面向人机协作中的安全物理交互仿真分析

摘要

以协作机器人Baxter为研究对象,面向人机协作中安全物理交互问题,提出利用Simscape Multibody工具箱建立协作机器人Baxter与人进行物理交互的仿真环境。针对人机协作任务中的安全物理交互问题,建立线性弹簧-阻尼系统用于模拟和计算人机协同任务过程中的接触力;利用计算力矩控制器和机器人逆动力学前馈实现机器人的碰撞检测,并通过安全跟踪关节运动轨迹实现机器人模型与人体模型的安全物理交互过程;然后利用ROS Toolbox工具箱实现与Baxter机器人之间的通信,直接进行实验测试。实验结果显示,在仿真中结合碰撞检测和安全轨迹跟踪算法机器人末端与障碍物发生碰撞后会停止运动,在受到与机器人运动方向相反的外力时表现出顺应性,对机器人在进行实际物理交互时其安全和交互能力有明显的提高。可见安全物理交互仿真分析对实际人机协作任务的参考意义。