Safety is a fundamental requirement in any human-robot collaboration scenario. To ensure the safety of users for such scenarios, we propose a novel Virtual Barrier system facilitated by an augmented reality interface. Our system provides two kinds of Virtual Barriers to ensure safety: 1) a Virtual Person Barrier which encapsulates and follows the user to protect them from colliding with the robot, and 2) Virtual Obstacle Barriers which users can spawn to protect objects or regions that the robot should not enter. To enable effective human-robot collaboration, our system includes an intuitive robot programming interface utilizing speech commands and hand gestures, and features the capability of automatic path re-planning when potential collisions are detected as a result of a barrier intersecting the robot's planned path. We compared our novel system with a standard 2D display interface through a user study, where participants performed a task mimicking an industrial manufacturing procedure. Results show that our system increases the user's sense of safety and task efficiency, and makes the interaction more intuitive.


翻译:安全是任何人类机器人合作情景的基本要求。 为确保此类情景的用户的安全,我们提议建立一个由增强的现实界面促进的新型虚拟障碍系统。我们的系统提供了两种虚拟障碍以确保安全:(1) 虚拟人障碍,它封装并跟踪用户,以保护他们不与机器人发生碰撞;(2) 虚拟障碍,用户可以生成这些障碍,以保护机器人不应进入的物体或区域。为了能够进行有效的人类机器人合作,我们的系统包括一个直觉机器人编程界面,利用语音指令和手势,并具有在探测到可能发生碰撞的屏障使机器人计划路径交叉时自动重新规划路径的能力。我们通过用户研究将我们的新系统与标准 2D 显示界面进行了比较,参与者在用户研究中完成了模拟工业制造程序的任务。结果显示,我们的系统提高了用户的安全感和任务效率,并使互动更加直观。

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