[發明專利]機器人系統中的動態避障

在審

• 申請號: 201410730055.8
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105710888A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: H.霍夫曼;D.米切爾
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J9/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

1.一種機器人系統，包括:

末端執行器；

輸入裝置，可操作為收集限定末端執行器環境中動態障礙物的位置和速 度的數據，其中動態障礙物具有任意的形狀；和

控制器，與末端執行器通信，其中控制器被編程為經由輸入裝置接收一 組輸入，包括動態障礙物的位置和速度，以使用Gilbert-Johnson-Keerthi(GJK) 算法計算限定末端執行器和動態障礙物之間的最近允許距離和方向的輪廓 函數，且經由輸出命令控制末端執行器，以由此避免末端執行器和動態障礙 物之間的接觸。

2.如權利要求1所述的機器人系統，其中輸入裝置是3D點云攝像頭且 數據是3D點云數據。

3.如權利要求1所述的機器人系統，其中輸入裝置是LIDAR攝像頭且 數據是LIDAR數據。

4.如權利要求1所述的機器人系統，其中控制器包括動態系統模塊 (DSM)，其將期望控制速度命令輸出到末端執行器，作為命令的運動軌跡， 且其中所述一組輸入進一步包括末端執行器的實際位置和速度以及末端執 行器的期望目標位置。

5.如權利要求4所述的機器人系統，其中控制器進一步包括調和勢調制 器(HPM)，其與DSM通信，其中HPM接收作為輸入的末端執行器的實際速 度、動態障礙物的位置和速度、和期望控制速度命令，且生成經調制的期望 速度命令；和

阻抗控制模塊(ICM)，與HPM通信，其中ICM被編程為從HPM接收經 調制的期望速度和將扭矩命令作為輸出命令輸出到末端執行器，以避免接 觸。

6.一種用于避免環境中的機器人系統的末端執行器和動態障礙物之間接 觸的方法，該方法包括:

經由輸入裝置收集數據，所述數據限定了末端執行器環境中的動態障礙 物的位置和速度，其中動態障礙物具有任意的形狀；和

經由控制器從輸入裝置接收一組輸入，包括動態障礙物的位置和速度；

使用Gilbert-Johnson-Keerthi(GJK)算法計算輪廓函數，該輪廓函數限定 末端執行器和動態障礙物之間的最近允許距離和方向；和

經由來自控制器的輸出命令控制末端執行器，以由此避免末端執行器和 動態障礙物之間的接觸。

7.如權利要求6所述的方法，其中收集數據包括經由3D點云攝像頭收 集3D點云數據。

8.如權利要求6所述的方法，其中收集數據包括經由LIDAR攝像頭收 集LIDAR數據。

9.如權利要求6所述的方法，進一步包括使用控制器的動態系統模塊 (DSM)將期望控制速度命令輸出到末端執行器作為命令運動軌跡，且其中所 述一組輸入進一步包括末端執行器的實際位置和速度以及末端執行器的期 望目標位置。

10.如權利要求6所述的方法，其中控制器進一步包括與DSM通信的調 和勢調制器(HPM)和與HPM通信的阻抗控制模塊(ICM)，該方法進一步包括:

經由HPM接收末端執行器的實際速度、動態障礙物的位置和速度以及 期望控制速度命令；

經由HPM生成經調制的期望速度命令；

經由ICM從HPM接收經調制的期望速度；和

將扭矩命令經由ICM作為輸出命令輸出到末端執行器，以由此避免接 觸。