[發明專利]用于確定機器人臂的可能的位置的方法

有效

• 申請號: 201310179903.6
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103419190B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·朔伊雷爾;烏韋·E·齊默爾曼;S·沙馬
• 申請（專利權）人: 庫卡實驗儀器有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 時永紅,黃艷

技術領域

本發明涉及一種用于確定機器人臂的可能的位置的方法。

背景技術

專利文獻US5550953公開了一種移動機器人和一種用于運行該移動機器人的方法。該移動機器人包括機器人臂和承載車輛，其中，機器人臂具有多個可彼此相對運動的節肢，并且機器人臂被固定在承載車輛上。機器人臂的位置例如可以通過承載車輛改變。

發明內容

本發明的目的在于提出一種改進的方法，用于確定機器人臂的可能的位置。

本發明的目的通過一種用于確定機器人的機器人臂的可能的位置的方法實現，在此，機器人臂包括支架、多個依次設置且關于軸可彼此相對運動的節肢和用于使節肢運動的驅動器，該方法具有以下步驟：

設定與機器人臂或固定在機器人臂上的末端執行器相對應的工具中心點在空間中的目標位置和目標方向，該工具中心點對應于具有極坐標的參考坐標系，

確定機器人臂的支架的基于機器人臂的幾何形狀而在空間中以及在參考坐標系的極坐標中的潛在的可能的位置，從而使工具中心點能夠處于設定的目標位置和目標方向上。

借助于根據本發明的方法，可以例如在機器人室的內部找到或規劃機器人臂的例如可能的安裝地點或安裝位置。為此，根據本發明確定機器人臂或固定在機器人臂上的末端執行器的工具中心點的目標位置和目標方向，即目標地點或目標姿勢。然后通過對應于工具中心點的參考坐標系在平面（2D）中的位置的極坐標或在空間（例如在三軸門座中）中的位置的球坐標，確定支架的潛在的可能位置，例如機器人臂的潛在的可能安裝地點。

機器人臂的潛在的可能位置特別是位于球體內部，球體的中心點是在其目標位置上的工具中心點。優選極坐標是球坐標。

工具中心點的目標位置和目標方向可以首先以靜態世界坐標系的坐標來設定。

一般情況下，機器人臂不能被放置在所有潛在的可能位置上。在根據本發明方法的一種實施方式中，該方法還具有以下步驟：

根據所確定的潛在的可能位置和至少一個限定支架的潛在可能位置的邊界條件，確定機器人臂的支架的可能位置。該可能位置例如是描述潛在可能位置的球體內部與至少一個限定邊界條件的交集。

用于限定支架的潛在的可能位置的邊界條件例如是機器人臂的支架可能被固定在其上或其上方的區域。例如，該區域例如是機器人室的地板，機器人臂通過其支架固定在地板上。

機器人還可以包括至少一個線性軸，機器人臂的支架可以通過該線性軸線性運動。限定支架的潛在的可能位置的邊界條件可以通過線性軸的一個或多個擴展獲得。因此，例如可以在例如機器人室中更好地規劃具有線性軸的機器人臂的安裝。例如可以借助于所謂的門座實現多個線性軸，該門座例如被固定在天花板上。機器人臂通過其支架固定在門座上。借助于該門座特別是可以使機器人臂的支架沿著天花板關于兩個線性軸行進。附加的還可以這樣實現門座：使機器人臂也可以與其支架一起沿著垂直于天花板取向的線性軸上下運動。

機器人還可以被設計為移動機器人，其具有移動承載裝置，該移動承載裝置具有用于使其運動的驅動器，機器人臂通過支架固定在該承載裝置上。限定支架的潛在的可能位置的邊界條件例如描述了承載裝置的可能的位置或地點。

優選將移動承載裝置設計為具有車輪的承載車輛，在此，移動承載裝置的驅動器設計用于使車輪運動。根據本發明的移動機器人也可以被設計為類人機器人，并將其移動承載裝置設計為機器人腿。

在常規的移動機器人中，整個系統的特定平臺的運動冗余通過世界坐標系的坐標在2D平面上實現。

優選將承載車輛設計為可全向移動的承載車輛（完整平臺（holonome?Plattform）。因此，優選將承載車輛的車輪設計為全向輪。全向輪的一個例子是為本領域技術人員所公知的Mecanum輪。這種全向輪可以使得根據本發明的移動機器人或其承載車輛能夠在空間中自由運動。因此，這種承載車輛不僅可以向前、向后或側向運動，而且還可以例如圍繞垂直取向的軸轉動。

在根據本發明方法的另一種變形中，該方法另外還包括：基于參考坐標系的極坐標以靜態世界坐標系的坐標確定支架的潛在的可能位置。

根據本發明的方法具有以下優點：

可以給出關于零空間解的有目的的迭代，因為可以返回用于冗余的解區間

在考慮待執行的任務時，可以找到用于在機器人室中安裝機器人臂的解，即工具中心點的目標地點。相應地還可以在移動機器人中找到承載車輛或移動承載裝置的定位。