Towards Safe Robot Use with Edged or Pointed Objects: A Surrogate Study Assembling a Human Hand Injury Protection Database

要約

先の尖った道具や物体の使用は、今日の人間とロボットの物理的相互作用（pHRI）の応用において最も困難な側面の1つである。その理由の一つは、このような刃の付いた、または尖ったインパクターによる危害の重大性が、鈍いインパクターに比べてあまり研究されていないことである。そのため、基準では鈍いインパクタに対して十分な根拠のある力および圧力の閾値を規定し、接触においてエッジやコーナーを避けるよう勧告している。とはいえ、実際のpHRIアプリケーションでは、先の尖ったインパクタや角のあるインパクタの形状を完全に排除することはできません。例えば、スクリュードライバーのようなエッジのある、または尖ったツールを人間のオペレータの近くで使用するためには、傷害の重大性に関する知識を拡張し、ロボットインテグレータが十分な理由付けと時間効率の良いリスク評価を行えるようにする必要がある。本論文では、人間の手の代替物、すなわち豚の爪と鶏のドラムスティックを用いた落下試験に基づいて、人間の手の傷害予防に関する初期データセットを提供する。次に、接触に関するデータセットを用いて、ロボットの使いやすさと効率性を2つの例で実証する。最後に、我々の実験は、衝突におけるある種のロボットの質量-速度配置の下で、人間の被験者にも予想される傷害のセットを提供する。この研究を発展させるためには、あらゆるpHRIシナリオに対応する包括的な人体傷害回避データベースを作成し、エッジや尖った形状を含む安全なpHRIアプリケーションを作成するために、ヒトサンプルでのテストと世界中の研究機関の協力が必要である。

要約(オリジナル)

The use of pointed or edged tools or objects is one of the most challenging aspects of today’s application of physical human-robot interaction (pHRI). One reason for this is that the severity of harm caused by such edged or pointed impactors is less well studied than for blunt impactors. Consequently, the standards specify well-reasoned force and pressure thresholds for blunt impactors and advise avoiding any edges and corners in contacts. Nevertheless, pointed or edged impactor geometries cannot be completely ruled out in real pHRI applications. For example, to allow edged or pointed tools such as screwdrivers near human operators, the knowledge of injury severity needs to be extended so that robot integrators can perform well-reasoned, time-efficient risk assessments. In this paper, we provide the initial datasets on injury prevention for the human hand based on drop tests with surrogates for the human hand, namely pig claws and chicken drumsticks. We then demonstrate the ease and efficiency of robot use using the dataset for contact on two examples. Finally, our experiments provide a set of injuries that may also be expected for human subjects under certain robot mass-velocity constellations in collisions. To extend this work, testing on human samples and a collaborative effort from research institutes worldwide is needed to create a comprehensive human injury avoidance database for any pHRI scenario and thus for safe pHRI applications including edged and pointed geometries.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, DeepL