Adaptive Electronic Skin Sensitivity for Safe Human-Robot Interaction

要約

完全なロボット本体を覆う人工電子スキンにより、人間とロボットの物理的なコラボレーションが安全になり、可能になります。
協働ロボットの規格 (ISO/TS 15066 など) は、人体との接触時の許容される力と圧力を規定しています。
衝突のこれらの特性は、衝突するロボット リンクの速度だけでなく、その有効質量にも依存します。
したがって、電力と力の制限 (PFL) 協調体制に準拠しながら、同時に生産性を最大化する接触を保証するには、保護皮膚しきい値をロボット本体のさまざまな部分に対して個別に、実行中に動的に設定する必要があります。
ここでは、4 つのシナリオを提示し、経験的に評価します: (a) 静的で均一 – 皮膚全体の固定しきい値、(b) ロボットの身体部分の静的だが異なる設定、(c) すべてのリンク速度に基づいて動的に設定、(d) 動的に
各ロボットリンクの有効質量に基づいて設定されます。
私たちはシミュレーションと、11 個の個別のパッドで構成される敏感肌 (AIRSKIN) で完全に覆われた実際の 6 軸協働ロボット アーム (UR10e) で実験を実行します。
ロボットの本体部分との一時的な衝突と 2 つの衝突反応 (停止と回避) を伴う模擬ピック アンド プレイス シナリオでは、スキンしきい値の最も保守的な設定 (a) から最大のしきい値設定に移行することで生産性が向上することを実証します。
適応設定 (d)。
すべてのスキン パッドのしきい値設定は、25 Hz の周波数に適応されます。
この作業は、より自由度が高く、より広い皮膚範囲を備えたプラットフォーム (ヒューマノイド) や、ロボットとの接触がコミュニケーションに使用される社会的な人間とロボットの相互作用シナリオに簡単に拡張できます。

要約(オリジナル)

Artificial electronic skins covering complete robot bodies can make physical human-robot collaboration safe and hence possible. Standards for collaborative robots (e.g., ISO/TS 15066) prescribe permissible forces and pressures during contacts with the human body. These characteristics of the collision depend on the speed of the colliding robot link but also on its effective mass. Thus, to warrant contacts complying with the Power and Force Limiting (PFL) collaborative regime but at the same time maximizing productivity, protective skin thresholds should be set individually for different parts of the robot bodies and dynamically on the run. Here we present and empirically evaluate four scenarios: (a) static and uniform – fixed thresholds for the whole skin, (b) static but different settings for robot body parts, (c) dynamically set based on every link velocity, (d) dynamically set based on effective mass of every robot link. We perform experiments in simulation and on a real 6-axis collaborative robot arm (UR10e) completely covered with sensitive skin (AIRSKIN) comprising eleven individual pads. On a mock pick-and-place scenario with transient collisions with the robot body parts and two collision reactions (stop and avoid), we demonstrate the boost in productivity in going from the most conservative setting of the skin thresholds (a) to the most adaptive setting (d). The threshold settings for every skin pad are adapted with a frequency of 25 Hz. This work can be easily extended for platforms with more degrees of freedom and larger skin coverage (humanoids) and to social human-robot interaction scenarios where contacts with the robot will be used for communication.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google