Smooth Cubic Polynomial Trajectories for Human-Robot Interactions

International audienceWith the growing importance of Human-Robot Interaction (HRI), the movement of the robots requires more and more attention to address the issues related to safety, efficiency and ergonomics. Trajectories are excellent candidates in the making of desirable motions designed for collaborative robots, because they allow to simply and precisely describe the motions. Despite the large number of works available for Online Trajectory Generation (OTG), there was, to our knowledge, no complete solution capable to simultaneously meet all the requirements of these new applications.In this paper we present the first complete trajectory generation algorithm that build trajectories from arbitrary initial and final conditions, subject to general asymmetric bounds on jerk, acceleration and velocity. A review of the state of the art exposes the limits of the previous OTG works and reveals the difficult problem of non-linearity related with short motions. We explain how these non-linearities introduce discontinuities and we propose a solution based on sequences of segment of third degree polynomial functions.Avec l'importance croissante de l'interaction humain-robot (HRI), le mouvement des robots nécessite de plus en plus d'attention pour résoudre les problèmes liés à la sécurité, l'efficacité et l'ergonomie. Les trajectoires définissent une excellente solution pour la réalisation de mouvements destinés à des robots collaboratifs, car ils permettent de décrire simplement et précisément les mouvements. Malgré la grande quantité de travaux disponibles sur la génération de trajectoires en ligne (OTG), il n'y avait pas, à notre connaissance, de solution complète capable de répondre simultanément à toutes les exigences de ces nouvelles applications.Dans cet article, nous présentons le premier algorithme complet de génération de trajectoire qui construit des trajectoires à partir de conditions initiales et finales arbitraires, soumises à des limites asymétriques générales sur le jerk, l'accélération et la vitesse. Une revue de l'état de l'art expose les limites des travaux OTG précédents et révèle le problème difficile de la non-linéarité liée aux mouvements courts. Nous expliquons comment ces non-linéarités introduisent des discontinuités et proposons une solution basée sur des séquences de segments de fonctions polynomiales du troisième degré