面向人类环境的自主操作通用安全框架
机器人学
2025-07-30 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
预计自主机器人将显著增强人类劳动力，尤其是在重复性和危险性任务方面。要成功地在人类环境中部署此类机器人，必须确保人类安全。当前确保人类安全的方法要么过于保守以难以实现自然的人机协作，要么做出假设性强且不适用于自主机器人的假设，例如对预定义轨迹的了解。因此，我们提出了通过可达性分析实现人机协作的安全盾(SARA shield)。这种新型功率与力量限制框架在人类环境中实现操控的形式化安全保证，同时实现快速机器人速度。由于不受约束的接触允许显著高于受约束接触(也称为夹紧)的接触力，我们使用可达性分析以形式化正确的方式对潜在接触进行类型分类。对于每种接触类型，我们形式化地验证了机器人动能低于对应人体部位的疼痛和伤害阈值。我们的实验表明，SARA shield在满足接触安全约束的同时，显著优于当前方法的机器人性能。
引用
@article{arxiv.2412.10180,
title = {A General Safety Framework for Autonomous Manipulation in Human Environments},
author = {Jakob Thumm and Julian Balletshofer and Leonardo Maglanoc and Luis Muschal and Matthias Althoff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.10180},
year = {2025}
}