Roboter zu bef¨ahigen sicher mit dem Menschen zu interagieren ist eine essentielle Zielstellung der Roboterforschung. In diesem Sinne ist sicheres Roboterverhalten sogar unter Worst-Case Situationen essentiell und bildet auch die Basis f¨ur kognitive Entscheidungsprozesse. In diesem Artikel n¨ahern wir uns dem Problem aus verletzungsmedizinischer Sicht, um eine Relation zwischen Kollisionsmasse, -geschwindigkeit und -geometrie, sowie der damit verbundenen Verletzung im medizinischen Sinne abzuleiten. Diese Einsichten werden derart repr¨asentiert, dass ein biomechanisch sicherer Geschwindigkeitsregler abgeleitet werden kann, der dieses zuvor erzeugte Wissen nutzt. Der Algorithmus wertet in Echtzeit die reflektierte Tr¨agheit, Geschwindigkeit und Oberfl¨achengeometrie an m¨oglichen Kollisionspunkten entlang der Roboterstruktur aus. Enabling robots to safely interact with humans is an essential goal of robotics research. In these terms, safe behavior of the robot even under worst-case situations is crucial and forms also a basis for higher level decisional aspects. In this paper we approach the problem from a medical injury analysis point of view in order to formulate the relation between robot mass, velocity, impact geometry, and resulting injury qualified in medical terms. We transform these insights into processable representations and propose a motion controller that utilizes injury knowledge for generating safe robot motions. The algorithm takes into account the reflected inertia, velocity, and geometry at possible impact locations.

Biomechanisch sichere Geschwindigkeitsregelung fur die Mensch-Roboter Interaktion

BICCHI, ANTONIO;
2014

Abstract

Roboter zu bef¨ahigen sicher mit dem Menschen zu interagieren ist eine essentielle Zielstellung der Roboterforschung. In diesem Sinne ist sicheres Roboterverhalten sogar unter Worst-Case Situationen essentiell und bildet auch die Basis f¨ur kognitive Entscheidungsprozesse. In diesem Artikel n¨ahern wir uns dem Problem aus verletzungsmedizinischer Sicht, um eine Relation zwischen Kollisionsmasse, -geschwindigkeit und -geometrie, sowie der damit verbundenen Verletzung im medizinischen Sinne abzuleiten. Diese Einsichten werden derart repr¨asentiert, dass ein biomechanisch sicherer Geschwindigkeitsregler abgeleitet werden kann, der dieses zuvor erzeugte Wissen nutzt. Der Algorithmus wertet in Echtzeit die reflektierte Tr¨agheit, Geschwindigkeit und Oberfl¨achengeometrie an m¨oglichen Kollisionspunkten entlang der Roboterstruktur aus. Enabling robots to safely interact with humans is an essential goal of robotics research. In these terms, safe behavior of the robot even under worst-case situations is crucial and forms also a basis for higher level decisional aspects. In this paper we approach the problem from a medical injury analysis point of view in order to formulate the relation between robot mass, velocity, impact geometry, and resulting injury qualified in medical terms. We transform these insights into processable representations and propose a motion controller that utilizes injury knowledge for generating safe robot motions. The algorithm takes into account the reflected inertia, velocity, and geometry at possible impact locations.
Haddadin, S; Haddadin, S; Khoury, A; Rokahr, T; Parusel, S; Burgkart, ; Bicchi, Antonio; Albu Schaeffer, A.
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