Evitación de obstáculos adaptativa para una clase de robots colaborativos
Autores: Chiriatti, Giorgia; Palmieri, Giacomo; Scoccia, Cecilia; Palpacelli, Matteo Claudio; Callegari, Massimo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Evitación de obstáculos adaptativa para una clase de robots colaborativos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Colaboración humano-robot
Seguridad del operador
Técnicas de control para evitar colisiones
Manipuladores
Obstáculos
Estrategia de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En un escenario de colaboración humano-robot, la seguridad del operador es el principal problema y debe garantizarse en todas las condiciones. Las técnicas de control de evitación de colisiones son esenciales para mejorar la seguridad del operador y la flexibilidad del robot al prevenir impactos que pueden ocurrir entre el robot y los humanos o con objetos dejados inadvertidamente dentro del espacio de trabajo operativo. Sobre esta base, se presentan en este documento algoritmos de evitación de colisiones para obstáculos móviles: inspirados en algoritmos ya desarrollados por los autores para manipuladores planos, los algoritmos se adaptan para los manipuladores colaborativos de 6-DOF de Universal Robots, y se introducen algunas nuevas contribuciones. Primero, en este trabajo, la región de seguridad que envuelve cada enlace del manipulador asume una forma cilíndrica cuyo radio varía según la velocidad del obstáculo en colisión, de modo que se evitan obstáculos dinámicos con regiones de seguridad ampliadas para reducir el riesgo, mientras que los obstáculos fijos permiten utilizar regiones de seguridad más pequeñas, facilitando el movimiento del robot. Además, se proponen tres modalidades diferentes para la ley de control de evitación de colisiones, que difieren en el tipo de movimiento admitido para la perturbación del efector final: el modo general permite una perturbación de 6-DOF, pero se pueden imponer restricciones en la parte de orientación del movimiento de evitación utilizando modos de 4-DOF o 3-DOF. Para demostrar la efectividad de la estrategia de control, se presentan y discuten simulaciones con obstáculos dinámicos y fijos. Las simulaciones también se utilizan para estimar el esfuerzo computacional requerido con el fin de verificar la transferibilidad a un sistema real.
Descripción
En un escenario de colaboración humano-robot, la seguridad del operador es el principal problema y debe garantizarse en todas las condiciones. Las técnicas de control de evitación de colisiones son esenciales para mejorar la seguridad del operador y la flexibilidad del robot al prevenir impactos que pueden ocurrir entre el robot y los humanos o con objetos dejados inadvertidamente dentro del espacio de trabajo operativo. Sobre esta base, se presentan en este documento algoritmos de evitación de colisiones para obstáculos móviles: inspirados en algoritmos ya desarrollados por los autores para manipuladores planos, los algoritmos se adaptan para los manipuladores colaborativos de 6-DOF de Universal Robots, y se introducen algunas nuevas contribuciones. Primero, en este trabajo, la región de seguridad que envuelve cada enlace del manipulador asume una forma cilíndrica cuyo radio varía según la velocidad del obstáculo en colisión, de modo que se evitan obstáculos dinámicos con regiones de seguridad ampliadas para reducir el riesgo, mientras que los obstáculos fijos permiten utilizar regiones de seguridad más pequeñas, facilitando el movimiento del robot. Además, se proponen tres modalidades diferentes para la ley de control de evitación de colisiones, que difieren en el tipo de movimiento admitido para la perturbación del efector final: el modo general permite una perturbación de 6-DOF, pero se pueden imponer restricciones en la parte de orientación del movimiento de evitación utilizando modos de 4-DOF o 3-DOF. Para demostrar la efectividad de la estrategia de control, se presentan y discuten simulaciones con obstáculos dinámicos y fijos. Las simulaciones también se utilizan para estimar el esfuerzo computacional requerido con el fin de verificar la transferibilidad a un sistema real.