Many recent human-robot collaboration strategies, such as Assist-As-Needed (AAN), are promoting humancentered robot control, where the robot continuously adapts its assistance level based on the real-time need of its human counterpart. One of the fundamental assumptions of these approaches is the ability to measure or estimate the physical capacity of humans in real-time. In this work, we propose an algorithm for the feasibility set analysis of a generic class of linear algebra problems. This novel iterative convex-hull method is applied to the determination of the feasible Cartesian wrench polytope associated to a musculoskeletal model of the human upper limb. The method is capable of running in real-time and allows the user to define the desired estimation accuracy. The algorithm performance analysis shows that the execution time has near-linear relationship to the considered number of muscles, as opposed to the exponential relationship of the conventional methods. Finally, real-time robot control application of the algorithm is demonstrated in a Collaborative carrying experiment, where a human operator and a Franka Emika Panda robot jointly carry a 7kg object. The robot is controlled in accordance to the AAN paradigm maintaining the load carried by the human operator at 30% of its carrying capacity.


翻译:最近许多人类机器人合作战略,如AAAN,正在促进以人为中心的机器人控制,机器人根据人类对口单位的实时需要不断调整其援助水平。这些方法的基本假设之一是测量或估计人类实时物理能力的能力。在这项工作中,我们提议了一种算法,用于对一个普通类的线性代数问题进行一套可行性分析。这种新的迭代迭代共振合合体方法用于确定与人类上肢肌肉骨骼模型相关的可行的卡泰西恩扳手聚体模型。这种方法能够实时运行,使用户能够确定所需的估计准确性。算法性绩效分析表明,执行时间与考虑的肌肉数量有近线性关系,而常规方法的指数关系则与此相反。最后,对算法的实时机器人控制应用在合作携带实验中表现出来,在这个实验中,一个人类操作者和一个Franka Emika Panda机器人共同携带一个7千克物体。机器人能够实时运行,使用户能够实时运行,并能够确定所需的估计准确性。算法分析表明,执行时间与考虑的肌肉数量有近线性关系,而不是常规方法的操作者在AAN上携带能力。机器人30。由AAN载载载载载载载载载载能力控制。

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