【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及机器人控制领域，并且更特别地涉及用于使用手势控制和视觉惯性里程表来教导机器人系统的改进技术。
技术介绍
1、机器人已经成为当代工业自动化不可或缺的工具。机器人系统可以包括一个或更多个机器人臂，所述机器人臂通常呈能够利用人类监督和控制来执行物理任务的机械臂的形式。然而，教导机器人手臂执行任务是具有挑战性的，并且机器人专家通常必须针对每个任务来对机器人臂明确地进行编程。为了使对机器人臂的教导变得更容易，已经开发了诸如手势控制的方法，其使得操作者能够以更直观且用户友好的方式来教导机器人臂。
2、在计算机视觉领域中，已经开发了关于由计算机解释手势的技术作为人机交互的各方面的基础。手势识别的一个目的是识别特定的手势并将与单个手势有关的信息传达给机器人臂。基于此，可以将关于动作的执行的特定命令给到机器人臂，以在操作者与机器人臂之间建立有效的通信渠道，这不依赖于诸如键盘和鼠标的传统输入装置。
3、例如，题为“remote control robot system”的us10,835,333b2公开了使得操作者能够使用身体姿势、手势或发声来控制机器人系统的机器人臂的系统。除了姿势控制系统之外，机器人系统还可以配备有附接至机器人臂的端部执行器的摄像装置。该附加的摄像装置背后的动机在于：可以将捕获的图像输出在监视器上，使得操作者能够在远程控制机器人臂的同时在监视器上检查工作情况。
4、题为“tele-operation system and control method thereof”的us 9
5、如所提及的，手势控制不仅能够用于直接控制机器人臂，还能够用于教导机器人，即，操作者可以执行期望的移动或工作任务，而机器人臂可以自然且直观地从操作者学习移动轨迹和任务执行。然后，机器人能够自主地重复所学习的任务。
6、例如，题为“teaching device and method for robotic arm”的tw i530375 b及其同族成员us 2015/217450 a1公开了用于机器人臂的教导装置及方法。教导装置包括机器人臂、控制装置和姿势识别模块。姿势识别模块检测控制姿势信号并将检测到的控制姿势信号发送至控制装置。控制装置进而教导机器人臂移动。
7、然而，本申请的专利技术人发现使用手势控制来教导机器人具有其局限性。一个原因在于，在教导处理期间，操作者的感知有时受到限制，使得操作者可能无法向机器人臂教导最可靠和有效的轨迹。在监视器上显示关于机器人的周围的信息以供操作者观察的上述系统可以在一定程度上改善这种情况。然而，上述系统仍然需要操作者在专注于机器人臂和通过手势的方式进行机器人臂控制与观察监视器以检查机器人的周围之间不断地来回切换。
8、此外，尽管操作者通常拥有足够程度的关于任务执行的领域知识，但他们可能仍然无法适当地教导机器人臂轨迹。例如，由于感知限制或其他原因，由操作者教导的轨迹可能不是针对手头任务的最有效移动路径。
9、因此，本专利技术根本的一个问题是提供用于使用引起机器人系统的特别安全且有效的操作的手势控制来教导机器人系统的方法和系统，从而至少部分地克服现有技术的缺点。
技术实现思路
1、这个问题一方面由教导机器人系统的计算机实现方法来解决。该方法可以包括：通过机器人系统的第一传感器系统来检测操作者的手势，并且使机器人系统的机器人臂根据操作者的手势移动。
2、因此，本专利技术的该方面提供了一种通过手势对机器人臂进行的远程控制教导技术，这例如在存在安全问题时特别有用。这使得操作者能够以非接触并且非常自然的方式来教导机器人臂。例如，操作者可以通过使用不同的手势来限定机器人臂起始位置、移动轨迹、结束位置和/或针对特定任务周期的各种执行。
3、然而，由于在相距一定距离处使用手势教导机器人时通常涉及的上述感知限制，操作者可能无法完全意识到某些障碍物，并且如果机器人臂跟随手势移动，则该机器人臂可能撞击这些障碍物。在现有技术中，限定无碰撞路径的负担完全留给了操作者，并且现有技术中通常遵循的方法是通过在对机器人的控制期间在监视器上显示关于机器人的周围的信息以供操作者进行探查来尝试帮助操作者实现限定无碰撞路径。这符合工业机器人行业中的当前趋势，该当前趋势为借助于更多信息例如利用增强现实的帮助来提高人类操作者的能力。这种方法背后的基本原理在于：在现有技术中，被广泛接收的原则是人类操作者应当始终是最终控制实例。
4、本专利技术与这种已知思维模式背离之处在于，优选地在教导处理期间，该方法可以包括：通过机器人系统的第二传感器系统来检测机器人臂与障碍物的即将发生的碰撞，并且该方法还可以包括：使机器人臂沿障碍物周围的无碰撞路径的至少一部分移动。
5、与现有技术不同，本专利技术方法的以上提及的方面不仅在监视器上被动地显示与机器人周围有关的信息以供操作者进行二次检查，而且有利地将手势控制和视觉惯性里程表(vio)进行组合以教导改进的机器人臂轨迹。vio是指通常通过使用惯性测量单元(imu)和/或单目摄像装置来在未知环境中对对象进行定位。使用vio，可以实时收集关于机器人臂的周围环境的信息，使得可以由机器人系统自主地优化轨迹。
6、特别地，使用vio，使得机器人臂能够自动地和/或自主地偏离由操作者规定的路径，并且替代地循着无碰撞路径而不管操作者的控制。在现有技术中已知的基于人类操作者在每个时间点处都具有完全控制的基本原理的手势控制技术中，对于操作者的控制的这种“不服从”可能显得非常不常见并且违反直觉。然而，专利技术人已经意识到，这样做有利地解决了以上提及的问题，并使得机器人系统能够学习经优化且安全的路径，同时一旦操作者意识到益处则他们的接受度仍然较高，所述益处即最终获得无碰撞路径而不管操作者的次于最佳的教导。
7、在本专利技术的一方面中，使机器人臂沿障碍物周围的无碰撞路径的至少一部分移动可以包括：使机器人臂在与障碍物碰撞之前在预定安全距离处停下。如果机器人臂已经根据操作者的手势大体上在竖直方向上移动，则该方法可以包括使机器人臂大体上在水平方向上移动，直至根据操作者的手势的路径不再包括即将发生的碰撞。如果机器人臂已经根据操作者的手势大体上在水平方向上移动，则该方法可以包括使机器人臂大体上在竖直方向上移动，直至根据操作者的手势的路径不再包括即将发生的碰撞。在任意情况下，该方法还可以包括使机器人臂根据操作者的手势继续移动。因此，可以相对容易但有效地避开由操作者所预期的路径中的障碍物。
8、在本专利技术的另一方面中，该方法可以包括基于无碰撞路径和/或与通过第二传感器系统检测到的机器人系统的环境有关的信息来确定机器人臂的优化路径。优化路径可以被优化成：在无本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种教导机器人系统的计算机实现的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述机器人臂(101)沿所述障碍物(105)周围的所述无碰撞路径(106)的至少一部分移动包括：
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述优化路径(107)被优化成：在无碰撞的同时使周期时间最小化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
8.根据前述权利要求7所述的方法，还包括：
9.一种包括用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的装置的设备。
10.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种教导机器人系统的计算机实现的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述机器人臂(101)沿所述障碍物(105)周围的所述无碰撞路径(106)的至少一部分移动包括：
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述优化路径(107)被优化成：在无碰撞的同时使周期时间最小化。
5.根据前述权利要求中任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨更，外扬·陈，布恩·萧·韩，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：
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