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Erschienen in: Medical & Biological Engineering & Computing 8/2023

16.06.2023 | Original Article

Collision avoidance analysis of human–robot physical interaction based on null-space impedance control of a dynamic reference arm plane

verfasst von: Qing Sun, Shuai Guo, Sixian Fei

Erschienen in: Medical & Biological Engineering & Computing | Ausgabe 8/2023

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Abstract

When the terminal upper limb rehabilitation robot is used for motion-assisted training, collisions between the manipulator links and the human upper limb may occur due to the null-space self-motion of the redundant manipulator. A null-space impedance control method based on a dynamic reference arm plane is proposed to realize collision avoidance during human–robot physical interaction motion for the collision problem between the manipulator links and the human upper limb. Firstly, a dynamic model and a Cartesian impedance controller of the manipulator are established. Then, the null-space impedance controller of the redundant manipulator is established based on the dynamic reference plane, which manages the null-space self-motion of the redundant manipulator to prevent collision between the manipulator links and the human upper limb. Finally, it is experimentally verified that the method proposed in this paper can effectively manage the null-space self-motion of the redundant manipulator, and thus achieve collision avoidance during the human–robot physical interaction motion. This research has significant potential in improving the safety and feasibility of motion-assisted training with rehabilitation robots.

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Metadaten
Titel
Collision avoidance analysis of human–robot physical interaction based on null-space impedance control of a dynamic reference arm plane
verfasst von
Qing Sun
Shuai Guo
Sixian Fei
Publikationsdatum
16.06.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Medical & Biological Engineering & Computing / Ausgabe 8/2023
Print ISSN: 0140-0118
Elektronische ISSN: 1741-0444
DOI
https://doi.org/10.1007/s11517-023-02850-x

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