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Artikelinformationen

Nutzung der Redundanz eines 7-DOF Leichtbauroboters

Mensch-Roboter-Kollaboration in der Rehabilitation

Autoren: Sonja Husmann / Melanie Kolditz / Thivaharan Albin / Dirk Abel

atp edition, vol. 59, no. 07-08, pp. 70-78, 2017

Veröffentlicht in atp edition

15,00 EUR

Seiten 70-78

 

Der Einsatz des Kuka-Leichtbauroboters in der Rehabilitation von Schlaganfallpatienten ist Gegenstand eines Forschungsprojekts mit interdisziplinärem Konsortium aus Industrie, Klinik und Universität. Der Vorteil dieses Roboters ist, dass sich seine zusätzliche siebte Achse dazu nutzen lässt, die Stellung des Roboterarms auf unterschiedliche Vorgaben zu optimieren. Im Beitrag wird eine intuitive Methode zur Auflösung der Redundanz des Roboters unter Verwendung von Starrkörpermodellen von Mensch und Roboter in OpenSim präsentiert. Dafür müssen die Bewegungen des Menschen und des Leichtbauroboters als zeitliche Verläufe der Position von optischen Markern dargestellt werden. Zur Auflösung der Redundanz wird ein zusätzlicher virtueller Marker am Roboter definiert, über dessen Position der Roboter in eine bestimmte Richtung gezogen werden kann. Der vorgestellte modellbasierte Ansatz ist einfach und intuitiv auf andere Anwendungen der Mensch-Roboter-Kollaboration übertragbar, da die eigentliche Aufgabe in einem Modell im kartesischen Raum definiert und die Redundanz durch die Platzierung eines einzigen virtuellen Markers aufgelöst werden kann.

Schlagwörter: Mensch-Roboter-Kollaboration / Leichtbauroboter / Redundanz / Optimierung / Rehabilitation

Title: Human-robot-collaboration in robot-assisted rehabilitation – Utilising the redundancy of a 7-DOF lightweight robot

Subtitle: Mensch-Roboter-Kollaboration in der Rehabilitation

Abstract: An interdisciplinary consortium is studying the use of a KUKA lightweight robot in the rehabilitation of stroke patients. Optimizing the robot’s configuration through its seventh degree of freedom can be useful in direct human-robot interaction. In neuro-rehabilitation, for example, the robot should keep a certain distance from the patient in order to minimize restrictions of the patient’s movements. This article presents an intuitive method to resolve the redundancy of the robot using rigid body models of humans and robots and OpenSim software. The movement of both the human body and the lightweight robot are represented as trajectories of optical markers in a Cartesian workspace. The redundancy can be resolved by placing an additional virtual marker.

Keywords: human-robot collaboration / lightweight robot / redundancy / optimization / rehabilitation

Referenzen:
  1. 0[1] Heuschmann, P., Busse, O., Wagner, M., Endres, M., Villringer, A., Röther, J., Kolominsky-Rabas, P. und Berger, K. (2010). Schlaganfallhäufigkeit und Versorgung von Schlaganfallpatienten in Deutschland. Akt Neurol, 37 , S. 333 – 340

 

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