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研究人员构建模块化的自编程机器人以改善HRI

如果没有机器人,今天的许多工作流程几乎是不可想象的。但是,在制造工厂中运行的机器人经常给工人带来风险,因为他们对周围环境的反应不够。

慕尼黑工业大学(TUM)的Matthias Althoff教授开发了一种名为(IMPROV)的新系统,该系统使用可互连模块进行自编程和自我编程,以便人们和机器人在未来更加便利地工作。验证。

当公司使用机器人生产货物时,他们通常必须将自动助手放在安全笼中,以降低在附近工作的人受伤的风险。新系统可以很快将机器人从笼子中解放出来,从而改变自动化领域的标准做法。

Althoff开发了一种工具箱原理,用于使用各种组件简单组装安全机器人。这些模块可以几乎任何所需的方式组合,使公司能够为各种任务定制机器人 - 或者只是更换损坏的组件。Althoff的系统在2019年6月出版的“科学机器人”杂志的一篇论文中被提出。

内置芯片使机器人能够自行编程

之前已经看到过可以使用一组组件单独配置的机器人。但是,每个新模型在投入运行之前都需要专家编程。Althoff为他的IMPROV机器人工具箱中的每个模块配备了一个芯片,使每个模块化机器人能够根据自己的工具包进行自我编程。

在科学机器人论文中,研究人员说“在这项工作中没有考虑高级任务的自编程。创建的模型用于自动合成基于模型的控制器,以及以下两个方面。“

自我验证

为了考虑动态变化的环境,机器人自己正式验证了在操作过程中是否有任何人可能通过其计划的行为受到伤害。如果周围人类未来的可能运动都不会导致碰撞,则计划的运动被证实是安全的。

由于存在无数可能的未来周围人类运动,Althoff使用可达性分析来约束可能的运动集合。Althoff说,在许多应用中,本质上安全的方法使机器人笼子变得不必要。

密切关注附近工作的人

“我们的模块化设计将很快使建造工作机器人更具成本效益。但是工具箱原理提供了更大的优势:通过IMPROV,我们可以开发安全的机器人,对周围的人做出反应并避免接触,“Althoff说。

通过在每个模块中安装芯片和自编程功能,机器人可以自动了解有关其内部力的所有数据以及自身的几何结构。这使机器人能够预测自己的运动路径。

同时,机器人的控制中心使用安装在房间内的摄像头的输入来收集附近工作人员的移动数据。使用此信息,使用IMPROV编程的机器人可以模拟所有附近工人的潜在下一步行动。因此,它可以在与手接触之前停止,例如 - 或与其他接近的物体接触。

“使用IMPROV,我们可以保证控件正常运行。因为机器人会自动编程,以便在附近进行所有可能的移动,所以没有人能够指示他们做错任何事情,“Althoff说。

IMPROV缩短了周期时间

对于他们的工具箱,科学家们使用标准工业模块来处理某些部件,并辅以3D打印机所需的芯片和新组件。在一项用户研究中,Althoff和他的团队表明,IMPROV不仅使工作机器人更便宜,更安全 - 它还能加速它们:完成任务所需的时间比以前需要机器人周围永久安全区的解决方案少36%。

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