【技术实现步骤摘要】
用于灵活的人机协作的系统和方法
[0001]本申请是基于申请日为2015年8月28日、申请号为201580047141.1、专利技术创造名称为“用于灵活的人机协作的系统和方法”的中国专利申请的分案申请。
[0002]本公开一般涉及用于通过支持机器人性能表示和人机协作行为的动态适配和重复使用的可泛化框架来实现人机协作的系统和方法。
技术介绍
[0003]机器人工业自动化已经在大规模制造业中取得了巨大成功,因为其在任务(比如,焊接、切削、冲压、涂漆、沉重的材料处理、精密材料加工等)规模上具有显著的优势。机器人自动化在大规模制造业中的成功已经导致了长期以来对于将机器人自动化的使用扩展到中小型制造企业(“SME”)中的愿望。然而,与大规模制造相比,通常SME的生产处理的特征在于生产量小和/或产品变化性高。因此,对于SME,灵活机器人自动化将基础设施、专业人员、设置和编程摊销的能力锐减。
[0004]SME的处理有时包括需要高级定制的任务,因此必然涉及人类的技能和判断。例如,翻新任务和按订单生产制造处理必须适应无法预见的工件变化和装备修改。在这种情况下,可以发现,现有的以人为中心的生产处理难以确定机器人自动化能够在何处或如何成为高效人力密集型处理的有用补充,而非高效人力密集型处理的重复或弱化。以拥有大量技术娴熟的员工的专门从事定制家具制造的SME为例。这种SME可能希望通过使用机器人系统来自动操作涉及灵巧动作的重复任务(比如,钻孔或磨砂任务),从而提高其员工的效率和生产力。然而,在这种情况下,现成的商业机器人系 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于实现可泛化用户-机器人协作的计算机实现的方法,包括步骤:提供机器人性能和一个或多个用户交互性能的组合,其中所述机器人性能对用于执行一种类型的任务动作的机器人的至少一个功能进行建模;利用信息核将所述机器人性能专门化,以提供专门化的机器人性能,其中所述信息核封装与所述类型的任务动作相关联的任务相关参数的集合;提供所述专门化的机器人性能的实例作为机器人性能元素,所述机器人性能元素基于所述任务相关参数的集合来控制所述机器人的所述至少一个功能;提供所述一个或多个用户交互性能的一个或多个实例作为一个或多个交互性能元素;执行所述机器人性能元素以经由所述一个或多个用户交互性能元素接收用户输入;以及基于所述用户输入和所述任务相关参数的集合,控制所述机器人的所述至少一个功能,以与所述用户输入协作地执行所述类型的任务动作中的至少一个任务动作。2.根据权利要求1所述的方法,还包括:经由所述一个或多个交互性能元素提供一个或多个用户接口;以及经由所述一个或多个用户接口接收所述用户输入。3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述一个或多个用户交互性能包括通道控制交互性能,所述方法还包括:提供所述通道控制交互性能的实例作为通道控制交互性能元素;以及经由所述通道控制交互性能元素接收所述机器人的用户操纵作为所述用户输入。4.根据权利要求3所述的方法,还包括:基于所述通道控制交互性能元素提供通道控制指导接口,该通道控制指导接口接收机器人的用户操纵作为用户演示运动;确定所述机器人的起始姿态;获取所述用户演示运动的轨迹数据;基于所述机器人的起始姿态将所述轨迹数据泛化以形成工具运动基元;以及存储所述工具运动基元。5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述类型的任务动作包括运动约束,所述信息核中的所述任务相关参数的集合包括与工具类型相关联的工具参数的集合,并且其中执行所述机器人性能元素还包括:检测所述工具类型的工具附接到所述机器人;以及基于与所述工具类型相关联的工具参数的集合,约束所述机器人在响应于所述用户输入而执行所述至少一个任务动作时的一个或多个运动,从而实施所述运动约束。6.根据权利要求5所述的方法,其中,约束所述机器人的所述一或多个运动进一步包括:获取所述机器人的起始姿态;以及基于所述机器人的所述起始姿态和与所述工具类型相关联的工具参数的集合来约束所述机器人的所述一个或多个运动。7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述工具参数的集合包括工具几何结构和工具行为约束,所述方法进一步包括:
基于所述工具几何结构和所述工具行为约束,生成所述机器人的工具约束工作空间,所述工具约束工作空间是所述机器人的最大工作空间的子集;以及约束所述机器人的所述一个或多个运动,从而将所述机器人约束到所述工具约束工作空间。8.根据权利要求5所述的方法,其中,所述信息核中的所述任务相关参数的集合包括感知模板,并且约束所述机器人的所述一个或多个运动还包括:获得至少一个目标工件的工件特性的集合;以及基于所述机器人的初始姿态和所述工件特性的集合,约束所述机器人的所述一个或多个运动。9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述类型的任务动作包括运动即时回放,所述信息核中的所述任务相关参数的集合包括工具运动基元,并且执行所述机器人性能元素还包括:经由所述一个或多个用户交互性能来确定所述机器人的起始姿态;以及基于所述机器人的起始姿态和所述工具运动基元的工具运动轨迹来控制所述机器人在执行所述至少一个任务动作时的一个或多个运动。10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述信息核中的所述任务相关参数的集合包括感知模板,并且控制所述机器人的所述一个或多个运动还包括:获得所述机器人的工作空间中的至少一个工件的工件特性的集合;以及基于所述工件特性的集合,限制所述机器人在执行所述至少一个任务动作时的所述一个或多个运动。11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述机器人性能和所述一个或多个用户交互性能的所述组合包括所述机器人性能与所述一个或多个用户交互性能之间的一个或多个链接,所述方法还包括:提供所述一个或多个链接的一个或多个实例作为将所述机器人性能元素连接到所述一个或多个用户交互性能元素的一...
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