人間の意図を考慮したコンプライアンスによる安全なロボット超音波スキャンのための統合対話制御フレームワーク
A Unified Interaction Control Framework for Safe Robotic Ultrasound Scanning with Human-Intention-Aware Compliance
超音波スキャンロボットにおいて、人間の意図的な介入と意図しない衝突の両方に対応し、滑らかに遷移する統合制御フレームワークを提案した。
著者: Xiangjie Yan, Shaqi Luo, Yongpeng Jiang, Mingrui Yu, Chen Chen, Senqiang Zhu, Gao Huang, Shiji Song, Xiang Li
分類: cs.RO
原文アブストラクト
The ultrasound scanning robot operates in environments where frequent human-robot interactions occur. Most existing control methods for ultrasound scanning address only one specific interaction situation or implement hard switches between controllers for different situations, which compromises both safety and efficiency. In this paper, we propose a unified interaction control framework for ultrasound scanning robots capable of handling all common interactions, distinguishing both human-intended and unintended types, and adapting with appropriate compliance. Specifically, the robot suspends or modulates its ongoing main task if the interaction is intended, e.g., when the doctor grasps the robot to lead the end effector actively. Furthermore, it can identify unintended interactions and avoid potential collision in the null space beforehand. Even if that collision has happened, it can become compliant with the collision in the null space and try to reduce its impact on the main task (where the scan is ongoing) kinematically and dynamically. The multiple situations are integrated into a unified controller with a smooth transition to deal with the interactions by exhibiting human-intention-aware compliance. Experimental results validate the framework's ability to cope with all common interactions including intended intervention and unintended collision in a collaborative carotid artery ultrasound scanning task.
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