Industrial robots are created from modules and safely operated through self-programming and self-verification. Industrial robots cannot be reconfigured to optimally fulfill a given task and often have to be caged to guarantee human safety. Consequently, production processes are meticulously planned so that they last for long periods to make automation affordable. However, the ongoing trend toward mass customization and small-scale manufacturing requires purchasing new robots on a regular basis to cope with frequently changing production. Modular robots are a natural answer: Robots composed of standardized modules can be easily reassembled for new tasks, can be quickly repaired by exchanging broken modules, and are cost-effective by mass-producing standard modules usable for a large variety of robot types. Despite these advantages, modular robots have not yet left research laboratories because an expert must reprogram each new robot after assembly, rendering reassembly impractical. This work presents our set of interconnectable modules (IMPROV), which programs and verifies the safety of assembled robots themselves. Experiments show that IMPROV robots retained the same control performance as nonmodular robots, despite their reconfigurability. With respect to human-robot coexistence, our user study shows a reduction of robot idle time by 36% without compromising on safety using our self-verification concept compared with current safety standards. We believe that by using self-programming and self-verification, modular robots can transform current automation practices.

中文翻译：

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通过自编程和自验证，从模块轻松创建安全的机器人

工业机器人是由模块创建的，并通过自编程和自验证安全地操作。无法对工业机器人进行重新配置以使其最佳地完成给定的任务，并且通常必须将其固定在笼中以保证人身安全。因此，精心计划了生产过程，以使它们持续很长时间以使自动化价格可承受。但是，大规模定制和小规模制造的持续趋势要求定期购买新机器人，以应对频繁变化的生产。模块化机器人是一个很自然的答案：由标准化模块组成的机器人可以很容易地重新组装以完成新任务，可以通过更换损坏的模块来快速修复，并且可以大量生产适用于各种类型机器人的标准模块来提高成本效益。尽管有这些优势，模块化机器人尚未离开研究实验室，因为专家必须在组装后对每个新机器人进行重新编程，从而使重新组装变得不切实际。这项工作介绍了我们的一组可互连模块（IMPROV），该模块可对组装的机器人本身的安全性进行编程和验证。实验表明，尽管IMPROV机器人具有可重构性，但仍保持与非模块化机器人相同的控制性能。关于人机共存，我们的用户研究表明，与目前的安全标准相比，使用我们的自我验证概念可以将机器人的空闲时间减少36％，而不会影响安全性。我们相信，通过使用自我编程和自我验证，模块化机器人可以改变当前的自动化实践。使重组变得不切实际。这项工作介绍了我们的一组可互连模块（IMPROV），该模块可对组装的机器人本身的安全性进行编程和验证。实验表明，IMPROV机器人尽管具有可重新配置性，但仍保持了与非模块化机器人相同的控制性能。关于人机共存，我们的用户研究表明，与目前的安全标准相比，使用我们的自我验证概念可以将机器人的空闲时间减少36％，而不会影响安全性。我们相信，通过使用自我编程和自我验证，模块化机器人可以改变当前的自动化实践。使重组变得不切实际。这项工作介绍了我们的一组可互连模块（IMPROV），该模块可对组装的机器人本身的安全性进行编程和验证。实验表明，IMPROV机器人尽管具有可重新配置性，但仍保持了与非模块化机器人相同的控制性能。关于人机共存，我们的用户研究表明，与目前的安全标准相比，使用我们的自我验证概念可以将机器人的空闲时间减少36％，而不会影响安全性。我们相信，通过使用自我编程和自我验证，模块化机器人可以改变当前的自动化实践。实验表明，IMPROV机器人尽管具有可重新配置性，但仍保持了与非模块化机器人相同的控制性能。关于人机共存，我们的用户研究表明，与目前的安全标准相比，使用我们的自我验证概念可以将机器人的空闲时间减少36％，而不会影响安全性。我们相信，通过使用自我编程和自我验证，模块化机器人可以改变当前的自动化实践。实验表明，IMPROV机器人尽管具有可重新配置性，但仍保持了与非模块化机器人相同的控制性能。关于人机共存，我们的用户研究表明，与目前的安全标准相比，使用我们的自我验证概念可以将机器人的空闲时间减少36％，而不会影响安全性。我们相信，通过使用自我编程和自我验证，模块化机器人可以改变当前的自动化实践。