具有热插拔的终端执行器的机器人制造技术

能够适应终端执行器的动态更换的机器人加载并运行软件，该软件允许在不改变主控制程序的情况下来操作终端执行器。当检测到相应的终端执行器时，在程序执行期间，驱动程序可被动态地链接并运行。典型地，机器人控制器将存储驱动程序的库，并且当检测到新的终端执行器时，加载适当的驱动程序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及机器人操作和训练。更具体地，各个实施例涉及由工业机器人获取、组织和使用与任务相关的信息，以促成自主方式的任务执行。
技术介绍
工业机器人执行涉及物理对象的移动和操纵的各种任务。典型的工业机器人例如可以具有装配有夹持器的一个或多个手臂，其允许机器人拿起在特定位置处的对象，将它们运送到目的位置，并根据特定的坐标将它们放下，从而例如将它们堆叠或放置在存在于目的位置处的纸板盒内。机器人可以操纵不同类型的对象，还能执行除了简单地移动对象之外的许多任务—例如，焊接、联接、施加紧固件等。因此，已经开发了许多不同的“终端执行器”用于部署在机器人附肢上。这些终端执行器中的一些，例如夹持器，可用于一系列任务，而另外一些，诸如焊接枪，被设计为执行单一的、专业的任务。为了促成多功能化，商业机器人可以适配不同的终端执行器。例如，不同的终端执行器可以共享共同的联接设计，其允许终端执行器被可更换地安装至机器人手臂的袖口或手腕。使机器人可操作地适配终端执行器是更困难的。经常地，用于机器人的终端执行器的选择在系统集成或组装期间进行，并且基本上是永久的。操作所选择的终端执行器所必需的程序被写成用于机器人的控制器代码。在一些机器人中，终端执行器可以在操作期间被动态地改变，但是典型地，这发生在任务执行的预编程阶段。也就是，当监控下一任务的代码期望更换时，机器人的控制器代码表明需要新的终端执行器。换言之，当机器人执行任务时或当机器人被配备用于新任务时，响应于机器人的预期甚至会发生机器人的终端执行器中的动态变化。因此，需要更通用的方法来热插拔终端执行器以允许操作者进行任意的更换并且由机器人来动态地适配。例如，操作者在操作期间可能发现，相对于夹持器的当前配置所允许的，由机器人所执行的任务出乎意料地需要更精细的控制。在这种情况下，操作者将会想用更合适的终端执行器来替换现有的夹持器，而不重写机器人的任务执行代码。
技术实现思路
本专利技术涉及能够适应终端执行器的动态更换的机器人，以及与终端执行器相关的软件和硬件，其促成与机器人的通信以在不改变主控制程序的情况下动态地加载和运行允许操作终端执行器的软件。这种执行器专用的程序设计在本文中一般称作“驱动程序”。当检测到相应的终端执行器时，在程序执行期间，驱动程序可被动态地链接和运行。典型地，机器人控制器将存储驱动程序的库，并且当检测到新的终端执行器时，加载适当的驱动程序。该过程在本文中被称作“自配置”。然而，控制器代码本身可以发出通用指令，其不与任何特定的驱动程序相关联，而与被编码进行响应的适当的驱动程序关联。这避免了为了适配不同的终端执行器而在控制器代码级别上做出改变的需要。术语“配置数据”或“配置信息”指标识或有助于实例化(例如，选择和参数化)用于特定终端执行器的适当驱动程序的信息。因而，配置数据可以是实际的驱动程序、用来给特定终端执行器修改通用的驱动程序的参数、或者只是所需的驱动程序类型的标识符。术语“标识符”或“标识数据”指标识终端执行器的信息，其可以与用于终端执行器的适当的配置信息组合或用来定位用于终端执行器的适当的配置信息。如下文所解释的，根据设计优先级和偏好，驱动程序、配置数据和标识符可以被不同地分布于系统的组件之间。在各个实施例中，终端执行器并非直接连接至机器人的附肢，而是连接至可拆卸地安装于机器人附肢末端的“工具板”。工具板机械地接纳终端执行器并且可以向其供电，并且在某些情况下向其提供数据信号。在终端执行器和工具板之间可以分配各种类型和程度的功能，并且工具板可以适配不止一种类型的终端执行器。这种布置由于最佳地适合于特定机器人的架构而促成了性能的灵活部署，例如，一个组件可能是“非智能的”(例如，不能通信或数据处理)而另外的组件是“智能的”(例如，能够与机器人通信并执行数据处理的操作)。因而，一种实施方式以“非智能的”终端执行器和“智能的”工具板为特征。智能的工具板可以检测多种类型的可连接终端执行器中的哪一种已被附接至该工具板(例如，基于终端执行器的连接器的电气性能或机械配置)，并将其报告给加载适当驱动程序的机器人控制器。可选地，智能的工具板可以仅适配单一类型的终端执行器，在这种情况下，它只需要将自身的标识报告给机器人控制器，因为这足以确定适当的驱动程序。另一实施方式以“智能的”终端执行器和“非智能”工具板为特征，在这种情况下，工具板仅促成终端执行器的板上处理器或控制器与机器人控制器之间的通信。终端执行器将它的标识符以有线或无线的方式报告给机器人控制器。在该配置中，工具板例如可以用作机器人附肢与机械地非兼容的终端执行器之间的适配器。如下文所解释的，“报告”可以是主动的(“智能的”组件本身可发起与机器人控制器的通信并发送信息)或被动的(“智能的”组件可以响应于来自于机器人控制器的轮询信号或其他的通信，其中该机器人控制器已检测到附接)。因此，在第一方面，本专利技术涉及具有可更换的终端执行器的机器人系统。在多个实施例中，机器人系统包括：机器人主体；连接至机器人主体并具有包含第一连接器的末端的机器人手臂；机器人控制器，用于控制机器人手臂以及连接至机器人手臂的终端执行器；可拆卸地连接至机器人手臂的终端执行器，其中，终端执行器组件包括：(1)终端执行器；(2)存储数据的非易失性存储器，该数据包括标识信息和/或配置信息；(3)通信接口；(4)处理器；以及(5)能够与第一连接器可拆卸地但牢固地配合的第二连接器，用于经由通信接口建立处理器和机器人控制器之间的双向通信。处理器被配置为在第一连接器与第二连接器配合时使数据传输至机器人控制器，并且机器人控制器适合于基于数据进行自配置，并基于自配置来控制所连接的终端执行器的移动。在多个实施例中，第一连接器被设置于工具板中，工具板本身设置于机器人手臂的末端并可拆卸地连接于此。终端执行器被连接至工具板的相对侧。工具板包括非易失性存储器、处理器和通信接口。在一些实施方式中，工具板适合于配合单一类型的终端执行器并存储与其相关的标识和/或配置信息。在另外的实施方式中，工具板可以适配多种类型的终端执行器并为每种终端执行器类型存储标识和/或配置信息。终端执行器与工具板的配合机械地或者通过数据交换的方式确立终端执行器的类型。工具板继而与机器人控制器通信以向其提供标识和/或配置信息。如所指出的，机器人控制器基于所部署的终端执行器进行自配置。在一些实施例中，终端执行器组件既提供标识信息也提供配置信息，例如，控制器的程序设计用来操作终端执行器的驱动程序。在另外的实施例中，终端执行器组件仅提供标识信息，并且控制器定位适当的驱动程序。例如，控制器(或其他的机器人组件)可以存储一系列驱动程序和将终端执行器与相应的驱动程序相关联的数据库。一旦控制器获知终端执行器的标识，就基于与标识的终端执行器对应的数据库条目来选择并加载适当的驱动程序(在不改变主控制程序的情况下)。如果控制器不能定位合适的驱动程序，它可以远程地搜索驱动程序，或者通过与用作终端执行器的驱动程序的主资源库的服务器进行通信，或者通过自主地执行互联网搜索以查找合适的驱动程序，并且如果找到一个，就将其下载并安装。在另一方面，本专利技术又涉及具有可更换的终端执行器的机器人系统。在多个实施例中，机器人系统包括：机器人主体；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人系统，包括：a.机器人主体；b.连接至所述机器人主体的机器人手臂，所述机器人手臂具有末端，所述末端包含用于终端执行器的第一连接器；c.机器人控制器，用于控制所述机器人手臂和经由所述第一连接器连接至所述机器人手臂的终端执行器；d.可拆卸地连接至所述机器人手臂的终端执行器，所述终端执行器包括：(1)存储数据的非易失性存储器，该数据包括标识信息或配置信息中的至少一项；(2)通信接口；(3)处理器；以及(4)能够与所述第一连接器配合的第二连接器，用于经由所述通信接口建立所述处理器和所述机器人控制器之间的双向通信，所述处理器被配置为在所述第一连接器和所述第二连接器配合时使数据传输至所述机器人控制器，其中，所述机器人控制器适合于基于所述数据进行自配置并基于所述自配置来控制所连接的终端执行器的移动。

【技术特征摘要】
2015.08.24 US 14/8336601.一种机器人系统，包括：a.机器人主体；b.连接至所述机器人主体的机器人手臂，所述机器人手臂具有末端，所述末端包含用于终端执行器的第一连接器；c.机器人控制器，用于控制所述机器人手臂和经由所述第一连接器连接至所述机器人手臂的终端执行器；d.可拆卸地连接至所述机器人手臂的终端执行器，所述终端执行器包括：(1)存储数据的非易失性存储器，该数据包括标识信息或配置信息中的至少一项；(2)通信接口；(3)处理器；以及(4)能够与所述第一连接器配合的第二连接器，用于经由所述通信接口建立所述处理器和所述机器人控制器之间的双向通信，所述处理器被配置为在所述第一连接器和所述第二连接器配合时使数据传输至所述机器人控制器，其中，所述机器人控制器适合于基于所述数据进行自配置并基于所述自配置来控制所连接的终端执行器的移动。2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述数据既包括标识信息也包括配置信息。3.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述数据不包括配置信息，所述机器人系统还包括数据库，该数据库包括将终端执行器标识信息与用于所述终端执行器的配置信息相关联的记录，所述控制器还适合于使用所述标识信息来查询所述数据库，以获取相应的配置信息并基于所述相应的配置信息进行自配置。4.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第一连接器被设置在工具板中，该工具板设置在所述机器人手臂的末端并且可拆卸地连接至所述机器人手臂，所述工具板包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·库克森，A·华莱士，J·格里菲思，
申请(专利权)人：睿信科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US