用于安全人机交互的自适应电子皮肤灵敏度
机器人学
2025-03-10 v2
摘要
覆盖整个机器人身体的人造电子皮肤可使物理人机协作安全可行。ISO/TS 15066 等协作机器人标准规定了与人体接触时允许的力量和压力。这些特性的碰撞取决于机器人连接部件的速度，也取决于其有效质量。因此，为确保符合功率和力量限制（PFL）协作模式的接触，同时最大化生产效率，保护皮肤阈值应针对机器人身体的不同部位动态设置。本文提出并实证评估了四种情景：(a) 静态均匀——整个皮肤固定阈值；(b) 静态但不同——各机器人身体部位设置不同；(c) 动态设置——基于每个连接部件的速度；(d) 动态设置——基于每个连接部件的有效质量。我们在仿真和实际 6 轴协作机器人臂（UR10e）上进行实验，该臂完全覆盖带有敏感皮肤（AIRSKIN）的 eleven 个独立垫片。在一次模拟的抓取放置情景中，针对机器人身体部位的瞬态碰撞及两种碰撞反应（停止和规避），我们展示了从最保守的皮肤阈值设置 (a) 迁移到最自适应的设置 (d) 所带来的生产效率提升。每个皮肤垫片的阈值以 25 Hz 的频率进行调整。该工作可轻易扩展至更多自由度和更大皮肤覆盖范围的平台（如人oid），以及用于社交人机交互场景，其中机器人与人的接触将用于通信。
引用
@article{arxiv.2409.06369,
title = {Adaptive Electronic Skin Sensitivity for Safe Human-Robot Interaction},
author = {Lukas Rustler and Matej Misar and Matej Hoffmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.06369},
year = {2025}
}