控制机器人的方法和系统技术方案

根据本发明专利技术的一种用于根据施加在机器人(10)上的外部的力(F

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制机器人的方法和系统
本专利技术涉及用于根据施加在机器人上的外部的力来控制机器人的一种方法和一种系统，以及一种用于执行该方法的计算机程序产品。
技术介绍
由专利文献US9308645B2已知一种用于控制机器人的导纳调节。在此，基于施加在机器人上的外力，调节技术地确定一目标运动，该目标运动是一虚拟的质量体在该外力下所要实现的，并且机器人尝试着执行该目标运动。换句话说，机器人的末端执行器本身的表现就类似于所述虚拟质量体。这使得操作员能够通过将外力手动地施加在机器人上来对(可)自由(移动)的末端执行器进行有利的手动引导。但是，如果末端执行器在此接触到表面，则可能会发生，特别是由于调节不精确等原因导致末端执行器无意间中从表面抬起。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善机器人的运行。本专利技术的目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现。权利要求12、13请求保护一种用于执行在此所述方法的系统或一种计算机程序产品。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种实施方式，在用于根据施加在机器人上的、特别是当前的外力来控制机器人的方法中，机器人在第一运行模式下，特别是连续地，根据表面被这样或者说按照这样的标准被控制：即，使机器人在特定于机器人的参照物与表面的特别是当前的接触点上，相比于跟随力的沿表面法线方向的法向分量，更强烈地试图跟随、特别是更强烈地跟随力的垂直于关于表面向外指向的法线的切向分量；特别是这样或者说按照这样的标准来控制机器人：即，使得机器人不试图跟随，至少基本上不试图跟随，特别是不跟随，力的法向分量。换句话说，机器人在第一运行模式下被控制为，(以便)跟随法向分量(略微地)少于跟随切向分量，在一种实施方式中则是完全不跟随法向分量。由此，在一种实施方式中可以减少从所接触的表面不期望地抬起，在一种实施方式中则是至少基本上避免了从所接触的表面不期望地抬起。在一种实施方式中，控制可以包括、特别可以是调节。在一种实施方式中，力也可以包括、特别可以是转矩。在一种实施方式中，机器人具有至少三个关节，特别是至少六个关节，在一种实施方式中为至少七个关节，特别是可被驱动的或被驱动的关节和/或转动关节，亦即，在一种实施方式中，机器人具有用于调节关节的驱动器，特别是电动的驱动器。由此，在一种实施方式中，可以有利地、特别是灵活地和/或精确地使用机器人。在一种实施方式中，特定于机器人的参照物是机器人的远端侧末端执行器。在一种实施方式中，外力是由操作员手动施加或者说实施在机器人上、在一种实施方式中是在机器人的特定于机器人的参照物上的外力，或者是由操作员手动施加的外力。在一种实施方式中，外力是作用在接触点上的力，其可以例如通过雅可比矩阵以已知的方式(虚拟地)变换或移动到那里。由此，在一种实施方式中，机器人可以被有利地手动引导，在一种实施方式中是被用于教导或者设定随后将要自动驶过的轨迹等。在一种实施方式中，在接触点上关于表面向外指向的法线(“表面法线”)垂直于在该接触点处的表面(上)的切向平面，并且指向远离该表面的方向或者说指向特定于机器人的参照物，该表面法线可以例如以已知的方式，利用微分几何方法，通过在接触点处的表面(上)的两个非共线切向矢量的相应定向的梯度或相应定向的叉积来确定，而梯度或叉积本身例如可以以已知的方式通过微分来确定。例如，如果表面或其轮廓是通过函数S(x,y,z)＝0以笛卡尔坐标x、y和z来表示，例如以x2+y2+z2＝0来表示一球面，则接触点(x,y,z)处的表面法线n是根据来确定，例如根据[x,y,z]T来确定。换句话说，在一种实施方式中，在第一运行模式下，相比于跟随外力的沿向外指向的表面法线方向的投影，机器人更强烈地跟随外力在接触点处的表面(上)的切向平面中的投影，或者试图这样做，或者为此而被(相应地)控制；在一种实施方式中，机器人至少基本上完全不跟随外力沿向外指向的表面法线方向的投影，或者试图这样做，或者为此被(相应地)控制。在一种实施方式中，机器人在第二运行模式下特别是连续地被这样或者说按照这样的标准被控制：即，相比于在第一运行模式下，机器人更强烈地试图跟随、特别是更强烈地跟随外力的法向分量；特别是被这样或者说按照这样的标准被控制：即，机器人不依赖于力的方向地试图跟随、特别是跟随力。换句话说，机器人在第二运行模式下被控制为，(以便)不依赖于方向地(略微地)跟随外力。由此，在一种实施方式中，可以在第二运行模式下有意的将特定于机器人的参照物从表面移开和/或有利地在空间中自由运动。在一种实施方式中，根据力的法向分量，从第一运行模式切换到第二运行模式；在一种实施方式中，如果法向分量的值超过预定的阈值，则从第一运行模式切换到第二运行模式。由此，在一种实施方式中，操作员可以简单地结束第一运行模式，特别是可以通过将特定于机器人的参照物足够猛烈地拉离表面的方式来使特定于机器人的参照物离开表面。附加地或替代地，还可以根据操作员输入，例如操作员操纵相应的物理或软件开关等，从第一运行模式切换到第二运行模式。在一种实施方式中，机器人在第一运行模式下被这样或者说按照这样的标准来控制：即，机器人试图以特定于机器人的参照物在表面上施加预定的反向于表面法线的力。换句话说，机器人在第一运行模式下被控制为，(以便)在表面上施加预定的反向于表面法线的力。由此，在一种实施方式中，特定于机器人的参照物可以通过控制技术被有利地固定在表面上和/或可以施加所期望的过程力例如用于加工表面。在一种实施方式中，根据所确定的在特定于机器人的参照物与表面之间的距离，特别是在低于预定的最小距离的情况下，切换到第一运行模式；在一种实施方式中则是在发生接触时切换到第一运行模式。由此，在一种实施方式中，操作员可以通过将特定于机器人的参照物充分拉近表面的方式来容易地启动第一运行模式。附加地或替代地，还可以根据操作员输入，例如操作员操纵相应的物理或软件开关等，来切换到第一运行模式。在一种实施方式中，借助于在特定于机器人的参照物上的传感器来确定外力。由此，在一种实施方式中，可以特别精确地确定外力。附加地或替代地，在一种实施方式中，特别是基于机器人的动态模型，借助于在机器人关节上的传感器来确定外力。由此，在一种实施方式中，可以省略在特定于机器人的参照物上的额外的传感器。在一种实施方式中，根据所确定的表面轮廓来确定表面法线，在一种实施方式中，该表面轮廓是借助于扫描、视觉系统等来确定。由此，在一种实施方式中，可以特别精确地确定表面法线。附加地或替代地，在一种实施方式中，根据预先给定的表面轮廓来确定表面法线，在一种实施方式中，该表面轮廓是基于CAD数据等预先给定。由此，在一种实施方式中，可以省略用于确定轮廓的时间成本和/或设备成本。在一种实施方式中，根据对特定于机器人的参照物的周围环境的检测来确定接触点，在一种实施方式中，该检测是借助于扫描、视觉系统等进行。由此，在一种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于根据施加在机器人(10)上的外部的力(F

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180119 DE 102018200864.71.一种用于根据施加在机器人(10)上的外部的力(Fex)来控制该机器人的方法，其中，在第一运行模式下，根据表面(21)控制(S50)所述机器人，使所述机器人在特定于机器人的参照物(11)与所述表面的接触点上，相比于所述力沿表面法线方向上的法向分量(Fn)，更强烈地试图跟随所述力的垂直于关于所述表面向外指向的法线(n)的切向分量(Ft)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一运行模式下控制所述机器人，使所述机器人不试图跟随所述力的法向分量。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二运行模式下控制所述机器人(S40)，使所述机器人相比于在所述第一运行模式下更强烈地跟随所述力的法向分量。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述力的法向分量从所述第一运行模式切换到所述第二运行模式(S20)，和/或在所述第二运行模式下控制所述机器人，使所述机器人独立于其方向地试图跟随所述力。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一运行模式下控制所述机器人，使所述机器人试图以所述特定于机器人的参照物在所述表面上施加预定的反向于所述表面法线的力。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所确定的在所述特定于机器人的参照物与所述表面之间的距离、特别是接触，和/或根据用户输入，切换到所述第一运行模式。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·夏尔玛，
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