16、协作机器人应用与非预抓取物体运输的创新研究

协作机器人应用与非预抓取物体运输的创新研究

1. 协作机器人在线避碰手引导系统

在协作机器人的操作场景中，为了实现安全高效的人机协作，在线避碰是一个关键问题。对于协作机器人 - 惯性测量单元（COBOT - IMU）手引导系统而言，准确计算人体与机器人之间的距离并及时做出避碰决策至关重要。

1.1 参考坐标系与人体建模

参考坐标系按照Denavit - Hartenberg惯例进行定义。在人体方面，仅考虑右手臂，这是因为在当前的手引导应用中，结合机器人的结构以及操作者通常用左手抓取末端执行器的情况，右手臂与机器人发生碰撞的可能性最大。右手臂被划分为三个部分，即连接右肩、肘部、手腕和手末端点的部分，其位置可根据特定程序进行估计。

1.2 最小距离计算

人体右手臂与机器人之间的最小距离是通过计算线段对之间的最小距离得到的。具体步骤如下：
1. 确定右手臂各部分的位置。
2. 根据特定方法计算各线段对之间的距离。
3. 从所有距离中选取最小值作为人体右手臂与机器人之间的最小距离。

1.3 测试验证

为了验证该方法的有效性，进行了一个简单的测试。测试流程如下：
1. 校准阶段 ：完成系统的校准工作。
2. 操作阶段 ：操作者用左手握住引导手柄，右手靠近机器人肘部。
3. 避碰阶段 ：零空间命令驱动机器人避免与人体右手臂接触，同时不影响末端执行器的操作。

测试结果通过实际场景和RViz虚拟场景进行展示。在RV