Motion Priority Optimization Framework towards Automated and Teleoperated Robot Cooperation in Industrial Recovery Scenarios

要約

この研究では、産業復興のコンテキスト内で自動化および遠隔操作ロボットが関与するシナリオにおけるモーション優先設計の効率を高めることを目的とした最適化フレームワークを紹介します。
製造現場における産業用ロボットの活用の拡大は、人間の作業負荷を軽減するのに役立っています。
それにもかかわらず、人間の作業者とロボットが共同作業のためにワークスペースを共有する、効果的な人間とロボットのコラボレーション/協力を実現するという課題は依然として残っています。
産業用ロボットに障害が発生した場合、安全に復旧するには対応する工場セルを停止する必要があります。
このような故障を修正するための事前にプログラムされたロボットの能力が限られていると、人間の介入が不可欠となり、ロボット システムが停止している間に落下物に対処するためにロボットの作業スペースに入らなければなりません。
この非連続的な製造プロセスにより、生産性が低下します。
ロボット遠隔操作は、人間の作業者がリスクの高い作業を遠隔地から安全に実行できるようにする有望なテクノロジーとして浮上しています。
私たちの研究では、製造上の故障シナリオにおける復旧プロセスにロボットによる遠隔操作を組み込むことを提唱しており、これは「協調的遠隔復旧」と呼ばれています。
私たちが提案するアプローチには、製造ロボットと回収ロボットの間の衝突回避を促進するように設計された優先ルールの定式化が含まれます。
これにより、設定可能なリスク制限内で生産損失を最小限に抑えた継続的な製造プロセスが保証されます。
優先度関数の最適なパラメーターを特定するために、HRC シミュレーター ベースの優先度最適化と協調マルチロボット コントローラーを含む包括的なモーション優先度最適化フレームワークを提案します。
このフレームワークは、事前に定義されたリスク制限を遵守しながら、製造ロボットと回収ロボットの動作の優先順位の割り当てを動的に調整します。

要約(オリジナル)

In this study, we introduce an optimization framework aimed at enhancing the efficiency of motion priority design in scenarios involving automated and teleoperated robots within an industrial recovery context. The escalating utilization of industrial robots at manufacturing sites has been instrumental in mitigating human workload. Nevertheless, the challenge persists in achieving effective human-robot collaboration/cooperation where human workers and robots share a workspace for collaborative tasks. In the event of an industrial robot encountering a failure, it necessitates the suspension of the corresponding factory cell for safe recovery. Given the limited capacity of pre-programmed robots to rectify such failures, human intervention becomes imperative, requiring entry into the robot workspace to address the dropped object while the robot system is halted. This non-continuous manufacturing process results in productivity loss. Robotic teleoperation has emerged as a promising technology enabling human workers to undertake high-risk tasks remotely and safely. Our study advocates for the incorporation of robotic teleoperation in the recovery process during manufacturing failure scenarios, which is referred to as ‘Cooperative Tele-Recovery’. Our proposed approach involves the formulation of priority rules designed to facilitate collision avoidance between manufacturing and recovery robots. This, in turn, ensures a continuous manufacturing process with minimal production loss within a configurable risk limitation. We present a comprehensive motion priority optimization framework, encompassing an HRC simulator-based priority optimization and a cooperative multi-robot controller, to identify optimal parameters for the priority function. The framework dynamically adjusts the allocation of motion priorities for manufacturing and recovery robots while adhering to predefined risk limitations.

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