用于安全人机协作的 3D 碰撞力图
机器人学
2021-03-29 v4
摘要
保证协作机器人的安全性的需求限制了其性能，尤其是其速度从而限制了循环时间。标准 ISO/TS 15066 定义了功率与力限制操作模式，并规定了运动中的机器人在碰撞时对人体部位所允许施加的力阈值，同时给出了一个简单公式用于获取整个工作空间内机器人最大允许速度。本工作中，我们测量了两种协作机械臂（UR10e 和 KUKA LBR iiwa）向下运动撞击测量装置时所施加的力。首先，我们通过实验表明，在机器人工作空间内冲击力的变化可超过 100%。力与距机器人底座的距离以及工作空间中的高度呈负相关。其次，我们提出了一个数据驱动模型——3D 碰撞力图（3D Collision-Force-Map），可根据距离、高度和速度预测冲击力，并证明它可以用有限数量的数据点训练。第三，我们分析了撞击时的力演化，发现 UR10e 从未发生夹持现象。我们表明，ISO/TS 15066 中关联机器人质量、速度和冲击力的公式是不充分的——会导致显著的低估和高估，从而造成不必要的长循环时间甚至危险的应用。我们提出了一种可部署的经验方法，用于快速确定任务能以最大效率安全执行的最优速度和位置。
引用
@article{arxiv.2009.01036,
title = {3D Collision-Force-Map for Safe Human-Robot Collaboration},
author = {Petr Svarny and Jakub Rozlivek and Lukas Rustler and Matej Hoffmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.01036},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 9 figures, submitted for review