[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)防撞機(jī)制的機(jī)器人裝置和相關(guān)聯(lián)的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080040998.8
• 申請(qǐng)日: 2010-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN102523737A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·M·博切爾;D·R·海德曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈里公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 卜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及用于機(jī)器人操縱器的防撞和相關(guān)方法。

背景技術(shù)

機(jī)器人系統(tǒng)在諸如制造的領(lǐng)域中是很常見的。事實(shí)上，制造廠通常利用包括許多機(jī)器人操縱器的機(jī)器人系統(tǒng)來執(zhí)行各種任務(wù)。為了避免對(duì)機(jī)器人操縱器的損壞，根據(jù)防撞機(jī)制控制機(jī)器人操縱器是有幫助的。就這點(diǎn)而論，開發(fā)了用于機(jī)器人系統(tǒng)的各種防撞機(jī)制。

一些防撞機(jī)制通過將每個(gè)機(jī)器人操縱器約束到預(yù)規(guī)劃的無碰撞路徑來工作。例如，一個(gè)這樣的防撞機(jī)制在Otera等人的美國(guó)專利No.5,204,942中被公開。這樣的防撞機(jī)制通常需要重新編程以適應(yīng)對(duì)于機(jī)器人操縱器的預(yù)規(guī)劃路徑進(jìn)行的每一個(gè)改變。在被常規(guī)地改動(dòng)和更新的制造過程中，由于需要重復(fù)對(duì)Otera等人的防撞系統(tǒng)的重新編程，所以該防撞系統(tǒng)可能是不便的。

其它防撞機(jī)制可對(duì)工作空間進(jìn)行建模并且將該工作空間分割為不同的區(qū)段?？山鼓承C(jī)器人操縱器進(jìn)入某些區(qū)段，或者可一次僅允許一個(gè)機(jī)器人操縱器進(jìn)入給定區(qū)段中。Pollack等人的美國(guó)專利No.5,150,452公開了這樣的用于機(jī)器人系統(tǒng)的防撞機(jī)制。該機(jī)器人系統(tǒng)包括存儲(chǔ)工作空間的模型的控制器，該工作空間的模型被分割為占用網(wǎng)格。該控制器控制機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人操縱器，以使得在給定的時(shí)間僅一個(gè)機(jī)器人操縱器可占據(jù)所述占用網(wǎng)格的一個(gè)單元。該防撞系統(tǒng)可降低制造廠的效率，特別是當(dāng)存在各種大小不同的機(jī)器人操縱器并且占用網(wǎng)格的單元大小被調(diào)整尺寸為配合最大的機(jī)器人操縱器時(shí)。此外，因?yàn)樵摍C(jī)器人系統(tǒng)基于工作空間的模型操作，所以對(duì)于工作空間的任何改變可能需要該模型的更新，這可能是耗時(shí)的。

用于機(jī)器人系統(tǒng)的防撞機(jī)制的其它嘗試包括主動(dòng)地尋找機(jī)器人操縱器之間的潛在碰撞的控制器。例如，Stark的美國(guó)專利No.4,578,757公開了一種用于機(jī)器人系統(tǒng)的防撞機(jī)制，該防撞機(jī)制將系統(tǒng)的每個(gè)機(jī)器人操縱器建模為許多重疊球體。當(dāng)機(jī)器人操縱器沿著預(yù)規(guī)劃路徑移動(dòng)時(shí)，控制器計(jì)算鄰近的機(jī)器人操縱器的每個(gè)球體之間的距離。這些計(jì)算的距離指示兩個(gè)相鄰機(jī)器人操縱器之間的碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)碰撞風(fēng)險(xiǎn)超過閾值量時(shí)，機(jī)器人操縱器中的至少一個(gè)可以隨著它沿著它的預(yù)規(guī)劃路徑行進(jìn)而減速，或者甚至完全停止。然而，由于機(jī)器人操縱器的停止和制造過程中的相關(guān)聯(lián)的延遲，這樣的防撞機(jī)制可降低利用機(jī)器人系統(tǒng)的制造廠的效率。

如所說明的，這些現(xiàn)有方法可致使利用它們的相應(yīng)機(jī)器人系統(tǒng)的制造過程低效。而且，利用這些現(xiàn)有方法的機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)于適應(yīng)新應(yīng)用或者增加附加的機(jī)器人操縱器而言可能是困難的和/或高成本的。就這點(diǎn)而論，防撞機(jī)制領(lǐng)域中的進(jìn)一步進(jìn)步可能是所希望的。

發(fā)明內(nèi)容

因此，鑒于前述背景，本發(fā)明的目的是提供一種更有效率的用于機(jī)器人裝置的防撞機(jī)制。

根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過下述機(jī)器人操縱器來提供，所述機(jī)器人操縱器檢測(cè)與另一個(gè)機(jī)器人操縱器的潛在碰撞，并且基于潛在碰撞的檢測(cè)在躲避路徑上移動(dòng)。更具體地講，所述機(jī)器人裝置可包括第一機(jī)器人操縱器和第一控制器，所述第一控制器被構(gòu)造為控制第一機(jī)器人操縱器沿著第一預(yù)規(guī)劃實(shí)際路徑移動(dòng)。另外，所述機(jī)器人裝置可包括第二機(jī)器人操縱器和第二控制器，所述第二控制器被構(gòu)造為控制第二機(jī)器人操縱器的移動(dòng)以沿著第二預(yù)規(guī)劃預(yù)期路徑移動(dòng)。在沒有第一預(yù)規(guī)劃實(shí)際路徑的先驗(yàn)知識(shí)的情況下，基于確定與第一機(jī)器人操縱器的潛在碰撞，第二機(jī)器人操縱器偏離第二預(yù)規(guī)劃預(yù)期路徑，以在離開第一預(yù)規(guī)劃實(shí)際路徑的躲避路徑上移動(dòng)。

該防撞機(jī)制有利地使得可在無需對(duì)第二預(yù)規(guī)劃預(yù)期路徑重新編程的情況下對(duì)第一機(jī)器人操縱器的第一預(yù)規(guī)劃實(shí)際路徑重新編程。這可縮短使機(jī)器人裝置適應(yīng)新應(yīng)用所花費(fèi)的時(shí)間。

第一控制器可產(chǎn)生用于第一機(jī)器人操縱器的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二控制器可基于第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)來確定潛在碰撞。另外或者可替換地，第一機(jī)器人操縱器可包括至少一個(gè)關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)傳感器，所述關(guān)節(jié)傳感器與所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)和第一控制器合作確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的定位。第二控制器可基于第一機(jī)器人裝置的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的定位來確定潛在碰撞。這可使得可以更加準(zhǔn)確并且使用比通過使用圖像傳感器的處理能力少的處理能力來確定潛在碰撞。當(dāng)然，在一些實(shí)施例中，第二控制器還可基于圖像傳感器或關(guān)節(jié)位置傳感器來確定潛在碰撞。

第二控制器可重復(fù)地確定第二機(jī)器人操縱器與第一機(jī)器人操縱器之間的距離，并且可將該距離與閾值距離進(jìn)行比較，從而確定潛在碰撞。另外，第二控制器還可重復(fù)地確定第二機(jī)器人操縱器與第一機(jī)器人操縱器之間的行近速率，并且第二控制器還可基于行近速率來確定潛在碰撞。