[發明專利]分級的機器人控制系統和用多個操縱器對選擇的物體自由度進行控制的方法

有效

• 申請號: 201010170221.5
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101947787A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: M·E·阿布達拉;R·J·小普拉特;C·W·萬普勒二世
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司;美國宇航局
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;曹若

1.一種機器人系統，包括：

具有多個操縱器的機器人，所述多個操縱器共同適于在主要任務執行期間使用多種抓握類型中的一種來抓握物體；和

電連接至所述機器人的控制器，所述控制器適于在所述主要任務執行期間使用多任務控制分級結構來控制所述多個操縱器；

其中，所述控制器響應于輸入信號自動地將所述機器人系統的內力參數化，以便用于所述多種抓握類型中的每一種，所述主要任務被限定在控制的物體級，具有僅選擇所述物體所有可用自由度的子組的能力。

2.如權利要求1所述的機器人系統，其中，所述機器人是至少具有42個自由度的類人機器人。

3.如權利要求1所述的機器人系統，其中，所述主要任務在所述控制的物體級的限定包括使用“閉鏈”Jacobian變換和“閉鏈”抓握矩陣中的至少一個。

4.如權利要求1所述的機器人系統，其中，所述多任務控制分級結構利用了在所述控制的物體級的零空間中操作的阻抗關系。

5.如權利要求1所述的機器人系統，其中，所述控制器適于在所述機器人的協同抓握中使用所述多個操縱器中的至少一些來僅控制所述物體所有可用自由度的子組。

6.如權利要求5所述的機器人系統，其中，所述控制器還適于在所述控制的物體級執行所述零空間中的次級任務，所述零空間包括所述物體的至少一個自由的自由度。

7.一種用于機器人系統的控制器，所述機器人系統包括至少一個機器人，每個機器人均具有適于在主要任務執行期間抓握物體的至少一個操縱器，所述控制器包括：

電連接至所述至少一個機器人的主機；和

能夠由所述主機執行的算法，所述算法適于使用多任務控制分級結構來控制所述至少一個機器人的所述至少一個操縱器；

其中，所述算法的執行響應于輸入信號自動地將所述機器人系統的內力參數化，以便用于所述至少一個機器人的多種抓握類型中的每一種，所述主要任務被限定在物體級，具有僅選擇所述物體所有可用自由度的子組的能力。

8.如權利要求7所述的控制器，其中，所述至少一個機器人包括具有至少42個自由度的類人機器人。

9.如權利要求7所述的控制器，其中，所述控制器適于在所述至少一個機器人的協同抓握中使用所述多個操縱器中的至少一些來僅控制所述物體所有自由度的子組，同時在所述控制的物體級執行所述零空間中的次級任務，所述零空間包括所述物體的至少一個自由的自由度。

10.一種用于控制機器人系統的方法，所述機器人系統具有包含多個操縱器的機器人和電連接至所述機器人的控制器，所述多個操縱器共同適于在主要任務執行期間使用多種抓握類型中的一種來抓握物體，所述控制器適于在所述主要任務的執行期間控制所述多個操縱器，所述方法包括：

經由所述控制器的主機接收輸入信號；

使用所述主機并經由多任務控制分級結構處理所述輸入信號，從而在所述主要任務執行期間控制所述多個操縱器；

其中，處理所述輸入信號包括：

將所述主要任務限定在所述控制的物體級；和

響應于所述輸入信號自動將所述機器人系統的內力參數化，以便用于所述多種抓握類型中的每一種。