[ BIB | abstract | URL ]
```
@article{Winiarski:Rswsr2008-eng-twiki,
  author = {Winiarski, Tomasz and Staniak, Maciej and Zieliński, Cezary},
  journal = {XVI Krajowa Konferencja Automatyki},
  title = {{Równoległe siłowo-wizyjne sterowanie robotami}},
  year = {2008},
  month = {Maj},
  note = {Parallel visual-force control of robots - Zielinski},
  projects = {GrantUPBHSWRM},
  lang = {pl},
  place = {Szczyrk},
  twiki = {article},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2008/WiniarskiRswsr2008.pdf}
}
```
Dokładność serwomechanizmów wizyjnych jest uwarunkowana rozdzielczością użytej kamery oraz dokładnością kalibracji wzajemnego położenia kamery i robota oraz modelu kinematyki robota. Zamiast próbować wpływać na te czynniki zaproponowano tu zwiększenie dokładności serwomechanizmu wizyjnego poprzez wykorzystanie sterowania pozycyjno-siłowego w fazie chwytania obiektu, gdy precyzja ruchów musi być największa. Opracowane prawo sterowania korzysta z superpozycji wartości zadanej pozycji wygenerowanej przez układ wizyjny oraz pożądanej mechanicznej impedancji manipulatora. Eksperymenty przeprowadzono na robocie wyposażonym w sterownik oparty na programowej strukturze ramowej MRROC++.
M. Staniak, T. Winiarski, and C. Zieliński
Parallel Visual-Force Control
in Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS ’08, Nice, France, 2008
[ BIB | DOI | abstract | URL ]
```
@inproceedings{Staniak:Pvfc2008-twiki,
  author = {Staniak, Maciej and Winiarski, Tomasz and Zieliński, Cezary},
  booktitle = {Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS '08},
  title = {Parallel Visual-Force Control},
  year = {2008},
  doi = {10.1109/IROS.2008.4650654},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2008/StaniakPvfc2008.pdf},
  address = {Nice, France},
  conference = {iros08},
  projects = {GrantUPBHSWRM},
  lang = {en},
  owner = {yoyek},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {article},
  note = {Zielinski}
}
```
Visual servos are inherently inaccurate due to lower resolution of reasonably priced cameras and poor calibration of robot-camera relative position and robot kinematic model. Instead of trying to improve those factors the paper presents an alternative solution in which the grasping operation is aided by force control which accommodates positional inaccuracies. The developed control law utilizes the superposition of visually generated desired position and desired mechanical impedance of the manipulator.

2007

C. Zieliński, W. Szynkiewicz, T. Winiarski, M. Staniak, W. Czajewski, and T. Kornuta
Rubik’s cube as a benchmark validating MRROC++ as an implementation tool for service robot control systems
Industrial Robot: An International Journal, vol. 34, no. 5, pp. 368–375, 2007
[ BIB | DOI | abstract | URL ]
```
@article{zielinski2007rsc-twiki,
  author = {Zieliński, Cezary and Szynkiewicz, Wojciech and Winiarski, Tomasz and Staniak, Maciej and Czajewski, W. and Kornuta, Tomasz},
  journal = {Industrial Robot: An International Journal},
  title = {{Rubik's cube as a~benchmark validating MRROC++ as an implementation tool for service robot control systems}},
  year = {2007},
  note = {Zielinski},
  number = {5},
  pages = {368--375},
  volume = {34},
  doi = {10.1108/01439910710774377},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  owner = {yoyek},
  publisher = {Emerald Group Publishing Limited},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {jcr},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2007/rubik-cube-benchmark.pdf}
}
```
The purpose is to develop universal software (a programming framework) enabling the implementation of service robot controllers. The software should distinguish the hardware oriented part of the system from the task oriented one. Moreover, force, vision as well as other sensors should be taken into account. Multi-effector systems have to be considered. The robot programming framework MRROC++ has been implemented as a hierarchical structure composed of processes, potentially consisting of threads. All of the software is written in object oriented manner using C++ and is supervised by QNX real-time operating system. The framework has been verified on several systems executing diverse tasks. Here a Rubik’s cube puzzle solving system, consisting of two arms and utilizing force control and visual servos, is presented. The presented framework is well suited to tasks requiring two-handed manipulation with force sensing, visual servoing and on-line construction of plans of actions. The Rubik’s cube puzzle is a reasonable initial benchmark for validation of fundamental service robot capabilities. The MROC++ robot programming framework can be applied to the implementation of diverse robot controllers executing complex service tasks. A demanding benchmark task for service robots has been formulated. This task, as well as many others, have been used to validate the MRROC++ robot programming framework which significantly facilitates the implementation of diverse robot systems. The proposed software structure does not limit the implementation of service robot controllers. However, some of the specific algorithms used for the solution of the benchmark task (i.e., Rubik’s cube puzzle) need to be less time consuming.

W. Czajewski and M. Staniak

Real-Time Image Segmentation for Visual Servoing

ICANNGA, vol. 2, pp. 633–640, 2007

[ BIB | DOI ]

@article{czajsta07icannga-twiki,
  author = {Czajewski, W. and Staniak, Maciej},
  title = {Real-Time Image Segmentation for Visual Servoing},
  year = {2007},
  volume = {2},
  pages = {633-640},
  booktitle = {ICANNGA},
  doi = {10.1007/978-3-540-71629-7_71},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {en},
  twiki = {article}
}

2006

C. Zieliński, W. Szynkiewicz, T. Winiarski, W. Czajewski, and M. Staniak
Układanie kostki Rubika jako zadanie testujące zdolności robota usługowego
in IX Krajowa Konferencja Robotyki – Postępy Robotyki: Systemy i współdziałanie robotów, 2006, vol. 2, pp. 237–246
[ BIB | abstract | URL ]
```
@inproceedings{ZielinskiWarsaw2006c-twiki,
  author = {Zieliński, Cezary and Szynkiewicz, Wojciech and Winiarski, Tomasz and Czajewski, W. and Staniak, Maciej},
  booktitle = {IX Krajowa Konferencja Robotyki -- Postępy Robotyki: Systemy i~współdziałanie robotów},
  title = {Układanie kostki Rubika jako zadanie testujące zdolności robota usługowego},
  year = {2006},
  editor = {Tchoń, K.},
  volume = {2},
  pages = {237--246},
  publisher = {Wydawnictwa Komunikacji i~Łączności},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2006/KostkaRubika1-kkr9.pdf},
  conference = {kkr9},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {pl},
  location = {Piechowice, 13--16 September 2006},
  owner = {yoyek},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {article},
  note = {Rubik's Cube Puzzle as a~Benchmark Task for Service Robots - Zielinski}
}
```
Artykuł opisuje realizację zadania układania kostki Rubika, jako przykładu złożonej manipulacji wykonywanej przez dwuręcznego robota usługowego. Omówiono poszczególne fazy realizacji zadania, od etapu rozpoznania stanu i lokalizacji kostki z wykorzystaniem wizji poczynając, przez poszukiwania rozwiązania kostki z zastosowaniem algorytmów sztucznej inteligencji, na realizacji właściwego zadania manipulacji z wykorzystaniem serwomechanizmu wizyjnego i sterowania pozycyjno-siłowego kończąc. Zadanie manipulacji jest planowane w postaci ciągu prostych czynności (podstawowych umiejętności manipulacyjnych) bazujących na danych z różnych czujników. Przedstawiono także implementację układu sterowania z wykorzystaniem struktury programowej ramowej MRROC++.
C. Zieliński, W. Szynkiewicz, T. Winiarski, and M. Staniak
Rubik’s Cube Puzzle as a Benchmark for Service Robots
in 12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, MMAR’2006, 2006, pp. 579–584
[ BIB | abstract | URL ]
```
@inproceedings{Zielinski2006c-twiki,
  author = {Zieliński, Cezary and Szynkiewicz, Wojciech and Winiarski, Tomasz and Staniak, Maciej},
  booktitle = {12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, MMAR'2006},
  title = {Rubik's Cube Puzzle as a~Benchmark for Service Robots},
  year = {2006},
  pages = {579--584},
  month = aug,
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2006/WUT-mmar06.pdf},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {en},
  location = {Miedzyzdroje, Poland},
  owner = {yoyek},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {article},
  note = {Zielinski}
}
```
This paper describes Rubik’s cube manipulation as an example of highly demanding benchmark task for two-handed service robot. Vision is used both for acquiring the cube (servoing) and identifying its initial configuration. During two-handed manipulation force/torque measurements are used to prevent jamming of the cube. Rubik’s cube solver, nominal trajectory generation, visual servoing, and position-force control have been successfully integrated by the MRROC++ robot programming framework.
M. Staniak and C. Zieliński
Serwomechanizmy wizyjne - część 2
Pomiary-Automatyka-Kontrola PAK, no. 11, pp. 30–34, 2006
[ BIB | abstract | URL ]
```
@article{stanziel07pak2-twiki,
  author = {Staniak, Maciej and Zieliński, Cezary},
  title = {Serwomechanizmy wizyjne - część 2},
  journal = {Pomiary-Automatyka-Kontrola PAK},
  year = {2006},
  number = {11},
  pages = {30--34},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2006/StaZie06PakDraft.pdf},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {pl},
  owner = {yoyek},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {article},
  note = {Zielinski}
}
```
Dzięki stałemu zwiększaniu mocy obliczeniowej komputerów oraz intensywnemu rozwojowi metod sterowania robotów stało się możliwe wykorzystanie ich nie tylko w przemyÂśle, ale również do wykonywania zadań usługowych. Istotnym elementem układów sterowania robotów usługowych jest zdolnoÂść do przetwarzania informacji wizyjnej otrzymywanej z otoczenia robota. Artykuł stanowi wprowadzenie w zagadnienia związane z wykorzystywaniem kamer do sterowania ruchem robotów. Jego głównym celem jest przedstawienie struktur serwomechanizmów wizyjnych. Praca przedstawia wady i zalety przytoczonych struktur. Ponieważ artykuł ma charakter wprowadzający w dziedzinę, na początku zdefiniowano podstawowe pojęcia związane ze sterowaniem robotami.
M. Staniak and C. Zieliński
Serwomechanizmy wizyjne - część 1
Pomiary-Automatyka-Kontrola PAK, no. 5, pp. 9–12, 2006
[ BIB | abstract | URL ]
```
@article{stanziel07pak1-twiki,
  author = {Staniak, Maciej and Zieliński, Cezary},
  title = {Serwomechanizmy wizyjne - część 1},
  journal = {Pomiary-Automatyka-Kontrola PAK},
  year = {2006},
  number = {5},
  pages = {9--12},
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2006/StaZie06PakDraft.pdf},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {pl},
  owner = {yoyek},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {article},
  note = {Zielinski}
}
```
Dzięki stałemu zwiększaniu mocy obliczeniowej komputerów oraz intensywnemu rozwojowi metod sterowania robotów stało się możliwe wykorzystanie ich nie tylko w przemyśle, ale również do wykonywania zadań usługowych. Istotnym elementem układów sterowania robotów usługowych jest zdolność do przetwarzania informacji wizyjnej otrzymywanej z otoczenia robota. Artykuł stanowi wprowadzenie w zagadnienia związane z wykorzystywaniem kamer do sterowania ruchem robotów. Jego głównym celem jest przedstawienie struktur serwomechanizmów wizyjnych. Praca przedstawia wady i zalety przytoczonych struktur. Ponieważ artykuł ma charakter wprowadzający w dziedzinę, na początku zdefiniowano podstawowe pojęcia związane ze sterowaniem robotami.

M. Staniak and W. Czajewski

Object localisation and identification for the purpose of manipulation (in Polish)

IX Krajowa Konferencja Robotyki – Postępy Robotyki: Systemy i współdziałanie robotów, vol. 2, pp. 85–94, 2006

[ BIB ]

@article{staczaj07kkr-twiki,
  author = {Staniak, Maciej and Czajewski, W.},
  title = {Object localisation and identification for the purpose of manipulation {(in Polish)}},
  year = {2006},
  volume = {2},
  pages = {85--94},
  note = {Sterowania siłowe w~systemach dwuramiennych},
  booktitle = {IX Krajowa Konferencja Robotyki -- Postępy Robotyki: Systemy i~współdziałanie robotów},
  editor = {Tchoń, K.},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {pl},
  location = {Piechowice, 13--16 September 2006},
  publisher = {Wydawnictwa Komunikacji i~Łączności},
  twiki = {article}
}

2004

W. Czajewski, M. Staniak, and C. Zieliński

Pewne aspekty wykorzystania informacji wizyjnej w robotach usługowych

Postępy Robotyki: Sterowanie robotów z percepcją otoczenia, vol. 1, pp. 53–64, Jun. 2004

[ BIB ]

@article{czajstaziel04kkr-twiki,
  author = {Czajewski, W. and Staniak, Maciej and Zieliński, Cezary},
  title = {Pewne aspekty wykorzystania informacji wizyjnej w robotach usługowych},
  year = {2004},
  volume = {1},
  pages = {53--64},
  month = jun,
  booktitle = {Postępy Robotyki: Sterowanie robotów z~percepcją otoczenia},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {pl},
  location = {Polanica Zdrój},
  publisher = {Wydawnictwa Komunikacji i~Łączności},
  twiki = {article},
  note = {Some aspects of using vision information for service robots (in Polish) - Zielinski}
}

W. Czajewski and M. Staniak

Visual Identification of the Rubik’s Cube in Human Environment

Przegląd Elektrotechniczny, no. 4, pp. 311–314, 2004

[ BIB ]

@article{czajsta04pe-twiki,
  author = {Czajewski, W. and Staniak, Maciej},
  journal = {Przegląd Elektrotechniczny},
  title = {Visual Identification of the Rubik's Cube in Human Environment},
  year = {2004},
  number = {4},
  pages = {311-314},
  projects = {GrantMNiI4T11A00325},
  lang = {en},
  twiki = {article}
}

2002

T. Winiarski and M. Staniak

Nawigacja robotem mobilnym

Master's thesis, IAiIS, 2002

Tutor: Jarosław Arabas
[ BIB | URL ]

@mastersthesis{mstaniak-twiniarski-msc-02-twiki,
  author = {Winiarski, Tomasz and Staniak, Maciej},
  title = {Nawigacja robotem mobilnym},
  school = {WEiTI},
  year = {2002},
  lang = {en},
  organization = {IAiIS},
  owner = {yoyek},
  publisher = {IAiIS},
  timestamp = {2012.04.12},
  tutor = {Jarosław Arabas},
  twiki = {msc},
  url = {https://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/student-theses/mstaniak-twiniarski-msc-02-twiki.pdf}
}

2001

M. Staniak and T. Winiarski
Mobile Robots Project
in KKAEiOG, 2001
[ BIB | abstract | URL ]
```
@inproceedings{Staniak:01KKAEiOG-twiki,
  author = {Staniak, Maciej and Winiarski, Tomasz},
  booktitle = {KKAEiOG},
  title = {Mobile Robots Project},
  year = {2001},
  month = may,
  url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2001/Mobile_robots_project2001.pdf},
  conference = {kkaeiog01},
  lang = {en},
  location = {Jastrzębia Góra},
  owner = {yoyek},
  timestamp = {2012.04.12},
  twiki = {article}
}
```
Mobile robots are useful in performing tasks in unpleasant environment for humans e.g. foreign planet surface, contaminated nuclear plant’s interior etc. Navigation in such environments is key issue in proper execution of the robot’s mission. It is possible to make computer simulation of any navigation algorithm, but it is really hard to include all physical constrains introduced by physical properties the robot. An alternative solution is to build real models of robots, but it could be quite expensive. Except for it, the robot should be designed properly before constructing it and every further improvement can lead into huge changes in construction, which is connected with further cost increasing. This paper discusses compromise solution to this problem. It means building robots which are quite cheap and easy in modifications.