Design of an Energy-Aware Cartesian Impedance Controller for Collaborative Disassembly

要約

人間とロボットの共同分解は、電子製品や機械製品の持続可能なリサイクルプロセスにおける新たなトレンドです。
反復的な物理的な作業で作業員を支援し、きしむ音や損傷する可能性のあるコンポーネントに対処するには、高度なテクノロジーの使用が必要です。
それにもかかわらず、磨耗または損傷したコンポーネントを分解すると、予期しないロボットの動作が現れる可能性があるため、人間および環境との無害で共生的な物理的相互作用が最も重要になります。
この研究では、計画外の相互作用や接触喪失における安全で受動的な動作を確保することで、制御レベルでこの課題に対処しています。
提案されたアルゴリズムは、エネルギースケーリングとダンピング注入を特徴とするエネルギー認識型デカルト インピーダンス コントローラーと、コントローラーからロボットへの電力の流れを制限する強化されたエネルギー タンクを利用しています。
このコントローラーは、Franka Emika Panda を使用した実際の欠陥のあるネジを外すタスクで評価され、標準のインピーダンス コントローラーおよびハイブリッド フォース インピーダンス コントローラーと比較されます。
この結果は、人間とロボットの共同分解タスクにおけるアルゴリズムの高い可能性を示しています。

要約(オリジナル)

Human-robot collaborative disassembly is an emerging trend in the sustainable recycling process of electronic and mechanical products. It requires the use of advanced technologies to assist workers in repetitive physical tasks and deal with creaky and potentially damaged components. Nevertheless, when disassembling worn-out or damaged components, unexpected robot behaviors may emerge, so harmless and symbiotic physical interaction with humans and the environment becomes paramount. This work addresses this challenge at the control level by ensuring safe and passive behaviors in unplanned interactions and contact losses. The proposed algorithm capitalizes on an energy-aware Cartesian impedance controller, which features energy scaling and damping injection, and an augmented energy tank, which limits the power flow from the controller to the robot. The controller is evaluated in a real-world flawed unscrewing task with a Franka Emika Panda and is compared to a standard impedance controller and a hybrid force-impedance controller. The results demonstrate the high potential of the algorithm in human-robot collaborative disassembly tasks.

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