[發明專利]用于在機器人制造中教導機器人達到給定目標的方法和系統

在審

• 申請號: 201880009020.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN110248775A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 摩西·豪贊;蓋伊·巴拉克;祖海爾·本加德;羅尼·布拉赫爾;約納·艾拉特;亞爾·塞羅爾;吉勒斯·韋萊
• 申請（專利權）人: 西門子工業軟件有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/18;G05B19/19
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;楊林森

用于教導機器人達到給定目標位置的系統和方法。該系統和方法包括接收關于要由機器人達到的給定目標位置的表示的輸入。檢查給定目標位置是否奇異。如果給定目標位置非奇異，則通過將所選配置與給定目標位置相關聯來進行機器人的教導。如果給定目標奇異，則通過將指定關節值解與給定目標位置相關聯來進行機器人的教導。

技術領域

本公開內容大體涉及管理產品以及其他項目的數據的計算機輔助設計、可視化和制造(“CAD”)系統、產品生命周期管理(“PLM”)系統、產品數據管理(“PDM”)系統以及類似系統(統稱為“產品數據管理”系統或PDM系統)。更具體地，本公開內容涉及生產環境模擬。

背景技術

典型的工業機器人具有多個關節(例如，通常六個或更多個關節)和至少一個運動鏈。通常，在機器人運動鏈中，通常是在運動鏈端部，安裝有工業工具，該工業工具用于在通常位于要加工的部件內的目標位置執行機器人任務。由工具執行的機器人任務的示例包括但不限于焊接、點焊、電弧焊、涂裝、涂覆、鉆孔和鉚接、激光切割、卷邊以及由工具對部件執行的其他類型的制造操作任務。機器人運動鏈的端部也可以被稱為工具中心點框架(“TCPF”)或工具中心點(“TCP”)。當機器人運動鏈上安裝有工具時，TCPF就是工具的端部。

圖2和圖3示出了具有六個關節j1、j2、j3、j4、j5、j6的機器人201的示意圖。在圖2和圖3中，機器人201的運動鏈的端部202也是TCPF，并且其被定位在目標位置上。在圖2和圖3中，未示出要加工的部件。

如本文中所使用的，術語“配置”表示機器人配置。如本領域中已知的，通過使機器人達到目標位置202的機器人關節的布置限定了機器人配置。機器人201的TCPF可以以多種配置來達到目標位置202。

在機器人編程領域，教導技術表示用于教導物理機器人(例如，經由程序下載)或虛擬機器人(例如，經由模擬)如何以可復制的方式達到每個機器人目標位置的技術，例如通過使關節j1、...、j6中的每一個具有相同TCPF和相同值。

對于機器人工具的末端，為了達到用笛卡爾(Cartesian)表示描述的期望目標位置，必須執行逆運動學計算以確定一組可能的解。該組解中的每個解可以被描述為將驅動機器人工具末端到目標202的一系列關節值(例如，jv1、jv2、jv3、jv4、jv5、jv6)。例如，在圖1中，在窗口203中，示出了關節值jv1、jv2、jv3、jv4、jv5、jv6分別等于-80、90、0、60、0、80的解。

通常，在工業機器人中，在無奇異點的情況下經由逆運動學計算找到的解中的每一個解具有可以用于明確地定義解的相應機器人配置，例如肘向上和肘向下。

對于“非奇異”目標位置，可能的解的數目是有限的。通常，存在可能配置的有限集合，在計算的解與其相應機器人配置之間具有一對一的關系。

因此，在目標位置“非奇異”的情況下，給定的特定機器人配置確定一個給定的特定解，該特定解可以經由逆運動學計算明確地找到。

理論上，奇異目標位置被定義為其中逆運動學計算返回無限數目的解的目標位置。以實用的方式，在本文中將奇異目標位置定義為其中逆運動學返回針對至少一個配置的多個解的位置目標。

在奇異點的情況下，可能存在能夠將機器人驅動到目標位置的多個解——即多個關節解值系列——的事實意味著若干這樣的解具有相同機器人配置。

因此，在目標具有奇異點的情況下，遺憾的是，通過其指定機器人配置的典型機器人教導過程變得非常有問題。實際上，由于對于一種配置可能存在若干可能的替代解這一事實，無法確保一致和/或重復的解然后將能夠在車間處操作工業機器人，或者在用于機器人程序驗證和校驗的任何離線計算機輔助機器人工具處操作工業機器人。

因此，期望改進的技術。

發明內容