用于基于人类演示的工业任务的机器人学习的系统和方法技术方案

一种用于执行工业任务的系统包括机器人和计算设备。机器人包括采集对应于机器人和机器人周围的环境的数据的一个或多个传感器。计算设备包括用户界面、处理器和存储器。存储器包括指令，这些指令当由处理器执行时使处理器从机器人接收所采集的数据，生成机器人和机器人周围的环境的虚拟再创造，从控制机器人的人类操作员接收输入以演示工业任务。系统被配置为基于人类操作员对任务的演示来学习如何执行工业任务，并且经由机器人自主或半自主地执行工业任务。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于人类演示的工业任务的机器人学习的系统和方法
本文公开的主题涉及由机器人执行的工业任务，并且更具体地涉及学习如何执行工业任务的机器人。
技术介绍
各种实体的操作可以包括工业任务的执行，诸如，资产检查、资产维修、资产操纵、资产维护、环境监测等。这种资产可以包括物理或机械设备、结构或设施，在某些情况下，这些设备、结构或设施也具有电气和/或化学方面。此类资产可以用于或维护多种目的，并且取决于上下文，其特征可以是资本基础设施、库存、或其他术语。例如，资产可以包括分布式资产，诸如，管道或电网，以及单个或离散资产，诸如，飞机、风力涡轮发电机、无线电塔、蒸汽或烟道或烟囱、桥梁或其他结构、车辆等。在操作期间，可以操纵(例如，阀致动、一个或多个致动器致动、一个或多个部件移动等)资产。进一步，资产可能会受到可以影响其操作的各种类型的缺陷(例如，自发的机械缺陷、电气缺陷以及日常磨损)的影响。例如，随着时间，资产可能会由于天气而遭受腐蚀或破裂，或可能由于组成部件的磨损或故障而表现出性能或效率下降。通常，一个或多个人类操作员可以执行工业任务。例如，操作员可以致动资产的部件，可以定位资产上的腐蚀，可以定位并且定量或定性地评估资产上的裂缝或缺陷，可以评估资产相对于预期的观察到的磨损程度，可以修复资产，等等。然而，取决于资产的位置、规模和/或复杂性，让一个或多个人类操作员执行工业任务可能会占用操作员执行其他任务的时间，或者其他可能是耗时且劳动密集型的，这就需要更有效率地花费在其他地方的人员时间。此外，一些工业任务可能是枯燥的、肮脏的、危险的、或者其他可能不适合人类来执行的。例如，由于高度、受限的空间等某些资产可能具有人类无法接近的位置。
技术实现思路
下面总结了与最初要求保护的主题范围相对应的某些实施方式。这些实施方式并不旨在限制所要求保护的主题的范围，而是这些实施方式仅旨在提供可能实施方式的简要概述。事实上，本公开可以涵盖类似于或不同于以下阐述的实施方式的各种形式。一种用于执行工业任务的系统包括机器人和计算设备。机器人包括采集对应于机器人和机器人周围的环境的数据的一个或多个传感器。计算设备包括用户界面、处理器和存储器。存储器包括指令，这些指令当由处理器执行时使处理器从机器人接收所采集的数据，生成机器人和机器人周围的环境的虚拟再创造，从控制机器人的人类操作员接收输入以演示工业任务。系统被配置为基于人类操作员对任务的演示来学习如何执行工业任务，并且经由机器人自主或半自主地执行工业任务。在另一实施方式中，处理器实现的学习系统包括处理器和存储器。存储器包括指令，这些指令当由处理器执行时使处理器从控制机器人的人类操作员接收输入作为工业任务的演示，基于由人类操作员对工业任务的演示来学习如何控制机器人以执行工业任务，并且控制机器人自主地或半自主地执行工业任务。在另一实施方式中，执行工业任务的方法包括从人类操作员对工业任务的执行的演示接收输入、基于工业任务的演示来学习如何执行工业任务、生成用于执行工业任务的运动计划、将运动计划显示给人类操作员以供批准，并且运动计划一经批准经由机器人执行工业任务。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面、以及优点，附图中的类似的字符表示整个附图中类似的部分，其中：图1示出了根据实施方式的用于执行工业任务的系统；图2是根据实施方式的用于执行图1的工业任务的系统的机器人的示意图；图3是根据实施方式的图1的资产检查系统的远程服务器和/或工作站的框图；图4是示出根据实施方式的在执行工业任务中图1的资产检查系统的机器人、远程服务器、与工作站之间的交互的示意图；图5是示出根据实施方式的如图4所示的学习机制的示例的示意图；以及图6是根据实施方式的用于基于任务的人类演示执行工业任务的处理的流程图。具体实施方式下面将描述一个或多个具体的实施方式。为了提供这些实施方式的简要描述，在说明书中可以不描述实际实施的所有特征。应当理解，在任何此类实际实现的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实现的决策以实现开发人员的特定目标，诸如，遵守与系统相关和与业务相关的约束，这些约束可能因实现而异。而且，应当理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言，这仍将是设计、制造、和生产的日常工作。当介绍本公开的各种实施方式的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”、和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”、和“具有”旨在是包括性的并且意味着可能存在除所列元件之外的其他元件。此外，以下讨论中的任何数值示例旨在是非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方式的范围内。如本文所讨论的，本方法涉及使用机器人、无人驾驶车辆、或无人机和/或由自动或基于计算机的例程实施的检查来执行工业任务，该例程基于任务的人类演示来学习如何执行任务。举例来说，这些工业任务可以使用无人驾驶设备或机器人设备来执行，诸如，包括具有腿、轮子、轨道等的地基移动机器人，包括固定翼飞行器和旋转翼飞行器的无人飞行器(UAV)，可以游泳或沿液体的底部移动的无人潜水器(USV)，或其他被描述为无人机或机器人的自主移动的车辆。如本文所使用的，术语“无人机”和“机器人”意欲涵盖能够在有限的人类监督下执行可编程运动的UAV、USV、机器人设备等的所有变型。这种可编程运动可以基于本地生成的路径航路点或引导，或者基于由远程系统生成并且与机器人通信的路径引导和航路点。因此，如本文所使用的，这种设备在操作阶段或期间在有限的人类干预或监督下移动。根据目前的方法，可以操作这种设备以沿着飞行计划移动，沿着该飞行计划设备获取数据，诸如，视频或静止图像数据、激光雷达(LIDAR)数据、声学数据、光谱数据、温度或压力数据、化学样品、气味或其他能够由传感器或相机获取的数据，这些传感器或相机可以附接在沿着飞行计划移动的设备上。一般来说，此类工业任务可以在一种或多种资产上执行，这些资产包括但不限于发电资产、通信资产、运输资产、采矿或地下抽水资产、制造或建筑资产等。尽管本文中通常使用短语“飞行计划”，但是应该理解，该短语不必执行空中运动，而是涉及任何无人机作为飞行计划的一部分沿其移动的一维(1D)(诸如，沿着轨道)、二维(2D)(诸如，沿着已定义或未定义的平面路线)、或三维(3D)(诸如，在空中、水下、或在可以穿越深度或高度的结构上移动)、或四维(4D)(诸如，在定义的时间方面可以表征速度、加速度、或在航路点站上的时间)路径或路线。因此，本文中使用的“飞行计划”可以被描述为任何1D、2D、3D或4D路线或路径，沿着该路线或路径移动诸如无人机或机器人的设备以执行工业任务，包括检查任务。这种路径可以是自适应的和/或可以包括机器人沿着其以有序的方式前进的一个或多个航路点，并且航路点的顺序和位置限定了该路径或路线。应当理解，这种飞行计划不仅可以包括时间和/或空间位置，还可以包括用于沿路径移动和/或在给定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行工业任务的系统，包括：/n机器人，所述机器人包括被配置为采集对应于所述机器人和所述机器人周围的环境的数据的一个或多个传感器；以及/n计算设备，所述计算设备包括：/n用户界面；/n处理器；以及/n存储器，所述存储器包括指令，所述指令当由所述处理器执行时使所述处理器：/n从所述机器人接收所采集的数据；/n生成所述机器人和所述机器人周围的所述环境的虚拟再创造；/n从控制所述机器人的人类操作员接收输入以演示工业任务；/n其中，所述系统被配置为：/n基于所述人类操作员对所述任务的演示来学习如何执行所述工业任务；并且/n经由所述机器人自主或半自主地执行所述工业任务。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180102 US 15/860,3771.一种用于执行工业任务的系统，包括：
机器人，所述机器人包括被配置为采集对应于所述机器人和所述机器人周围的环境的数据的一个或多个传感器；以及
计算设备，所述计算设备包括：
用户界面；
处理器；以及
存储器，所述存储器包括指令，所述指令当由所述处理器执行时使所述处理器：
从所述机器人接收所采集的数据；
生成所述机器人和所述机器人周围的所述环境的虚拟再创造；
从控制所述机器人的人类操作员接收输入以演示工业任务；
其中，所述系统被配置为：
基于所述人类操作员对所述任务的演示来学习如何执行所述工业任务；并且
经由所述机器人自主或半自主地执行所述工业任务。


2.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述计算设备被布置为远离所述机器人，并且其中，所述机器人和所述计算设备被配置为经由云接口彼此通信。


3.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述用户界面包括虚拟现实头戴式设备和控制器。


4.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述用户界面包括台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、计算机监控器、电视、投影仪或其某种组合。


5.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述系统被配置为在开始执行所述工业任务之前生成运动计划，并且其中，所述人类操作员经由所述操作员界面提供关于所述运动计划的反馈。


6.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述机器人被配置为处理、部分处理或预处理所采集的数据。


7.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述机器人被配置为将原始的所采集的数据传输到所述计算设备。


8.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，包括远程服务器，所述远程服务器被配置为存储对应于所述机器人和所述机器人周围的所述环境的数据。


9.根据权利要求1所述的用于执行工业任务的系统，其中，所述机器人包括：
网络界面，被配置为与所述计算设备通信；
驱动系统，被配置为控制所述机器人的位置；
操纵器，包括一个或多个致动器，其中，所述机器人被配置为在所述工业任务的执行中利用所述操纵器；
感测系统，被配置为采集对应于所述机器人和所述机器人周围...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭欢，约翰·罗伯特·霍尔，贾斯汀·迈克尔·弗纳，史蒂文·罗伯特·格雷，希拉杰·森，罗马诺·帕特里克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US