安全机器人抓取：最小冲击力抓取选择

本文研究从可能的抓取方案中进行选择的问题，以使机器人在抓取后沿轨迹移动被抓物体时，若发生碰撞，冲击力最小。此类考虑对于人机交互中的安全性至关重要，因为即使是经过认证的“人类安全”（例如柔顺）手臂，一旦抓取并开始移动可能具有显著质量、锋利边缘或其他危险的物体，也可能变得危险。此外，最小化碰撞力对于在不确定和危险环境中运行的机器人的使用寿命至关重要，例如部署用于核退役的机器人，从污染区域移除受损机器人进行维修可能极其困难和昂贵。同时，在此类后果严重的环境中，机器人与关键基础设施（例如管道系统）之间的意外碰撞可能是灾难性的。本文研究了如何在抓取前的接近阶段考虑抓取后运动的安全性，使得所选抓取在所需抓取后操作期间发生碰撞时，在施加最小冲击力方面是最优的。我们基于增强的机器人-物体动力学模型和“有效质量”方法，提出了一种将这些概念与现代抓取和轨迹规划器相结合的方法，使机器人能够实现一种抓取，通过最小化潜在碰撞力来最大化抓取后轨迹的安全性。我们通过模拟和真实机器人的若干实验证明了我们方法的有效性。