Physical human-robot collaboration requires strict safety guarantees since robots and humans work in a shared workspace. This letter presents a novel control framework to handle safety-critical position-based constraints for human-robot physical interaction. The proposed methodology is based on admittance control, exponential control barrier functions (ECBFs) and quadratic program (QP) to achieve compliance during the force interaction between human and robot, while simultaneously guaranteeing safety constraints. In particular, the formulation of admittance control is rewritten as a second-order nonlinear control system, and the interaction forces between humans and robots are regarded as the control input. A virtual force feedback for admittance control is provided in real-time by using the ECBFs-QP framework as a compensator of the external human forces. A safe trajectory is therefore derived from the proposed adaptive admittance control scheme for a low-level controller to track. The innovation of the proposed approach is that the proposed controller will enable the robot to comply with human forces with natural fluidity without violation of any safety constraints even in cases where human external forces incidentally force the robot to violate constraints. The effectiveness of our approach is demonstrated in simulation studies on a two-link planar robot manipulator.


翻译:由于机器人和人类在一个共享的工作空间中工作,人体-机器人合作要求严格的安全保障,因为机器人和人类在一个共享的工作空间中工作。本信为处理人类-机器人身体互动的安全临界位置限制提供了一个新的控制框架。拟议方法基于入门控制、指数控制屏障功能(ECBFs)和二次程序(QP),以便在人与机器人之间的武力互动期间实现合规,同时保障安全限制。特别是,进门控制作为二级非线性控制系统重新拟订,人类与机器人之间的互动力量被视为控制投入。通过使用EBFs-QP框架作为外部人类力量的配方,实时提供接受入门控制虚拟力量反馈。因此,一个安全轨迹源自拟议的低级控制者适应入门控制计划,以追踪安全限制。对拟议方法的创新是,拟议的控制器将使机器人能够在不违反任何安全限制的情况下与人类力量相适应,即使在人的外部力量同时迫使机器人违反机器人的机能操纵计划的情况下,也能够实时提供接受入门控制的虚拟力量反馈。在机器人的模拟中,我们对机器人计划进行了有效的模拟研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

【MIT Sam Hopkins】如何读论文?How to Read a Paper
专知会员服务
105+阅读 · 2022年3月20日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月5日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月30日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员