西安科技大学学报

2020, v.40;No.175(05) 823-830

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钻锚机器人人机安全避碰方法
Human-robot safety collision avoidance method for drill-anchor robot

朱蓉军;夏晶;赵思远;马胜利;

摘要(Abstract):

为解决快速掘进系统中钻锚机器人无法实时监测辅助人员的运动,导致钻机与辅助人员可能发生非期望碰撞的问题,从钻锚机器人控制系统角度出发,提出一种钻锚机器人人机安全避碰方法。首先,基于深度视觉实时获取人体骨骼点图构建辅助人员球扫掠凸体碰撞检测模型,基于钻锚机器人三维模型构建钻机球扫掠凸体碰撞检测模型,并使用深度视觉传感器与钻机行程及角度传感器获取的数据实时更新辅助人员和钻机的碰撞检测模型;其次,针对钻锚作业中多人多钻机的碰撞检测,使用基于层次包围盒的碰撞检测方法在粗略的碰撞检测阶段实时检测与辅助人员距离最近的钻机及最短距离,当最短距离小于安全阈值时进入精细碰撞检测阶段实时计算辅助人员与该钻机的最短距离;然后,在钻机末端建立基于人工势场的虚拟排斥力,当钻机与辅助人员的最短距离小于安全阈值时,钻机末端产生虚拟排斥力,钻机进行避碰运动;最后,通过钻锚机器人人机安全实验验证了该方法的有效性和安全性。结果表明:在钻锚作业中钻机与辅助人员最近距离为0.10 m,大于发生碰撞的最短距离,所提方法可以确保钻机不与辅助人员发生非期望碰撞。

关键词(KeyWords): 钻锚机器人;人机安全;深度视觉;碰撞检测;球扫掠凸体

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51975468,51705412);; 中国博士后科学基金项目(2019M653695);; 陕西省自然科学基础研究计划项目(2018JQ5166)

作者(Author): 朱蓉军;夏晶;赵思远;马胜利;

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DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2020.0510

参考文献(References):

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