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Safe and Efficient Human–Robot Collaboration Part II: Optimal Generalized Human-in-the-Loop Real-Time Motion Generation

Weitschat, Roman und Aschemann, Harald (2018) Safe and Efficient Human–Robot Collaboration Part II: Optimal Generalized Human-in-the-Loop Real-Time Motion Generation. IEEE Robotics and Automation Letters, 3 (4), Seiten 3781-3788. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2018.2856531. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8411487

Kurzfassung

The coexistence of humans and robots in fenceless robot cells requires robust safety precautions to prevent humans from being injured. Currently, safety is ensured by limiting the robot velocity, force, and power. This results in large cycle times and, hence, very inefficient industrial applications, where no amortization of the robotic system can be expected. In this letter, a novel method for improving the robot performance is presented that still complies with the international safety standards for collaborative robots. The approach of this letter is based on a projection of a human arm motion into the robot's path to estimate a possible collision with the robot. This idea is addressed in an optimization approach by minimizing the time needed by the robot to reach the goal position under human-in-the-loop constraints. The segmented path is optimized by solving a nonlinear programming problem, and the effect of crucial parameters is analyzed. To guarantee a flexible motion of the resulting optimized path, a generalization method using dynamic movement primitives and the compliance of constraints are proposed. Experiments validate this new method that significantly improves the efficiency of human–robot coexistence.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/121351/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Safe and Efficient Human–Robot Collaboration Part II: Optimal Generalized Human-in-the-Loop Real-Time Motion Generation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Weitschat, Romanroman.weitschat (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3871-5306NICHT SPEZIFIZIERT
Aschemann, HaraldHarald.Aschemann (at) uni-rostock.dehttps://orcid.org/0000-0001-7789-5699NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2018
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:3
DOI:10.1109/LRA.2018.2856531
Seitenbereich:Seiten 3781-3788
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Okamura, AllisonEiC.RA.Letters (at) ieee.orgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Robotics and Automation Letters ( Volume: 3, Issue: 4, Oct. 2018 )
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Collision avoidance, Motion segmentation, Optimization, Service robots, Safety, Collaboration Human detection and tracking, human-centered robotics, human-centered automation, motion and path planning, motion control, collision avoidance, factory automation, human factors and human-in-the-loop
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) > Kognitive Robotik
Hinterlegt von: Weitschat, Roman
Hinterlegt am:29 Nov 2018 15:47
Letzte Änderung:08 Nov 2023 14:48

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