主动与被动防护软皮肤对人机协作中碰撞力的影响
机器人学
2023-02-13 v2
摘要
软电子皮肤是将工业机械臂转变为协作机器人的手段之一。对于已适用于物理人机协作的机械臂，软皮肤可使其更安全。本工作中，我们研究了两台协作机械臂（UR10e 与 KUKA LBR iiwa）和一台经典工业机械臂（KUKA Cybertech）在有无工业防护皮肤（AIRSKIN）情况下的碰撞后行为。此外，我们分离了被动衬垫的效应与传感器对机器人响应的主动贡献。我们给出了共计 2250 次碰撞测量，并研究了冲击力、接触时长、夹持力与冲量。该数据集已公开。我们将结果总结如下：对于瞬态碰撞，被动皮肤特性将冲击力降低了约 40%。在准静态接触中，皮肤覆盖层——主动或被动——的效应无法与协作机器人的碰撞检测及响应相分离。发现了由主动防护皮肤触发的停止类别的重要效应。我们系统比较了不同设置以及经验确立的安全速度与 ISO/TS 15066 的规定。在某些情况下，可达 ISO/TS 15066 规定速度四倍的速率仍能符合冲击力限制从而被视为安全。我们提出了关联冲击力与允许速度的公式的扩展，其考虑了防护罩的刚度与可压缩厚度，从而更好地预测碰撞力。同时，本工作强调了现场测量的必要性，因为我们所研究的所有因素——主动/被动皮肤的存在、安全停止设置、机器人碰撞响应、冲击方向以及当然的速度——均对碰撞后的力演化有影响。
引用
@article{arxiv.2203.09872,
title = {Effect of Active and Passive Protective Soft Skins on Collision Forces in Human-robot Collaboration},
author = {Petr Svarny and Jakub Rozlivek and Lukas Rustler and Martin Sramek and Ozgur Deli and Michael Zillich and Matej Hoffmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.09872},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 15 figures