一种基于反应性性能的辅助机械臂共享控制框架
机器人学
2023-11-07 v1
摘要
在物理人机交互(pHRI)夹持器中，人类与机器人可能同时作用于动作，因此有必要确定如何融合二者的指令。控制可在一定限度内从一方切换到另一方，或依据某些准则将输入指令进行组合。按需辅助(AAN)范式聚焦于后一种方法，因为控制器被期望向用户提供最低限度的必要辅助。一些 AAN 系统依赖预测人类意图来调整动作。然而，若预测过于困难，反应性 AAN 系统可将输入指令按权重融合为一个 emergent 指令。本文提出了一种用于机器人夹持器的新型 AAN 反应性控制系统，其中输入指令由其各自的局部性能加权。因此，系统并非最小化跟踪误差或与期望速度的差异，而是根据人类的需求提供更多的帮助。该系统已通过使用附着于灵敏机械臂上的夹持器进行测试，该机械臂提供评估参数。测试内容包括用双臂完成空中平面路径。在机器人夹持人的前臂后，机器人的路径与当前位置显示在屏幕上以向人类提供反馈。所提出的控制已与无辅助结果及作为基准的阻抗控制进行比较。对结果的统计分析证明，对于十名志愿者，所提出的控制器使全局性能提升且跟踪误差降低。此外，与阻抗控制不同，所提控制不会显著影响施加的力、指令变化或不一致度（以人与输出指令间的角度差衡量）。结果支持所提控制方案符合 AAN 范式，尽管未来工作需要对更复杂的环境与任务进行进一步测试。
引用
@article{arxiv.2311.03232,
title = {A Reactive performance-based Shared Control Framework for Assistive Robotic Manipulators},
author = {Francisco J. Ruiz-Ruiz and Cristina Urdiales and Manuel Fernández-Carmona and Jesús M. Gómez-de-Gabriel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.03232},
year = {2023}
}