Simulating Safe Bite Transfer in Robot-Assisted Feeding with a Soft Head and Articulated Jaw

要約

ロボット支援の給餌中に安全で快適な咬傷転送を確保することは、必要な物理的な人間とロボットの相互作用のために困難です。
このペーパーでは、ソフトボディダイナミクスを使用して、物理ベースのシミュレーター（Mujoco）で物理的なヒトロボット相互作用をモデル化するための新しいアプローチを紹介します。
柔軟なヘッドモデルを剛性のスケルトンと統合しながら、内部ダイナミクスを説明し、柔軟なモデルをスケルトンによって作動させることができます。
シミュレーションにリアルなソフトスキンコンタクトダイナミクスを組み込むことで、挿入深度やエントリ角度など、咬合伝達パラメーター、およびユーザーの安全性と快適性への影響を体系的に評価できます。
私たちの調査結果は、ストレートインストレートアウト戦略が、静的なヘッドを想定して、ロボット支援給餌の力を最小限に抑え、ユーザーの快適性を高めることを示唆しています。
このシミュレーションベースのアプローチは、現実世界の実験のより安全でより制御された代替手段を提供します。
補足ビデオは、https：//tinyurl.com/224yh2kxにあります。

要約(オリジナル)

Ensuring safe and comfortable bite transfer during robot-assisted feeding is challenging due to the close physical human-robot interaction required. This paper presents a novel approach to modeling physical human-robot interaction in a physics-based simulator (MuJoCo) using soft-body dynamics. We integrate a flexible head model with a rigid skeleton while accounting for internal dynamics, enabling the flexible model to be actuated by the skeleton. Incorporating realistic soft-skin contact dynamics in simulation allows for systematically evaluating bite transfer parameters, such as insertion depth and entry angle, and their impact on user safety and comfort. Our findings suggest that a straight-in-straight-out strategy minimizes forces and enhances user comfort in robot-assisted feeding, assuming a static head. This simulation-based approach offers a safer and more controlled alternative to real-world experimentation. Supplementary videos can be found at: https://tinyurl.com/224yh2kx.

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