Biomechanisch sichere Geschwindigkeitsregelung für die Mensch-Roboter Interaktion

Abstract

Zusammenfassung:In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Problem eine für den Menschen sichere Robotergeschwindigkeit zu erzeugen. Hierfür untersuchen wir die Relation zwischen Kollisionsmasse, -geschwindigkeit und -geometrie, sowie der damit verbundenen Verletzung im medizinischen Sinne. Diese Einsichten werden derart repräsentiert, dass ein biomechanisch sicherer Geschwindigkeitsregler abgeleitet werden kann. Hierfür wertet der Algorithmus die reflektierte Trägheit, Geschwindigkeit und Oberflächengeometrie an möglichen Kollisionspunkten entlang der Roboterstruktur in Echtzeit aus. Abstract:In this paper, we approach the problem of generating human safe robot velocities. For this, we analyze the relation between robot mass, velocity, impact geometry, and resulting injury qualified in medical terms. We transform these insights into processable representations and propose a motion controller that utilizes injury knowledge for generating safe robot motions. For this, the algorithm takes into account the reflected inertia, velocity, and geometry at possible impact locations.

In Pursuit of Safety: An Open-Source Library for Physical Human-Robot Interaction

“…Kinetic Energy Limitation When robot and human collide, the level of injury endured by the latter can be related to the robot's kinetic energy [11], [12]. Hence, kinetic energy is a major concern when it comes to safety, and, as such, it should be limited.…”

“…For a rigid body of mass m, the kinetic energy is defined as / . E m v k 2 = For rigid manipulators, an equivalent mass (perceived at any collision point on the robot structure) can be derived using the joint's dynamic model [11], [13]. Therefore, in both cases, limiting the kinetic energy can be seen as a form of velocity limitation, with the mass (real or equivalent) acting as a scale factor.…”