Complex tasks require human collaboration since robots do not have enough dexterity. However, robots are still used as instruments and not as collaborative systems. We are introducing a framework to ensure safety in a human-robot collaborative environment. The system is composed of a haptic feedback display, low-cost wearable mocap, and a new collision avoidance algorithm based on the Artificial Potential Fields (APF). Wearable optical motion capturing system enables tracking the human hand position with high accuracy and low latency on large working areas. This study evaluates whether haptic feedback improves safety in human-robot collaboration. Three experiments were carried out to evaluate the performance of the proposed system. The first one evaluated human responses to the haptic device during interaction with the Robot Tool Center Point (TCP). The second experiment analyzed human-robot behavior during an imminent collision. The third experiment evaluated the system in a collaborative activity in a shared working environment. This study had shown that when haptic feedback in the control loop was included, the safe distance (minimum robot-obstacle distance) increased by 4.1 cm from 12.39 cm to 16.55 cm, and the robot's path, when the collision avoidance algorithm was activated, was reduced by 81%.


翻译:复杂的任务要求人类合作,因为机器人没有足够的灵巧性。然而,机器人仍然被用作工具,而不是合作系统。我们正在引入一个框架,以确保人类机器人合作环境中的安全。该系统由一种偶然的反馈显示、低成本的可磨损的软骨和基于人工潜在场的新的避免碰撞算法组成。可穿光动捕捉系统能够以高精度和低潜度跟踪大型工作区的人体手势位置。这项研究评估了偶然反馈是否提高了人类机器人合作的安全性。进行了三次实验,以评价拟议系统的性能。第一次实验评估了人类在与机器人工具中心点(TCP)互动期间对故障装置的反应。第二次实验分析了即将发生碰撞时的人类机器人行为。第三次实验评估了在共同工作环境中合作活动的系统。第三次实验显示,在包括控制循环的不稳定反馈时,安全距离(最小机器人距离)从12.39厘米提高到16厘米。55厘米的频率由加速率降低到18厘米的频率。

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