[發(fā)明專利]通過(guò)演示對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780020196.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN108883534B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃斯本·H·厄斯特高;伊尼戈·伊圖拉特;蒂烏修斯·拉吉特·薩瓦里穆圖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 優(yōu)傲機(jī)器人公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J9/00;G05B19/42;G05B19/423
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本發(fā)明提供一種對(duì)在重力補(bǔ)償動(dòng)覺指導(dǎo)模式下手動(dòng)操作的機(jī)器人進(jìn)行編程的方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。更具體地講，本發(fā)明提供使用動(dòng)覺示教作為演示輸入模式并且不需要安裝或使用任何外部感測(cè)或數(shù)據(jù)捕獲模塊的方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。它需要單個(gè)用戶演示來(lái)提取程序的表示，并且向用戶呈現(xiàn)一系列易于控制的參數(shù)，允許他們修改或約束任務(wù)的提取程序表示的參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人，更具體涉及用于自動(dòng)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)編程的方法和裝置。

背景技術(shù)

機(jī)器人設(shè)備可用于多種應(yīng)用，諸如制造、醫(yī)療、安全、軍事、勘探、老人護(hù)理、醫(yī)療保健和/或其它應(yīng)用。一些現(xiàn)有的機(jī)器人設(shè)備(例如，制造組件和/或包裝機(jī)器人)可被編程以執(zhí)行各種期望的功能。一些機(jī)器人設(shè)備(例如，外科機(jī)器人)可由人類遠(yuǎn)程控制。一些機(jī)器人設(shè)備可通過(guò)探索學(xué)習(xí)如何操作。

對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程可能是昂貴的，并且由人類操作者遠(yuǎn)程控制可能導(dǎo)致延遲和/或要求操作者高度熟練。此外，機(jī)器人模型和/或環(huán)境中的變化可能需要對(duì)編程代碼進(jìn)行更改。遠(yuǎn)程控制通常依賴于用戶的經(jīng)驗(yàn)和/或敏捷性，當(dāng)控制系統(tǒng)和/或環(huán)境的動(dòng)力學(xué)(例如，意外的障礙物出現(xiàn)在遠(yuǎn)程受控車輛的路徑上)快速變化時(shí)，用戶的經(jīng)驗(yàn)和/或敏捷性可能不足。

自動(dòng)化行業(yè)最近經(jīng)歷了從大型、危險(xiǎn)、復(fù)雜的機(jī)器人到協(xié)作式機(jī)器人的演變。這種新型機(jī)器人易于裝配，在人類旁邊操作安全，并且即使經(jīng)驗(yàn)不足的用戶也能輕松編程。這大大降低了部署機(jī)器人的成本并縮短了機(jī)器人的投資回報(bào)時(shí)間，使得中小企型業(yè)能夠在自己的生產(chǎn)工廠裝配機(jī)器人。

這些協(xié)作式機(jī)器人利用重力補(bǔ)償模式和動(dòng)覺指導(dǎo)，允許用戶通過(guò)手動(dòng)將機(jī)器人移動(dòng)到所需的笛卡爾空間位置并使用通常位于示教器上的圖形用戶界面(GUI)記錄通過(guò)點(diǎn)向機(jī)器人示教通過(guò)點(diǎn)。

雖然使用數(shù)字編程比傳統(tǒng)方法更加直觀，但過(guò)程需要大量時(shí)間，尤其是對(duì)于更復(fù)雜的移動(dòng)和較大的程序，其中機(jī)器人必須順序地移動(dòng)通過(guò)多個(gè)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)示教器或GUI來(lái)配置適當(dāng)?shù)膭?dòng)作。

在本領(lǐng)域中用于引導(dǎo)示教方法的改進(jìn)包括使用各種類型的示教手柄(未示出)，用于輔助操作者引導(dǎo)機(jī)器人完成期望的運(yùn)動(dòng)。示教手柄提高了操作者相比機(jī)器人的機(jī)械優(yōu)勢(shì)，然而操作者仍需要操控和準(zhǔn)確地控制機(jī)器人完成期望的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保持在三個(gè)或更多個(gè)維度上的控制。

演示編程(PbD)領(lǐng)域?yàn)橥ㄟ^(guò)傳統(tǒng)方法或通過(guò)使用GUI或示教器來(lái)對(duì)機(jī)器人編程的復(fù)雜性和時(shí)間要求提供了替代方案。它的目的是將編程簡(jiǎn)化到對(duì)于任何最終用戶都是直觀的程度，無(wú)論用戶以前對(duì)于使用機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)水平如何。使用各種感測(cè)裝置捕獲用戶對(duì)機(jī)器人任務(wù)執(zhí)行的期望結(jié)果的演示，然后嘗試從所捕獲的數(shù)據(jù)提取關(guān)于任務(wù)的一般機(jī)器人程序說(shuō)明，即可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

為此，最主流的技術(shù)之一是動(dòng)覺示教，由此用戶通過(guò)使用自己的手來(lái)操作處于重力補(bǔ)償模式的機(jī)器人。用戶隨后拖拽機(jī)器人完成期望的程序運(yùn)動(dòng)。所提議的其它捕獲裝置包括視覺系統(tǒng)、全身感測(cè)套裝、感測(cè)手套、磁性跟蹤設(shè)備或前述設(shè)備的組合。

然而，大多數(shù)PbD方法的問題是，它們需要對(duì)相同任務(wù)進(jìn)行太多用戶演示才能提取可用的程序表示，它們的抽象對(duì)于用戶而言太復(fù)雜而無(wú)法被理解，因而無(wú)法控制它們的喜好，或者它們需要用戶利用外部硬件解決方案，如可為磁性跟蹤器、手套、相機(jī)、全身感測(cè)套裝，或前述裝置的任何組合，因此大大增加了在真實(shí)工業(yè)環(huán)境中部署此類解決方案的成本和復(fù)雜性。

離線編程方法要求提供可用于工件的計(jì)算機(jī)模型，并且提供準(zhǔn)確的校準(zhǔn)設(shè)備和程序以將模擬設(shè)置中的程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人設(shè)置中的程序數(shù)據(jù)。因此，如果沒有計(jì)算機(jī)模型或校準(zhǔn)準(zhǔn)確度不足以滿足過(guò)程要求，則不能使用此方法。