在存在人类操作员的情况下控制机器人的方法技术

本公开提供了“在存在人类操作员的情况下控制机器人的方法”。一种用于人

【技术实现步骤摘要】
在存在人类操作员的情况下控制机器人的方法


[0001]本公开涉及基于由机器人和人类操作员执行的任务而控制具有人类操作员的制造环境中的机器人。

技术介绍

[0002]本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]工业机器人精于可重复且体力密集的任务(通常超出人类的能力)。能够以每秒几米的速度移动；机器人移动得越快，生产的益处就越大。通常，以这种高速操作的工业机器人被限制在有遮挡的区域中从而为人类提供保护。在一些实例中，人和机器人作为人-机器人协作操作的一部分一起工作，其中机器人执行自动化任务，而人对工件执行人类操作。为了抑制机器人与人之间的碰撞，通常会限制机器人的力量和速度。
[0004]人-机器人协作操作中的技术发展已经促成了交互式生产设施，所述交互式生产设施包括用于实现可重新配置的和更有效的布局的未遮挡的机器人。但是人-机器人协作操作就其本质而言需要不仅对机器人而且还对人进行精确监测以提供不间断的工作流程。
[0005]本公开解决了在生产环境中与人类操作员一起使用工业机器人的这些问题，以及工业机器人的其他问题。

技术实现思路

[0006]本部分提供对本公开的总体概述而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0007]本公开提供了一种用于人-机器人协作操作的系统。所述系统包括：多个传感器，所述多个传感器安置在整个工作空间中，其中所述多个传感器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器获取与人类将在工件上执行的人类操作相关的数据；机器人，所述机器人可操作以在所述工作空间内执行至少一个自动化任务；以及工作空间控制系统。所述工作空间控制系统包括：存储器，所述存储器存储对象分类库，所述对象分类库将多个预定义对象与一个或多个分类相关联；以及工作空间控制器。所述工作空间控制器被配置成作为动态工作空间模块操作，所述动态工作空间模块被配置成基于所述工作空间的静态标称模型和来自所述多个传感器的数据而生成所述工作空间的动态模型，其中所述动态工作空间模块被配置成基于所述动态模型和所述对象分类库而对提供在所述工作空间内的一个或多个对象进行分类。所述工作空间控制器还被配置成作为任务管理模块操作，所述任务管理模块被配置成基于与所述人类操作相关联的任务完成参数而验证所述人类操作的完成，其中所述任务管理模块被配置成基于以下项中的至少一者而确定是否满足所述任务完成参数：动态模型、来自所述多个传感器的数据以及由所述机器人执行的所述至少一个自动化任务。
[0008]在一种形式中，任务完成参数基于以下项中的至少一者：工件连接性特性，其中人类操作包括连接至少两个部件，并且所述任务管理模块被配置成基于所述至少两个部件之间的电气连接、机械连接或它们的组合而验证人类操作完成；工作空间视听特性，其中所述
任务管理模块被配置成基于所述工作空间的视觉检验、声学评估或它们的组合而验证所述人类操作完成；被人类用来执行所述人类操作的动力工具的工具操作验证，其中所述人类操作包括将用所述动力工具实行的机器操作，并且所述任务管理模块被配置成确定所述动力工具的机器操作是否满足有关人类操作的预定义工具标准；以及机器人触觉验证，其中作为所述至少一个自动化任务中的一个，所述机器人被配置成使用触觉传感器执行所述工件的触觉评估，并且所述任务管理模块被配置成将来自所述触觉传感器的数据与工件后的触觉阈值进行比较，以验证所述人类操作是否完成。
[0009]根据这种形式，多个传感器包括：相机，所述相机可操作以捕获工作空间的一个或多个图像；声学传感器，所述声学传感器可操作以检测工作空间内的声波；或它们的组合。并且，对于所述工作空间视听特性，任务管理模块被配置成将具有所述工件的所述工作空间的当前状态与工作状态进行比较，以验证所述人类操作是否完成，其中所述预定义的后期操作状态提供执行了人类操作之后的工作空间的状态，和/或利用指示所述人类操作期间生成的音频信号的标称音频信号分布曲线来分析指示检测到的声波的工作空间音频信号。
[0010]工作空间的预定义的后期操作状态可包括在执行了人类操作之后工件的物理外观，从指定区域移除组装部件和/或转移提供在工作空间内的组装部件。
[0011]在另一种形式中，至少一个图像传感器是红外相机，所述红外相机可操作以获取所述工作空间的热图像，并且对于工具操作验证，预定义的工具标准基于工作空间的在人类操作期间动力工具正在被操作的选定部分的标称热分布曲线。
[0012]在另一种形式中，任务管理模块可通信地联接到所述动力工具以获取指示由所述动力工具执行的所述机器操作的数据，其中指示所述机器操作的所述数据包括以下项中的至少一者：动力工具的转矩、提供给动力工具的电力、动力工具的卡盘的接触状态以及所述动力工具的手柄的接触状态。
[0013]在另一种形式中，工作空间控制器还被配置成作为自适应机器人控制模块操作，所述自适应机器人控制模块被配置成基于所述工作空间的动态模型与静态标称模型的比较而操作所述机器人，其中所述自适应机器人控制模块被配置成基于预测模型而确定提供在所述动态模型中的动态对象的可能轨迹，其中所述预测模型确定所述工作空间内的动态对象的可能轨迹，并基于所述动态对象的所述可能轨迹以及所述机器人的未来位置而调整至少一个机器人参数。
[0014]在这种形式中，自适应机器人控制模块被配置成在任务管理模块验证人类操作的完成之后控制机器人的后续移动。
[0015]在另一种形式中，对象分类库将多个预定义对象与以下分类中的一个相关联：机器人、人类、可移动对象或固定对象。
[0016]在另一种形式中，机器人是未遮挡的。
[0017]在另一种形式中，所述系统还包括多个机器人，其中第一机器人可操作以作为第一自动化任务移动工件，并且第二机器人可操作以作为第二自动化任务检验工件，并且任务管理模块被配置成基于所述第二自动化任务而确定所述人类操作是否完成。
[0018]本公开还提供了一种方法，所述方法包括：使机器人在工作空间内执行至少一个自动化任务；基于工作空间的静态标称模型和来自安置在整个工作空间中的多个传感器的
数据而生成工作空间的动态模型，其中所述多个传感器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器获取与人类将在工件上执行的人类操作相关的数据；基于所述动态模型和所述人类操作而控制所述机器人的操作；以及基于与所述人类操作相关联的任务完成参数并且基于所述动态模型、来自所述多个传感器的所述数据、由所述机器人执行的所述至少一个自动化任务或它们的组合而验证人类操作的完成。
[0019]在一种形式中，所述任务完成参数基于以下项中的至少一者：工件连接性特性、工作空间视听特性、由人类用来执行所述人类操作的动力工具的工具操作验证以及机器人触觉验证。在这种形式中，所述方法还包括：对于工件的工件连接性特性，确定将在人类操作期间连接的至少两个部件是否在所述至少两个部件之间形成电气连接、机械连接或它们的组合；对于工作空间的视觉特性，将具有工件的工作空间的当前状态与预定义的后期操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于人-机器人协作操作的系统，所述系统包括：多个传感器，所述多个传感器安置在整个工作空间中，其中所述多个传感器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器获取与人类将在工件上执行的人类操作相关的数据；机器人，所述机器人能够操作以在所述工作空间内执行至少一个自动化任务；以及工作空间控制系统，所述工作空间控制系统包括：存储器，所述存储器存储对象分类库，所述对象分类库将多个预定义对象与一个或多个分类相关联；以及工作空间控制器，所述工作空间控制器被配置成作为以下项进行操作：动态工作空间模块，所述动态工作空间模块被配置成基于所述工作空间的静态标称模型和来自所述多个传感器的数据而生成所述工作空间的动态模型，其中所述动态工作空间模块被配置成基于所述动态模型和所述对象分类库而对提供在所述工作空间内的一个或多个对象进行分类，以及任务管理模块，所述任务管理模块被配置成基于与所述人类操作相关联的任务完成参数而验证所述人类操作的完成，其中所述任务管理模块被配置成基于以下项中的至少一者而确定是否满足所述任务完成参数：所述动态模型、来自所述多个传感器的所述数据以及由所述机器人执行的所述至少一个自动化任务。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述工作空间控制器还被配置成作为以下项进行操作：自适应机器人控制模块，所述自适应机器人控制模块被配置成基于所述工作空间的所述动态模型与所述静态标称模型的比较而操作所述机器人，其中所述自适应机器人控制模块被配置成基于预测模型而确定提供在所述动态模型中的动态对象的可能轨迹，其中所述预测模型确定所述工作空间内的动态对象的可能轨迹，并基于所述动态对象的所述可能轨迹以及所述机器人的未来位置而调整至少一个机器人参数。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述自适应机器人控制模块被配置成在所述任务管理模块验证所述人类操作的完成之后控制所述机器人的后续移动。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述对象分类库将所述多个预定义对象与以下分类中的一个相关联：机器人、人类、可移动对象或固定对象。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述机器人是未遮挡的。6.根据权利要求1所述的系统，其还包括多个机器人，其中第一机器人能够操作以作为第一自动化任务移动所述工件，并且第二机器人能够操作以作为第二自动化任务检验所述工件，并且所述任务管理模块被配置成基于所述第二自动化任务而确定所述人类操作是否完成。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的系统，其中所述任务完成参数基于以下项中的至少一者：工件连接性特性，其中所述人类操作包括连接至少两个部件，并且所述任务管理模块被配置成基于所述至少两个部件之间的电气连接、机械连接或它们的组合而验证所述人类操作完成，工作空间视听特性，其中所述任务管理模块被配置成基于所述工作空间的视觉检验、声学评估或它们的组合而验证所述人类操作完成，
被所述人类用来执行所述人类操作的动力工具的工具操作验证，其中所述人类操作包括将用所述动力工具实行的机器操作，并且所述任务管理模块被配置成确定所述动力工具的所述机器操作是否满足有关所述人类操作的预定义工具标准，以及机器人触觉验证，其中作为所述至少一个自动化任务中的一个，所述机器人被配置成使用触觉传感器执行所述工件的触觉评估，并且所述任务管理模块被配置成将来自所述触觉传感器的数据与后期工件触觉阈值进行比较，以验证所述人类操作是否完成。8.根据权利要求7所述的系统，其中：所述多个传感器包括：相机，所述相机能够操作以捕获所述工作空间的一个或多个图像；声学传感器，所述声学传感器能够操作以检测所述工作空间内的声波；或它们的组合，并且对于所述工作空间视听特性，所述任务管理模块被配置成执行以下项中的至少一者：将具有所述工件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：