SafePR: Unified Approach for Safe Parallel Robots by Contact Detection and Reaction with Redundancy Resolution

要約

物理的にインタラクティブなロボットの展開を成功させるには、高速で安全な動きが重要です。
並列ロボット（PRS）は、低速度の可能性を提供し、動いている質量が低いために同じエネルギー制限を維持します。
ただし、特異点と自己衝突を避けながら、接触の検出と反応の方法が必要です。
この問題に対処し、SafePRを提示します。これは、衝突とクランプの区別を含む検出と局在化のための統一されたアプローチであり、人間にとって安全でPRSにとって実行可能な反応を実行します。
私たちのアプローチでは、エンコーダーと運動電流からの情報を使用して、一般化された数型オブザーバーを介して力を推定します。
ニューラルネットワークと粒子フィルターは、連絡先を分類およびローカライズします。
タイプIIの特異点と自己衝突を避けるために、冗長性解像度との反応を導入します。
私たちのアプローチは、それぞれ25〜275ミリ秒以内で、最大1.5 m/sのエンドエフェクター速度で72の実世界の衝突とクランプ接触を検出および終了しました。
力はISO/TS 15066からのしきい値を下回っていました。ビルトインセンサーを使用することにより、SAFEPRは、新しいハードウェアコンポーネントを必要とせずに、すでに組み立てられたPRとの安全な相互作用を可能にします。

要約(オリジナル)

Fast and safe motion is crucial for the successful deployment of physically interactive robots. Parallel robots (PRs) offer the potential for higher speeds while maintaining the same energy limits due to their low moving masses. However, they require methods for contact detection and reaction while avoiding singularities and self-collisions. We address this issue and present SafePR – a unified approach for the detection and localization, including the distinction between collision and clamping to perform a reaction that is safe for humans and feasible for PRs. Our approach uses information from the encoders and motor currents to estimate forces via a generalized-momentum observer. Neural networks and particle filters classify and localize the contacts. We introduce reactions with redundancy resolution to avoid type-II singularities and self-collisions. Our approach detected and terminated 72 real-world collision and clamping contacts with end-effector speeds of up to 1.5 m/s, each within 25-275 ms. The forces were below the thresholds from ISO/TS 15066. By using built-in sensors, SafePR enables safe interaction with already assembled PRs without the need for new hardware components.

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