通过粘弹性包覆层形变力反馈主动提高机器人安全性

当人与机器人处于同一工作空间，或人机协同作业时，机器人必须具备足够的安全性能。本项目提出，通过在机器人连杆上包覆一层参数适当的粘弹性阻尼材料，当人与机器人发生碰撞接触时，通过检测和反馈粘弹性包覆层形变对应的接触力，进而在对人造成伤害之前机器人主动实施应急响应控制，最大限度确保人的安全性。本项目拟重点研究和解决粘弹性包覆层曲面形变与接触力之间的理论建模、接触力检测方法、包覆层结构与机器人控制系统应急响应实时性之间的制约关系建模，以及应急响应措施的优化和机器人中断任务恢复机制等几个方面。本项目拟在现有三自由度机械手实验平台基础上，通过理论建模、仿真分析并充分结合实验开展研究工作。与现有相关方法和措施相比，本项目方案相信会在机器人安全性方面有明显的提高和更好的操作性。本项目完成后，预计可以发表至少15篇学术论文，其中SCI、EI检索论文不少8篇，国际期刊论文不少于4篇，实验平台更加完善。

本项目通过在机器人连上包覆粘弹性缓冲层，检测缓冲层在人机碰撞过程中的形变，从而获取碰撞力信息，再进一步通过应急控制提高机器人的安全性。具体开展了包覆粘弹性缓冲层的机器人动力学建模、碰撞危险程度的定量评估方法、基于粘弹性材料的碰撞力检测触觉传感器设计、碰撞位置检测触觉传感器，以及多种事后和事前应急响应和安全控制算法等方面的研究工作，达到了预期目标。