机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2015年
9期
18-27
,共10页
机器人安全性%危险指数%安全运动规划%实时避碰控制%目标再搜索
機器人安全性%危險指數%安全運動規劃%實時避踫控製%目標再搜索
궤기인안전성%위험지수%안전운동규화%실시피팽공제%목표재수색
robot safety%danger index%safe motion planning%real-time anti-collision control%goal re-searching
为防止机器人在运动过程中与人相撞,提高机器人运动的安全性,提出一种基于危险指数最小化的机器人安全运动规划方法。该运动规划方法把机器人的运动分为全局安全路径规划、在线实时安全轨迹规划、实时避碰控制和目标再搜索等四个阶段。基于人机之间的距离、机器人惯量、人机之间相对运动速度等因素,对每一阶段进行危险程度的评估,得到危险指数,以危险指数最小化为目标规划各阶段机器人的运动。建立三自由度机器人与人共处数学模型,并在 Matlab 下对不同阶段的运动规划进行仿真。为了进一步验证算法有效性,搭建了工业机器人安全运动规划试验平台,实现了基于危险指数最小化的安全避碰。仿真与试验结果表明,基于危险指数最小化的机器人安全运动规划,可以有效确保人在机器人工作环境中的安全性。
為防止機器人在運動過程中與人相撞,提高機器人運動的安全性,提齣一種基于危險指數最小化的機器人安全運動規劃方法。該運動規劃方法把機器人的運動分為全跼安全路徑規劃、在線實時安全軌跡規劃、實時避踫控製和目標再搜索等四箇階段。基于人機之間的距離、機器人慣量、人機之間相對運動速度等因素,對每一階段進行危險程度的評估,得到危險指數,以危險指數最小化為目標規劃各階段機器人的運動。建立三自由度機器人與人共處數學模型,併在 Matlab 下對不同階段的運動規劃進行倣真。為瞭進一步驗證算法有效性,搭建瞭工業機器人安全運動規劃試驗平檯,實現瞭基于危險指數最小化的安全避踫。倣真與試驗結果錶明,基于危險指數最小化的機器人安全運動規劃,可以有效確保人在機器人工作環境中的安全性。
위방지궤기인재운동과정중여인상당,제고궤기인운동적안전성,제출일충기우위험지수최소화적궤기인안전운동규화방법。해운동규화방법파궤기인적운동분위전국안전로경규화、재선실시안전궤적규화、실시피팽공제화목표재수색등사개계단。기우인궤지간적거리、궤기인관량、인궤지간상대운동속도등인소,대매일계단진행위험정도적평고,득도위험지수,이위험지수최소화위목표규화각계단궤기인적운동。건립삼자유도궤기인여인공처수학모형,병재 Matlab 하대불동계단적운동규화진행방진。위료진일보험증산법유효성,탑건료공업궤기인안전운동규화시험평태,실현료기우위험지수최소화적안전피팽。방진여시험결과표명,기우위험지수최소화적궤기인안전운동규화,가이유효학보인재궤기인공작배경중적안전성。
In order to prevent robot colliding to human, and improve robot safety during motion, a method of robot safe motion planning based on minimized danger index is proposed. The motion planning of robot is divided into four steps which include global path safe planner, real-time safe trajectory planner, real-time anti-collision controller and goal re-searching. The danger degree can be estimated based on the robot inertia, the distance and relative speed between robot and human during every planning step, and it described as danger index. The motion of robot can be planned by minimizing the danger index. A mathematic model including a 3 degree of freedom robot and human is established. Every motion planning step is simulated in Matlab. To further verify the validity of the planning algorithm, a safe motion planning experiment platform of industrial robot is established, and safe avoiding collision is realized based on minimized danger index. The simulation and experiment results show that this robot safe motion planning method based on minimized danger index is capable of ensuring human safety in coexistence environment of robot and human.