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Improving the Performance of Biomechanically Safe Velocity Control for Redundant Robots through Reflected Mass Minimization

Mansfeld, Nico und Djellab, Badis und Raldua Veuthey, Jaime und Beck, Fabian und Haddadin, Sami (2017) Improving the Performance of Biomechanically Safe Velocity Control for Redundant Robots through Reflected Mass Minimization. In: IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Vancouver, Kanada. doi: 10.1109/IROS.2017.8206435.

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Kurzfassung

Ensuring safety is a primary goal in physical human-robot interaction. In various collision experiments it was found that the robot's effective mass, velocity, and geometry are the key parameters which influence the human injury severity during an impact. Recently, a velocity controller was proposed that limits the robot speed to a biomechanically safe value, taking into account the mass and the curvature in the direction of movement for a given point of interest. The mass and the geometry depend on the mechanical design, however, the effective mass also depends on the robot configuration. In this paper, we exploit the redundant degree(s) of freedom of a joint torque controlled seven- and eight-DOF robot to minimize the effective mass without affecting the desired Cartesian end-effector trajectory and with the goal to improve the performance of the safe velocity controller at the same time. Given recent results in robotics injury analysis, we analyze when such a redundancy resolution scheme actually improves safety. For the considered robots, we find reflected mass extrema that can be obtained by null space motions, and propose a real-time, torque-based redundancy resolution scheme, which is finally verified in experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/117949/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Improving the Performance of Biomechanically Safe Velocity Control for Redundant Robots through Reflected Mass Minimization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mansfeld, NicoNico.Mansfeld (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Djellab, BadisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raldua Veuthey, JaimeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beck, FabianFabian.Beck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3239-5505NICHT SPEZIFIZIERT
Haddadin, Samisami.haddadin (at) irt.uni-hannover.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/IROS.2017.8206435
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Safety, Redundancy, Null Space, Control
Veranstaltungstitel:IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
Veranstaltungsort:Vancouver, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Terrestrische Assistenz-Robotik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Mansfeld, Nico
Hinterlegt am:11 Jan 2018 15:34
Letzte Änderung:26 Jul 2023 07:29

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