用于编辑和控制移动机器人的行为的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于编辑和控制移动机器人的动作的系统和方法。它特别允许根据事件逻辑和根据时间逻辑来创建和修改行为和运动，后者控制事件逻辑并且因此允许不同机器人子组件的行为和运动的同步。为此，以行为和运动层来组织该系统，该行为和运动层包括动作序列和时间线。可以以通过传送信息的信号互连的框来编程动作。以分层结构来组织框，其最低级包括可以被虚拟机器人和在适当时被物理机器人解释的脚本，虚拟机器人模拟命令的执行。也可以通过运动屏幕来图形地控制机器人的运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及机器人编程系统的领域。更具体地，它应用于基于有关节的肢或使用它们来走动的机器人(尤其是人或动物形状的机器人)的行为和运动的编辑和控制。
技术介绍
当机器人具有下述特定人外观属性时运动可以被认为是类人机头，躯干、两臂、 两手、两腿、两脚等。然而，类人机器人可能或多或少地复杂。它的肢可能具有更多或更少数量的关节。它可以静态地和动态地控制其本身的平衡，并且可能在三个维度上基于两肢行走。它可以从环境采集信号(“听”、“看”、“触摸”、“感测”等)，并且根据或多或少复杂的行为来进行反应，并且通过语音或通过手势与其他机器人或人交互。为了最佳地利用这些能力，仍然需要向机器人的计算机控制单元提供用于所述行为的命令。一些机器人可以独立地提取执行与它们的使用简档(profile)对应的行为所需的命令。然而，仍然需要用户能够介入以创建新的行为和运动。编程所需命令的第一种方式是使得它们根据预定的时序来运行。这种编程逻辑提供了机器人的行为在时间上可预测的优点行为的系列具有在可预测的时间发生的起点和终点。例如参见由美国专利6，718，231公开的用于编辑和时间编程机器人的行为的方法。然而，这种逻辑在下述情况下受到限制机器人与其环境的交互既是不可避免的(在路径上遇到障碍)又是期望的(机器人对环境或其用户的要求作出反应)，这些事件中断了预编程的行为序列的进展。这是为什么基于状态机理论的事件类型的另一种编程逻辑已经用于类人机器人以及工业机器人在该编程逻辑中，链路连接行为，在链中的第二事件取决于第一事件的输出。这个逻辑使得有可能控制与环境的交互。例如参见由美国专利6，470，235公开的用于编辑和事件编程机器人的方法。然而，这个逻辑呈现了缺点直到预期的事件已经发生才能中断行为的预编程的序列。简化的示例将使得容易理解这个困难用户想要机器人从第一位置走向它必须在确定的时刻到达的第二位置。在其路径中，它可能必须执行取决于与环境的交互的动作(向它遇到的另一个机器人说“你好”、收集物体等)。不受时间限制的纯事件编程不能解决这个问题。通过日本专利申请JP2002/120174公开了并置该事件和时间编程逻辑二者的方法。然而，在所述方法中，编程者必须介入这两个编程块之一，以使得它们兼容。该方法因此未解决在没有编程者的介入的情况下使得事件和时间编程逻辑二者兼容所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术提供下述方式来解决这个问题提供一种用于编辑和编程机器人的行为的系统和方法，其在不需要编程者在每一个事件上介入的情况下将时间和事件编程逻辑二者结合起来。为此，本专利技术公开了一种使得用户能够编辑和控制移动机器人的至少一个动作的方法，所述至少一个动作属于行为类型和运动类型的一组动作，并且属于至少一个主动作帧(action frame)，其中，所述主动作帧连接到选自一组先前事件和后续事件的至少一个事件，并且根据由时间线(timeline)限定的时间约束来进行。有益的是，所述主动作帧属于至少一个动作层。有益的是，所述动作层属于控制框(box)。 有益的是，所述主动作帧是行为类型的，并且被分解为基本行为，所述基本行为中的每一个由至少一个控制框定义，所述控制框在至少一个流程图内互连。有益的是，至少两个行为主帧根据相同的时间线来进行，并且每一个包括连接到所述第二行为主帧的至少一个控制框的所述第一行为主帧的至少一个控制框。有益的是，至少一个控制框包括至少一个第二控制框。有益的是，所述第二控制框使得所述用户能够设置高级控制框的操作参数。有益的是，所述控制框包括可以直接由机器人解释的脚本，所述程序可直接由用户修改。有益的是，所述控制框包括至少一个输入和至少一个输出。有益的是，至少一个第一控制框的至少一个输出通过用于传送表示事件的信号的连接器而链接到至少一个第二控制框的至少一个输入。有益的是，所述移动机器人包括头和至多四个肢。有益的是，所述动作是选自至少包括头和至多四个肢的一组部件的、并且被至少一个电机的旋转限定的机器人的至少一部件的运动。有益的是，所述至少一个电机的所述至少一个旋转由所述用户对于位于运动屏幕上的光标的动作来定义，该动作表示要被设置进行运动的所述机器人的所述部件。本专利技术还公开了一种计算机程序，用于实现用于编辑和控制移动机器人的动作的方法；以及公开了一种编辑和控制系统，其包括所述程序和能够从所述编辑和控制系统接收指令的机器人。本专利技术还提供了允许对由所述机器人执行的命令进行用户友好的编辑的优点，所述机器人允许使用预编程的行为和运动控制框。以分层结构来组织所述框，该分层结构使得有可能将复杂行为分解为基本行为。可以用能够直接由机器人解释的脚本语言来编程所述基本行为。以模块来组织所述脚本，所述模块使用通用数据结构并且因此彼此独立。用户可以在分层行为树的所有层介入。用户也可以在树的一个分支的行为和属于树的另一个分支的其他行为之间建立交互。他或她也可以在机器人的基本运动层介入，所述机器人的基本运动层确定给定的行为。此外，所述系统与多个开发环境(语言，特别是诸如Python、 URBI ；Windows XP, Mac OS、UNIX 等)兼容。附图说明通过下面的多个示例性实施例的说明以及附图，将更好地理解本专利技术，并且其各种特征和优点将变得清楚，在附图中图1是在本专利技术的一个实施例中的用于编辑和编程机器人的行为的功能架构的图；图2是在本专利技术的一个实施例中的用于编辑和编程机器人的行为的系统的主屏幕的视图；图3是在本专利技术的一个实施例中的使得用户能够编辑机器人的行为和运动层的屏幕的视图；图4 是示出在本专利技术的一个实施例中的连接来用于编辑和编程要由机器人执行的行为主帧的行为控制框的屏幕的视图；图5是在本专利技术的一个实施例中的用于编辑和编程机器人的行为的系统的控制框的架构的功能流程图；图6是示出在本专利技术的一个实施例中的、在连接来用于编辑和编程要由机器人执行的行为主帧的行为控制框之间的不同类型的连接的视图；图7是示出在本专利技术的一个实施例中的通过在虚拟机器人的电机的图形表示上的直接动作来进行示例性编程的视图；图8a和8b是说明在本专利技术的一个实施例中的在所分配的时间中不可能执行的机器人的运动的示例的两个屏幕的视图；图9a、9b和9c是说明在本专利技术的一个实施例中的编辑和控制机器人的行为的复杂示例的屏幕的视图；图10a、IOb和IOc是说明在本专利技术的一个实施例中的编辑和控制与帧时间轴或时间线同步的机器人的行为序列的示例的屏幕的视图；图11说明在本专利技术的一个实施例中的允许机器人的行为的执行的直接编程的示例性脚本。具体实施例方式图1是在本专利技术的一个实施例中的用于编辑和编程机器人的行为的功能架构的图。由本专利技术的方法和系统控制的机器人可以是类人机器人，该类人机器人具有头、 躯干和四肢，每一个部件被关节连接，每一个关节被一个或多个电机控制。本专利技术使得系统的用户能够通过下述方式来控制这样的机器人建立行为，该行为是在虚拟机器人上模拟的，并且在通过有线或无线链路连接到系统的真实机器人上被执行。它涉及在为了该目的而编程的计算机的屏幕上观看、模拟和引起要执行的行为 (诸如行走——直向前、向右或向左走η步；“你好”——手臂之一在头上方的运动；语音等)和(头的、肢的部分的、给定角度的)运动。附图说明由具有时间维度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·迈索尼耶，J·蒙索，
申请(专利权)人：奥尔德巴伦机器人公司，
类型：发明
国别省市：