Robot Safety Monitoring using Programmable Light Curtains

要約

工場が複数のロボットと人間のスーパーバイザーによる共同作業空間へと進化し続ける中、関係者全員の安全確保が重要になっている。現在、工場では安全監視のためにレーザーベースのライトカーテンセンサーが広く使用されている。このような従来の安全センサーは、高い精度基準を満たす一方で、再構成が難しく、ユーザーが定義した一定の空間領域しか監視できない。さらに、一般的に高価である。その代わりに、制御可能な深度センサであるプログラマブルライトカーテン（PLC）を活用し、協働ロボット作業空間のための安価で柔軟なリアルタイム安全監視システムを開発する。本システムは、移動するロボットを常に厳重に包む仮想的な動的安全包囲を投影し、包囲に侵入する物体を検出する。さらに、ロボットの可視範囲を最大化するために、作業空間に（複数の）PLCを最適に配置する計測アルゴリズムを開発する。我々の研究は、フェンスのない人間とロボットの共同作業を可能にすると同時に、少ないセンサーで複数のロボットを監視するスケーリングを可能にする。我々は、4つのロボットアームを持つ実際の製造テストベッドで我々のシステムを分析し、高速で正確かつ安価な安全監視ソリューションとしての能力を実証する。

要約(オリジナル)

As factories continue to evolve into collaborative spaces with multiple robots working together with human supervisors in the loop, ensuring safety for all actors involved becomes critical. Currently, laser-based light curtain sensors are widely used in factories for safety monitoring. While these conventional safety sensors meet high accuracy standards, they are difficult to reconfigure and can only monitor a fixed user-defined region of space. Furthermore, they are typically expensive. Instead, we leverage a controllable depth sensor, programmable light curtains (PLC), to develop an inexpensive and flexible real-time safety monitoring system for collaborative robot workspaces. Our system projects virtual dynamic safety envelopes that tightly envelop the moving robot at all times and detect any objects that intrude the envelope. Furthermore, we develop an instrumentation algorithm that optimally places (multiple) PLCs in a workspace to maximize the visibility coverage of robots. Our work enables fence-less human-robot collaboration, while scaling to monitor multiple robots with few sensors. We analyze our system in a real manufacturing testbed with four robot arms and demonstrate its capabilities as a fast, accurate, and inexpensive safety monitoring solution.

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