人机协作中基于博弈论的安全控制策略制造技术

基于博弈论的人机协作安全控制策略是为了解决在工业场景中人和机器人处于同一工作空间时确保操作者安全的问题。本发明专利技术所述的一种基于博弈论的安全控制策略是在完全且完美信息动态博弈的条件下，通过比较距离危险度大小决定机械臂博弈的先后次序，最后通过逆向归纳法获取每个机械臂的最优策略。本发明专利技术除了能保证操作者安全外还考虑了生产效率和多机协作的问题，提高机器人在协作过程中的灵活性。提高机器人在协作过程中的灵活性。提高机器人在协作过程中的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
人机协作中基于博弈论的安全控制策略


[0001]本专利技术属于人机协作安全防护
，具体涉及一种当人和机器人处于同一工作空间时确保操作者安全的控制策略。

技术介绍

[0002]在目前工厂生产车间内物理防护依然是预防人机干涉碰撞的主流方式。即根据现场实际情况，结合机器人运动轨迹，划定机器人工作区域并安装围栏使之与外界隔离。这种物理围栏本身安装需要占据一定空间且二次更改灵活性差，更不能满足人机同一空间下工作的条件。为克服物理围栏的弊端将被动防护变机器人主动规避，一套可靠、灵活的人机安全控制策略成为研究热点之一。
[0003]博弈论是现代数学的一个新分支也是运筹学的一个重要学科。博弈论考虑游戏中个体的预测行为和实际行为，并研究它们的优化策略，在经济学、金融学、政治学等领域有着广泛的应用。目前在机器人工程领域内对多智能体的任务协调、围捕巡检等方面的策略研究也提供了很大的帮助。本专利技术将博弈论的思想融合到人机协作安全策略中，为人机协作安全策略的研究提供了新思路。

技术实现思路

[0004]本专利技术能够实现同一工作空间下人机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人机协作中基于博弈论的安全控制策略，其特征在于，将该方法包括以下步骤：步骤1：通过运动捕捉设备获取操作者和机械臂的运动信息，并通过卡尔曼滤波的方法预测操作者未来一段时间内的运动轨迹，根据获取到的运动信息实时计算人机之间最小距离；步骤2：通过步骤1获取的操作者的运动轨迹判断在未来一段时间内操作者是否会处于机械臂的工作空间，否的话机械臂正常工作，是的话进行下一步；步骤3：若步骤2所述的操作者会进入到机械臂的工作空间则计算机械臂的距离危险度，若距离危险度值大于等于1说明当前人机最小距离小于最小安全距离人机发生碰撞的可能性很高所以机械臂停止运动，若值小于1则进行下一步决策；步骤4：若步骤3所述的距离危险度值小于1，则采取博弈论的决策方法选择最优策略。行为人是两个机械臂，它们的策略集合和收益函数均相同，利用逆向归纳法的思想进行序贯博弈求取最优策略；步骤5：根据所选策略进行运动，判断是否到达目标位置，如果到达则结束否则转步骤1继续进行。2.根据权利要求1中步骤三所述的距离危险度，其具体特征在于：距离危险度由人机最小安全距离和人机最小距离的比值组成，其中人机最小安全距离是由机器人接收到停机指令后，在机器人停机时间段内人和机器人相对运动距离总和以及可调节的为防止其他干扰的常数q构成。G为距离危险度；V
r
为机器人速度沿着操作者方向的分量；V
h
为操作者速度沿着机器人方向的分量；T
r
为机器人响应时间；T
r
′
为机器人停机时间；a
r
为机器人停机所需的减速加速度；L
hr
为当前人机最小距离，具体公式如下所示：其次，该距离危险度还包括两个作用分别为：通过求得的距离危险度决定机械臂下一步停止运动还是进行博弈；通过比较双机械臂距离危险度的大小决定博弈的先后次序。3.根据权利要求1中步骤4所述的基于博弈论的决策方法，其具体特征在于：两个机械臂为进行博弈的两个行为人，两个行为人可选择的策略相同，收益函数也相同。策略集合Z包括：Z1(按照轨迹重规划的路径向前运动一步)；Z2(沿正常路径减速向前运动一步)；Z3(沿正常路径匀速向前运动一步)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳钰，郑馨蕊，陈晨，庄天扬，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：