确定用于机器人的、由手动施加于机器人的力来输入的输入指令制造技术

本发明专利技术涉及一种用于自动确定机器人(1)的输入指令(Td)的方法，通过在机器人上手动施加外力(F)来输入该输入指令，其中，根据由外力(F)引起的关节力(Te)的试图使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动的分量来确定输入指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定用于机器人的、由手动施加于机器人的力来输入的输入指令
本专利技术涉及一种用于自动确定机器人的输入指令的方法，由手动地施加于机器人的外力来输入该输入指令；本专利技术还涉及一种用于手动引导机器人的运动的方法，在此执行所确定的运动指令；本专利技术又涉及一种机器人控制器和一种用于执行所述方法的计算机程序产品以及一种具有所述机器人控制器的机器人装置。
技术介绍
由专利文献DE102013218823A1已知一种用于手动引导地调整工业机器人的姿态或运动的方法，在该方法中，检测由操作者施加在机器人上的引导力并且力调节地操控机器人的驱动器，使得对固定于机器人的参照物(Referenz)的调整只能在参照物坐标系的沿其方向引导力具有其最大的力方向分量的自由度中进行。由此，例如可以通过相应的向下强力竖直牵拉并随后水平移动，使得TCP多次在位于参照物坐标系的两个坐标轴方向中的其中一个上首先准确地沿竖直的X轴被手动引导地运动，然后再紧接着准确地沿水平的Y轴或Z轴被手动引导地运动。专利文献WO2014/043702A1提出了一种顺从调节，其中，虚拟束缚(virtuellenFesselung)的弹力在规范姿态下被投影到在运动学上冗余的机器人的零空间中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，通过在机器人上手动施加外力、特别是手动引导机器人的运动来改善机器人的指令输入。本专利技术的目的通过一种具有权利要求1或11所述特征的方法来实现。权利要求12-14提出了一种用于执行上述方法的机器人控制器、一种具有该机器人控制器的机器人装置、或者一种用于执行所述方法的计算机程序产品。优选的扩展方案由从属权利要求给出。根据本专利技术的一个方面，用于机器人的、由手动施加外力于机器人来输入的输入指令是根据由该外力引发的关节力的分量来自动确定的，该分量试图使或者致使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动；或者用于机器人的、由手动施加外力于机器人来输入的输入指令是根据由该外力引发的关节力的试图使或者致使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动的分量来自动确定的。特别是可以将作用在机器人的关节中的力或者作用在关节中的转矩或轴向力矩理解为关节力。适宜地，可以通过关节的转矩传感器来检测或测量关节中的转矩或轴向力矩。关节坐标空间的子空间适宜地具有比关节坐标空间更小的维度。例如，7轴曲臂机器人的关节坐标空间可以具有七个维度，而相应的用于输入指令的子空间中的一个具有六个维度、五个维度、四个维度、三个维度、二个维度或优选仅一个维度。在本专利技术的一种实施方式中，基于关节力或其分量所进行的这种确定，可以有利地以相同的物理量纲为基础，而相比之下例如在上述的专利文献DE102013218823A1中必须基于到工作空间[N]和[Nm]中的投影来比较并必须为此进行适当加权。附加地或替代地，在一种实施方式中，基于关节力或其分量所进行的这种确定能够比在工作空间中更精确和/或更可靠地进行，特别是比在奇异姿态的附近(由于那里的雅可比矩阵中的灵敏度)更精确和/或更可靠。附加地或替代地，在一种实施方式中，基于关节力或其分量所进行的这种确定对于冗余的情况、特别是对于具有至少七个关节的在运动学上冗余的机器人的情况和/或少于七个维度的工作空间的情况是有利的。根据前述专利文献DE102013218823A1的在工作空间中的投影会导致信息减少。特别地，在一种实施方式中，可以基于这种根据关节力或其分量所进行的确定而有利地获知通过手动引导使机器人在运动学零空间中有意地运动，并因此特别是降低了错误阐释手动引导的风险。在一种实施方式中，机器人具有：至少三个、特别是至少六个、特别是至少七个关节、特别是可致动的(aktuierbare)或被致动的关节，特别是分别通过至少一个电驱动器、特别是电动机可致动或被致动的关节、尤其是转动关节；以及节肢，这些节肢分别通过这些关节中的一个彼此连接，这些节肢特别是基部、转盘、摇臂、手臂、手、(工具)法兰和/或末端执行器。通过具有至少七个关节或(运动)轴的机器人，可以有利地使一末端节肢的相同的三维位置和方向被不同的姿态或关节位置体现并因此有利地选择例如无碰撞的姿态。在一种实施方式中，为了通过在机器人上手动地施加外力来确定输入指令、特别是手动引导的运动，机器人被顺从地、特别是重力补偿地调节、特别是位置调节和/或力调节、特别是导纳调节或者阻抗调节，例如在前述专利文献DE102013218823A1或WO2014/043702A1中所描述的那样，所述参考文献被全文补入。为了更紧凑地进行说明，在本文中也将反平行力偶、也就是转矩在本领域中概括地称为力。在本专利技术中，关节力特别是在本领域中被理解为如下的力，亦即特别是被理解为如下的转矩：其作用在关节中或作用在两个通过关节相连接的机器人节肢之间、特别是作用在关节的促动器或驱动器中或其上。例如，水平保持的臂的重力在臂的近身体中心侧的转动关节中引起或产生相应的呈保持(转动)力矩形式的关节力，而竖直向下地手动施加在该臂上的外力则引起或产生相应的(附加)转矩。在一实施方式中，该由外力引起的关节力(该力或其一分量被用于确定输入指令)可以包括机器人的所有、特别是可致动或被致动的关节中的关节力，又或(仅)包括这些关节的(真正的)子集中的关节力，特别可以就是机器人的所有、特别是可致动或被致动的关节中的关节力，又或(仅)就是这些关节的(真正的)子集中的关节力。在本专利技术中，试图致使机器人(仅)在机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间中运动的关节力分量，特别被理解为(仅)致力于机器人在该特定于输入指令的子空间中运动的关节力分量。因此在本专利技术意义下，例如，作用在滑块(Klotz)上的、使滑块在水平平面上移动的力的水平分量导致滑块在水平平面上的运动，而该力的朝该平面按压该滑块的竖直分量则试图致使滑块在朝向平面的方向上竖直运动。在一种实施方式中，机器人的关节坐标空间在本领域中是由机器人的关节坐标撑开而成并受到关节坐标范围限定的(数学)空间，例如，对于七轴的或七关节的曲臂机器人或转动关节机器人而言，关节角度q1，...，q7就构成七维空间。在一种实施方式中，待确定的输入指令包括用于使机器人在特定于该输入指令的子空间中运动的运动指令，该输入指令特别可以就是这样的运动指令，特别可以是在设定的方向上或平面中进行平移位移和/或围绕一个或多个设定的轴转动的指令。因此在一种实施方式中，机器人可以通过手动地在机器人上施加一外力被手动地引导，特别是取决于该外力的数值被引导，特别是与该外力的数值成比例地被引导，特别是取决于该外力在设定的方向或平面上和/或围绕设定的轴的分量被引导，或者取决于由该外力所引起的关节力在该特定于输入指令的子空间中的分量的数值被引导，特别是与由该外力所引起的关节力在该特定于输入指令的子空间中的分量的数值成比例地被引导。附加地或替代地，待确定的输入指令还可以影响或命令机器人的其他动作，例如对机器人引导的工具的激活和/或停用，对姿态(“修整”(“Touch-up”))的存储等。在一种实施方式中，该输入指令仅被确定为待转换的输入指令，或者在任何情况下只要由所述外力引起的关节力在特定于输入指令的子空间中的分量超过设定的阈值，就(才)被转换。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动地确定用于机器人(1)的输入指令(Td)的方法，由手动施加外力(F)于所述机器人来输入该输入指令，其中，根据由所述外力(F)引起的关节力(Te)的如下分量来确定所述输入指令：该分量试图使所述机器人仅在所述机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.14 DE 102015009151.41.一种用于自动地确定用于机器人(1)的输入指令(Td)的方法，由手动施加外力(F)于所述机器人来输入该输入指令，其中，根据由所述外力(F)引起的关节力(Te)的如下分量来确定所述输入指令：该分量试图使所述机器人仅在所述机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入指令包括用于使所述机器人在特定于输入指令的子空间中运动的运动指令(Td)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述输入指令仅在由所述外力(F)引起的关节力(Te)的分量超过设定的阈值(Tmin)时才被确定为待转换的输入指令。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，从至少两个具有关节坐标空间的不同的特定于各个输入指令的子空间的输入指令中确定如下的输入指令作为所输入的输入指令：在其特定于输入指令的子空间中，由所述外力(F)施加的关节力(Te)具有较大的分量。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间是所述机器人的运动学零空间，在该运动学零空间中所述机器人能够不改变其末端节肢位置地运动。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过所述机器人的、特别是固定于机器人的参照物(TCP)的由用户定义的有限运动可能性，在所述机器人的可能的姿态的工作空间中、特别是在所述参照物的可能的位置和/或方向的工作空间中来设定所述机器人的关节坐标空...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·梅斯内，H·蒙尼赫，T·雷克尔，S·奥萨玛，
申请(专利权)人：库卡德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE