Vers des mouvements sûrs pour un bras robotique opérant à proximité d'humains

Towards safe robot arm motion close to humans

• Auteur / Autrice : Pu Zheng
• Direction : Olivier Aycard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/12/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Massih-Reza Amini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paul Checchin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Padois, Olivier Stasse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vision artificielle (robotique)

Interaction homme-robot

Mots clés libres

Contrôle

Vision

Automatique

Collaboration Homme-Robot

Prédiction du Mouvement

Planification du Mouvement

Vision

Control

Automatic

Human/Robot Collaboration

Motion Prediction

Motion Planning

Résumé

Les robots collaboratifs offrent de nouvelles possibilités d’utilisation des robots dans les espaces de travail partagés avec les humains. Ces robots peuvent interagir avec leur environnement et assister les êtres humains dans leurs tâches de manière plus sûre que les robots industriels standard. Ils doivent être rapides, précis et efficaces dans l’accomplissement de leurs tâches. Cependant, leur force peut en faire des outils dangereux pour les personnes. Par conséquent, pour assurer la sécurité, ils sont souvent utilisés de manière sous-optimale.L’objectif de ce travail est d’assurer la sécurité d’un humain interagissant avec un robot effectuant un ensemble de tâches. Il est plus particulièrement axé sur la génération de trajectoires sans collision. Le robot doit être capable d’anticiper le mouvement de l’homme pour pouvoir initier des actions à temps et rendre possible la planification de trajectoires sans collision à long terme. La méthode proposée est validée en l’implémentant pour la génération de trajectoire en ligne sur un ma- nipulateur robotique série de 7 dof. Ce robot est utilisé dans un espace de travail partagé avec un humain. En utilisant des capteurs externes, il est démontré qu’il est possible de réaliser des tâches tout en évitant de manière réactive une collision potentielle.

Collaborative robots offer new possibilities to use robots in workspaces shared with humans. These robots can interact with their environment and assist human beings in their task in a safer way compared to standard industrial ones. They are required to be fast, precise, and efficient during the accomplishment of their tasks. However, their strength can make them dangerous tools around people. Therefore, to ensure safety they are often used in a sub-optimal way.The aim of this work is to ensure the safety of a human interacting with a robot performing a set of tasks. It is more specifically focused on the collision-free trajec- tory generation. The robot needs to be able to anticipate human motion to be able to initiate actions in time and to render long–term collision-free trajectory planning possible.The proposed method is validated by implementing them for online trajec- tory generation on a 7 dof serial robotic manipulator. This robot is used in a shared workspace with a human. Using external sensors it is shown that it is possible to realise tasks while reactively avoiding a potential collision.