修订的控制屏障功能,通过人类和移动机器人之间的相对速度来感知威胁

科学领域:

• 机器人和自动化 机器人和自动化
• 人与机器人的交互
• 控制系统工程 控制系统工程

背景情况:

• 工业自动化中的移动机器人由于不可预测的人类运动而面临安全挑战.
• 现有的安全控制方法在密集的人机器人环境中难以实时识别威胁.
• 确保安全对于协作机器人的广泛采用至关重要.

研究的目的:

• 开发一个先进的安全控制框架,用于移动机器人与人类一起操作.
• 增强实时识别由人类接近和运动带来的潜在碰撞威胁.
• 提高工业自动化中人类移动机器人共存的安全性和效率.

主要方法:

• 为移动机器人建立了基于动态的安全控制框架.
• 使用凸编程,对斜线段进行参数描述,以有效计算人机器人距离.
• 开发了一种新的威胁指数,利用相对速度和常见的正常向量来识别关键的人体部位.
• 威胁指数被整合到安全约束中,以提高控制性能.

主要成果:

• 拟议的方法有效地计算了人类和机器人组件之间的近距离,而无需逐案分析空间姿势.
• 新的威胁指数有效地根据动态互动识别出最脆弱的人类部位.
• 模拟显示,在人类移动机器人共存场景中,安全控制性能得到了改进.
• 该框架解决了检测快速相对运动的现有方法的局限性.

结论:

• 开发的安全控制框架在人口密的工业环境中提高了移动机器人的安全性.
• 新的威胁指数和近距离计算方法为人机交互安全提供了更强大的方法.
• 这项研究通过改善人机协作,有助于实现更安全,更有效的工业自动化.