3D Collision-Force-Map for Safe Human-Robot Collaboration
Notice bibliographique
Résumé
The need to guarantee safety of collaborative robots limits their performance, in particular, their speed and hence cycle time. The standard ISO/TS 15066 defines the Power and Force Limiting operation mode and prescribes force thresholds that a moving robot is allowed to exert on human body parts during impact, along with a simple formula to obtain maximum allowed speed of the robot in the whole workspace. In this work, we measure the forces exerted by two collaborative manipulators (UR10e and KUKA LBR iiwa) moving downward against an impact measuring device. First, we empirically show that the impact forces can vary by more than 100 percent within the robot workspace. The forces are negatively correlated with the distance from the robot base and the height in the workspace. Second, we present a data-driven model, 3D Collision-Force-Map, predicting impact forces from distance, height, and velocity and demonstrate that it can be trained on a limited number of data points. Third, we analyze the force evolution upon impact and find that clamping never occurs for the UR10e. We show that formulas relating robot mass, velocity, and impact forces from ISO/TS 15066 are insufficient—leading both to significant underestimation and overestimation and thus to unnecessarily long cycle times or even dangerous applications. We propose an empirical method that can be deployed to quickly determine the optimal speed and position where a task can be safely performed with maximum efficiency.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».