面向任务规划与控制的冗余机器人操作器多层安全

确保安全对于促进机器人操作器在开放工作空间中的应用至关重要。传感器误差或不可预测的碰撞等因素使得环境充满不确定性。在这项工作中，我们研究了冗余机器人操作器上的这些潜在安全挑战，并提出了一种面向任务的规划与控制框架，以在保持高效任务执行的同时实现多层安全。我们的方法由两部分组成：基于多段打靶模型预测控制（MPC）方法的面向任务轨迹规划器，以及一个仅使用本体感觉数据即可实现安全高效碰撞反应的扭矩控制器。通过广泛的仿真和真实硬件实验，我们证明了所提出的框架能够有效处理不确定的静态或动态障碍物，并在发生意外接触时在执行操作任务中实现抗干扰。