Un marco basado en la pasividad para la interacción física segura entre humanos y robots
Autores: Ding, Zhangchi; Baghbahari, Masoud; Behal, Aman
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un marco basado en la pasividad para la interacción física segura entre humanos y robots
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Robot asistencial
Interacción física humano-robot
Control de fuerza/velocidad/actitud
Sensor de fuerza/torque
Análisis de estabilidad
Manipulador robótico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se considera el problema de establecer un contacto seguro y compliant entre un humano y un robot asistencial. Los usuarios con discapacidades necesitan utilizar sus robots asistenciales para la interacción física humano-robot (PHRI) durante ciertas actividades de la vida diaria (ADLs). Específicamente, proponemos un control híbrido de fuerza/velocidad/actitud para un sistema PHRI basado en mediciones de un sensor de fuerza/torque de seis ejes montado en la muñeca del robot. Mientras se alinea automáticamente la superficie del efector final con la superficie ambiental (humana) desconocida, se aplica una fuerza deseada en la dirección normal mientras se siguen los comandos de velocidad deseados en las direcciones tangenciales. Se proporciona un análisis de estabilidad basado en Lyapunov para demostrar tanto la convergencia como la pasividad de la interacción para garantizar tanto el rendimiento como la seguridad. Los resultados de simulación y experimentales verifican el rendimiento y la robustez del controlador híbrido propuesto en presencia de incertidumbres dinámicas, así como interacciones físicas humanas-robot seguras para un manipulador robótico cinemáticamente redundante.
Descripción
En este artículo, se considera el problema de establecer un contacto seguro y compliant entre un humano y un robot asistencial. Los usuarios con discapacidades necesitan utilizar sus robots asistenciales para la interacción física humano-robot (PHRI) durante ciertas actividades de la vida diaria (ADLs). Específicamente, proponemos un control híbrido de fuerza/velocidad/actitud para un sistema PHRI basado en mediciones de un sensor de fuerza/torque de seis ejes montado en la muñeca del robot. Mientras se alinea automáticamente la superficie del efector final con la superficie ambiental (humana) desconocida, se aplica una fuerza deseada en la dirección normal mientras se siguen los comandos de velocidad deseados en las direcciones tangenciales. Se proporciona un análisis de estabilidad basado en Lyapunov para demostrar tanto la convergencia como la pasividad de la interacción para garantizar tanto el rendimiento como la seguridad. Los resultados de simulación y experimentales verifican el rendimiento y la robustez del controlador híbrido propuesto en presencia de incertidumbres dinámicas, así como interacciones físicas humanas-robot seguras para un manipulador robótico cinemáticamente redundante.