用于对交叠的机器人移动进行防碰撞管理的方法技术

用于对具有至少部分地交叠的机器人移动的两个或更多个机器人进行防碰撞管理的系统和方法。所述系统和方法包括从沿着对于每个机器人限定单个扫掠体积的轨迹的执行机器人操作的两个或更多个单个机器人接收输入。根据一个或更多个离散化准则在用于每个单个机器人的机器人路径位置之间创建离散化的子扫掠体积，使得沿着已知轨迹移动的每个单个机器人的操作被控制以便允许机器人操作的同步执行，其中，仅交叠的离散化的子扫掠体积被考虑用于同步。这使得能够仅专注于相关的易碰撞区域。可通过前瞻行为来防止死锁。智能同步技术允许优化周期时间。

Method for anti-collision management of overlapped robot movement

System and method for anti-collision management of two or more robots having at least partially overlapping robot movement. The system and method includes receiving input from two or more individual robots operating along a trajectory that defines a single sweep volume for each robot. According to one or more discrete criteria used to create in the discrete position of each robot path between single robot sub swept volume, so that each individual robot moves along the trajectory of the operation is known to control synchronous execution, so as to allow the operation of the robot, the discrete sub only overlapping swept volume is consider for synchronization. This allows to focus only on the relevant collision regions. Deadlock prevention can be done by looking ahead. Intelligent synchronization technology allows optimized cycle time.

【技术实现步骤摘要】
用于对交叠的机器人移动进行防碰撞管理的方法
本公开内容一般地涉及用于管理产品和其他项目的数据的计算机辅助设计、可视化和制造(“CAD”)系统，产品寿命管理(“PLM”)系统，产品数据管理(“PDM”)系统以及类似的系统(概括地，“产品数据管理”系统或PDM系统)，并且具体地涉及用于对具有至少部分地交叠的机器人移动的两个或更多个机器人进行防碰撞管理的方法和系统。
技术介绍
机器人在工业应用中被广泛使用并且履行沿着轨迹的机器人操作。要避免当两个或更多个机器人在同一时间共享同一空间时发生碰撞，这是因为碰撞可以对机器人以及由机器人处理的工件造成严重的损坏。当前，通过限定其中单独的机器人的单个扫掠体积交叠的交叠区域来实现机器人的碰撞处理。由于共享该交叠区域的单独的单个机器人的轨迹在所述交叠区域内可能交叠，所以每次仅允许一个机器人在该时间进入所述交叠区域。共享该交叠区域的其他机器人在此时被强制待机并因此不能生产。由于机器人在非常拥挤的车间中常常共享整个工作区域，所以交叠区域是大量且广泛的，这导致生产周期时间的大大增加。这减小了效率并且极大地限制了机器人同步能力。因此，需要一种用于碰撞管理的方法，该方法通过允许机器人同时执行机器人操作来减少机器人的待机等待时间。
技术实现思路
各种公开的实施方式包括用于对执行机器人操作的两个或更多个单个机器人特别是工业机器人进行防碰撞管理的方法和系统。所述系统和方法包括：接收包括每个单个机器人为了履行其机器人操作而遵循的轨迹的输入，其中，沿着其轨迹的每个单个机器人位于单个扫掠体积内，以及其中，两个或更多个单个机器人的机器人操作至少部分地发生于共享空间中，使得单独的单个机器人的单个扫掠体积中的至少两个单个扫掠体积形成其中可能发生机器人之间碰撞的交叠区域。所述系统和方法包括：根据一个或更多个离散化准则在用于每个单个机器人的机器人路径位置之间创建离散化的子扫掠体积。两个或更多个单个机器人的仅交叠的离散化的子扫掠体积被考虑用于同步。所述系统和方法使得能够在减少一个或更多个单个机器人的待机等待时间的情况下同时控制两个或更多个机器人减少碰撞。前述内容已经强调了本公开内容的相对广泛的特征和技术优点，以使得本领域技术人员可以更好地理解下文中的详细描述。在下文中，将描述本公开内容的形成权利要求书的主题的另外的特征和优点。本领域技术人员将理解的是，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施方式作为用于修改或设计用于执行本公开内容的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构造不会背离本公开内容的最广泛的形式的精神和范围。在下面的“具体实施方式”之前，可以有利的是，阐述贯穿本专利文献所使用的某些词语或短语的定义：术语“包括”及其变体意味着包括但不限于；术语“或”是包括性的，意味着和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联”及其变体可以意味着包括、包括在……内、与……互联、包含、包含在……内、连接至或与……连接、耦接至或与……耦接、与……通信、与……协作、插入、并置、接近、接合至或与……接合、具有、具有……的属性等；以及术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何装置、系统或其部件，而不管这样的装置是以硬件、固件、软件或以上中的至少两个的组合的形式实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中的或分布式的，而不管是本地分布还是远程分布。贯穿本专利文献提供了某些词语和短语的定义，并且本领域普通技术人员要理解，这样的定义适用于即使不是大多数也是许多的先前实例，并且适用于将来使用这样定义的词语和短语。虽然一些术语可以包括各种实施方式，但是所附权利要求书可以将这些术语明确地限制成具体实施方式。附图说明为了对本公开内容及其优点更透彻地理解，现在参照以下结合附图做出的描述，其中，相似的附图标记指代相似的对象，并且在附图中：图1示出了可以实现实施方式的数据处理系统的框图；图2是根据现有技术的机器人同步的示意性例示；图3是图2的两个机器人的示意图，其中，图2的两个机器人的单个扫掠体积被再分；图4示意性地示出了两个机器人的可能产生的死锁情形；以及图5示出了根据所公开的实施方式的用于对机器人之间的碰撞进行最佳管理的处理的流程图。具体实施方式在本专利文献中，以下讨论的图1至图5以及用于描述本公开内容的原理的各种实施方式仅作为例示，并且不应当以任何方式理解成限制本公开内容的范围。本领域技术人员要理解，本公开内容的原理可以在任何适当地布置的装置中实现。将参照示例性非限制实施方式来描述本申请的各种新颖教导。对两个或更多个机器人的机器人操作的协作执行确定最有效的同步以便实现最小周期时间和增大效率需要考虑以下各种限制因素以及其他因素，各种限制包括：机器人之间是否发生任何碰撞；机器人是否进入死锁情形；以及当由于碰撞和/或死锁情形而不能进行协作执行时给予机器人中的哪个机器人优先。机器人执行机器人操作，其中，沿着其轨迹的每个单个机器人位于单个扫掠体积内。当两个或更多个单独的单个机器人的机器人操作共享同一空间时，单独的单个机器人的至少一部分单个扫掠体积形成其中可能发生机器人之间的碰撞的交叠区域。每次仅允许一个单独的单个机器人进入交叠区域减少了碰撞风险，但是大大地增大了生产周期时间。在执行机器人操作期间，每个新的交叠区域以及/或者每个另外的三个或更多个机器人共享两个或更多个单个扫掠体积的交叠区域导致另外的时期的待机等待时间。由于通常的车间非常拥挤并且工业机器人常常共享整个工作区域，所以该问题会进一步被放大。对生产线中的每个机器人应用该方法大大地减少了待机等待时间，从而使得周期时间得到优化，并且因此减少了总体生产成本。图1示出了可以实现实施方式的数据处理系统(例如如由软件等特别配置用于进行如本文中所描述的处理的PDM系统以及特别是如本文中所描述的多个互联且通信的系统中的每个系统)的框图。所示的数据处理系统可以包括连接至二级缓存/桥104的处理器102，二级缓存/桥104进而连接至本地系统总线106。本地系统总线106可以是例如外围部件互联(PCI)架构总线。在所示的示例中，主存储器108和图形适配器110也连接至本地系统总线。图形适配器110可以连接至显示器111。其他外围设备例如局域网(LAN)/广域网/无线(例如，WiFi)适配器112也可以连接至本地系统总线106。扩展总线接口114将本地系统总线106连接至输入/输出(I/O)总线116。I/O总线116连接至键盘/鼠标适配器118、磁盘控制器120和I/O适配器122。磁盘控制器120可以连接至存储装置126，存储装置126可以是任何合适的机器可用或机器可读存储介质，包括但不限于非易失性硬编码型介质例如只读存储器(ROM)或可擦除电可编程只读存储器(EEPROM)；磁带存储装置；以及用户可记录型介质例如软盘、硬盘驱动器和压缩盘只读存储器(CD-ROM)或者数字多功能盘(DVD)；以及其他已知的光、电或磁存储装置。存储装置126存储机器人信息150以及其机器人操作信息152。机器人操作信息152可以包括例如下文中描述的轨迹信息154、位置信息156、时间索引信息158、优先信息160等。在所示的示例中，音频适配器124也连接至I/O总线116，扬声器(未示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对执行机器人操作的两个或更多个单个机器人进行防碰撞管理的方法，由数据处理系统执行的所述方法包括以下步骤：a)接收包括每个单个机器人为了履行其机器人操作而遵循的轨迹的输入，其中：‑沿着其轨迹的每个单个机器人位于单个扫掠体积内；‑两个或更多个单个机器人的机器人操作至少部分地发生于共享空间中，使得单独的单个机器人的所述单个扫掠体积中的至少两个单个扫掠体积形成其中可能发生机器人之间的碰撞的交叠区域；b)根据一个或更多个离散化准则在用于每个单个机器人的机器人路径位置之间创建离散化的子扫掠体积，使得沿着已知轨迹移动的每个单个机器人的操作被控制以便允许机器人操作的同步执行，其中，仅交叠的离散化的子扫掠体积被考虑用于同步。

【技术特征摘要】
2015.07.27 US 14/810,1711.一种用于对执行机器人操作的两个或更多个单个机器人进行防碰撞管理的方法，由数据处理系统执行的所述方法包括以下步骤：a)接收包括每个单个机器人为了履行其机器人操作而遵循的轨迹的输入，其中：-沿着其轨迹的每个单个机器人位于单个扫掠体积内；-两个或更多个单个机器人的机器人操作至少部分地发生于共享空间中，使得单独的单个机器人的所述单个扫掠体积中的至少两个单个扫掠体积形成其中可能发生机器人之间的碰撞的交叠区域；b)根据一个或更多个离散化准则在用于每个单个机器人的机器人路径位置之间创建离散化的子扫掠体积，使得沿着已知轨迹移动的每个单个机器人的操作被控制以便允许机器人操作的同步执行，其中，仅交叠的离散化的子扫掠体积被考虑用于同步。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个离散化准则选自于包括以下的组：-时间；-位置；-体积；-速度；-机器人操作的子分组。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，其特征在于，时间索引被添加至所有子扫掠体积的机器人操作。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，当遇到两个单个机器人的子扫掠体积的交叠区域时，操作优先级基于优先准则来分配，其中，即使当前没有其他机器人在所述交叠区域内操作，操作优先级也被分配。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述优先准则标识所述单个机器人中的哪个单个机器人具有较高的优先级，其中，所述优先准则选自于包括速度、重要性、运行时间、加速度和前瞻行为的组。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述离散化的子扫掠体积在运行时间处被创建。7.一种用于对执行机器人操作的两个或更多个单个机器人进行防碰撞管理的数据处理系统，所述数据处理系统包括：处理器；以及可存取的存储器，所述数据处理系统具体被配置成：a)接收包括每个单个机器人为了履行其机器人操作而遵循的轨迹的输入，其中：-沿着其轨迹的每个单个机器人位于单个扫掠体积内；-两个或更多个单个机器人的机器人操作至少部分地发生于共享空间中，使得单独的单个机器人的所述单个扫掠体积中的至少两个单个扫掠体积形成其中可能发生机器人之间的碰撞的交叠区域；b)根据一个或更多个离散化准则...

【专利技术属性】
技术研发人员：德罗尔·达维迪，摩西·豪赞，拉哈夫·迈德维尔，
申请(专利权)人：西门子工业软件有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL