生成用于机器人机械手的控制程序制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生成控制程序的方法，具有以下步骤：通过第一机器人机械手(1)执行(S1)应用程序；在此期间确定(S2)轨迹数据和/或力旋量数据；从已存储的时间序列确定(S3)机器人命令，其中，机器人命令是在不参考第一机器人机械手(1)的结构条件的情况下用于相应机器人机械手的控制程序的基本元素；以及基于已存储的机器人命令并基于第二机器人机械手(2)的结构条件来生成(S4)用于第二机器人机械手(2)的控制程序。(2)的控制程序。(2)的控制程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生成用于机器人机械手的控制程序


[0001]本专利技术涉及一种用于基于在通过第一机器人机械手执行预给定应用程序期间获得的经验数据来生成用于第二机器人机械手的控制程序的方法以及一种具有用于执行该方法的第一控制单元和第二控制单元的机器人系统。

技术实现思路

[0002]本专利技术的目的是简化用于通过机器人机械手执行任务的控制程序的生成。
[0003]本专利技术产生于独立权利要求的特征。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。
[0004]本专利技术的第一方面涉及一种用于基于在通过第一机器人机械手执行预给定应用程序期间获得的经验数据来生成用于第二机器人机械手的控制程序的方法，具有以下步骤：
[0005]‑
通过第一机器人机械手执行预给定应用程序；
[0006]‑
在执行预给定应用程序期间：借助第一机器人机械手的关节角度传感器确定轨迹数据的时间序列和/或通过第一机器人机械手的用于检测力和/或力矩的传感器单元确定力旋量数据的时间序列，并且将已确定的时间序列存储在存储器单元中，其中，轨迹数据包括与第一机器人机械手的参考点有关或与第一机器人机械手的关节角度有关的运动学数据，并且其中，力旋量数据包括作用在第一机器人机械手和来自周围环境的物体之间的力和/或力矩；
[0007]‑
从已存储的时间序列确定机器人命令并将已确定的机器人命令存储在存储器单元中，其中，机器人命令是在不参考第一机器人机械手的结构条件的情况下用于相应机器人机械手的控制程序的基本元素；以及
[0008]‑
基于已存储的机器人命令并基于第二机器人机械手的结构条件来生成用于第二机器人机械手的控制程序。
[0009]优选地，还执行步骤：
[0010]‑
通过第二机器人机械手、尤其是通过第二机器人机械手的第二控制单元执行用于第二机器人机械手的控制程序。
[0011]第一机器人机械手和第二机器人机械手的构造不一定相似或相同，而也可以具有不同的技术解决方案和结构方式。第一机器人机械手尤其地与这样的(第一)控制单元连接，该控制单元实施用于执行第一控制程序，以便执行预给定应用程序。该第一控制程序尤其针对第一机器人机械手进行了优化，即，它考虑了第一机器人机械手的技术条件和结构解决方案，从而应用程序可以由第一机器人机械手完全执行，其中，第一控制程序尤其针对第一机器人机械手的结构条件也进行了优化。优选地，在这里，根据本专利技术的第一方面的方法的所有步骤由第一控制单元执行。替代地，优选地，生成用于第二机器人机械手的控制程序是由不同于第一控制单元的第二控制单元执行。
[0012]在根据本专利技术的第一方面的方法的第一步骤中，预给定应用程序由第一机器人机
械手执行。可能的应用程序尤其是，将物体从一个位置移动到另一个位置，仅抓取物体，从大量物体中选择一个物体，抓取已选择的物体，处理工件的表面，或者对机器人机械手来说典型的其他任务。
[0013]在这样通过第一机器人机械手执行预给定应用程序期间，轨迹数据的时间序列尤其由第一控制单元确定。这是基于第一机器人机械手的关节角度传感器的传感器值来进行。这些关节角度传感器尤其实施成检测并输出第一机器人机械手的通过共同关节相互连接的两个连杆之间的相应角度。这尤其以离散时间步长和以高频率重复进行，从而第一机器人机械手的离散关节角度数据的时间序列可用。因此，第一机器人机械手的姿势随时通过所有关节角度的总和获知，由此可以在笛卡尔坐标系中，尤其是相对于第一固定坐标系，确定第一机器人机械手的参考点的路径曲线。
[0014]优选地，第一机器人机械手的参考点假想布置在第一机器人机械手的远端部处，并且尤其优选地在端部执行器处。术语轨迹还包含路径曲线，即纯粹关于关节角度或(也)关于第一机器人机械手的参考点的笛卡尔路径的运动的纯几何信息。可选地，术语轨迹还包含时间信息，从而也为几何路径曲线的每个位置分配时间，并且通过路径曲线的几何走向的信息也可以知道在沿该几何路径曲线移动期间参考点的速度和/或加速度。
[0015]作为关节角度信息的补充或替代，在这样通过第一机器人机械手执行预给定应用程序期间检测路径曲线或轨迹的基于关节角度信息的笛卡尔信息以及尤其是作用在第一机器人机械手和来自机器人机械手的周围环境的物体之间的一个或多个力和/或力矩。后者尤其是通过用于检测力和/或力矩的传感器单元、优选为关节中的扭矩传感器或机器人结构上的应变计来进行，从而由此记录在第一机器人机械手和周围环境之间的与力相关的相互作用的时间序列。
[0016]因此，关于力/力矩的运动学数据和/或信息在通过第一机器人机械手执行预给定应用程序期间可供使用。这些数据分别按时间序列来存储，从而在应用程序执行期间的历史是已知的。
[0017]然后，从时间序列中的这些信息形成机器人命令。无论第一机器人机械手的结构条件如何，这种机器人命令反映了这样的功能信息：预给定应用程序通常如何被执行，基于此，该预给定应用程序如何专门由第一机器人机械手执行。因此，这些机器人命令不包含通过对第一机器人机械手有效的雅可比矩阵或其(伪)逆矩阵的转换，也就是说，没有考虑如何通过控制致动器相互关联来具体执行物体从第一位置到第二位置的移动。因此，机器人命令是控制程序的抽象功能块，这些抽象功能块原则上应不依赖于当前使用的机器人机械手的体系结构来执行。因此，机器人命令基本上对应于在执行控制程序时相应机器人机械手的调节器的最外环的命令。
[0018]然后，基于这些抽象信息生成用于第二机器人机械手的具体控制程序，其中，用于第二机器人机械手的完整控制程序考虑了第二机器人机械手的结构条件，尤其是第二机器人机械手具有多少个关节，它是冗余的还是唯一的第二机器人机械手，什么类型的抓取器或通用类型的端部执行器当前布置在第二机器人机械手上，等。
[0019]因此，本专利技术的有利效果是，针对第二机器人机械手，基于在通过第一机器人机械手执行预给定应用程序期间获得的经验数据提供一种控制程序，该控制程序已经包含机器人命令形式的功能基本信息，并且从而针对第二机器人机械手并针对通过第二机器人机械
手及其控制程序要执行的应用程序不需要另外的传感器，尤其是以便检测第二机器人机械手的周围环境的物体，并且一般来说，将用于第二机器人机械手的控制程序适配于当前情况。更确切地说，应用程序的执行是基于已提供的机器人命令来进行，该机器人命令包含在通过第一机器人机械手执行应用程序期间以经验方式确定的信息。因此，有利地，用于第二机器人机械手的控制程序的生成显着得到加速和简化，因为该第二机器人机械手可以利用已经进行的应用程序执行的信息，无论第一机器人机械手是否与第二机器人机械手结构相同，或者这两个机器人机械手在结构上或在其配置方面或在其软件方面是否不同。
[0020]根据一个有利实施方式，机器人命令包括以下类别中的至少一个：
[0021]‑
相应机器人机械手的参考点的预给定路径曲线，从所述路径曲线的预给定起点到预给定终点；
[0022]‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于基于在通过第一机器人机械手(1)执行预给定应用程序期间获得的经验数据来生成用于第二机器人机械手(2)的控制程序的方法，具有以下步骤：
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通过所述第一机器人机械手(1)执行(S1)所述预给定应用程序；
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在执行所述预给定应用程序期间：借助所述第一机器人机械手(1)的关节角度传感器(3)确定(S2)轨迹数据的时间序列和/或通过所述第一机器人机械手(1)的用于检测力和/或力矩的传感器单元(5)确定(S2)力旋量数据的时间序列，并且将所述已确定的时间序列存储在存储器单元(7)中，其中，所述轨迹数据包括与所述第一机器人机械手(1)的参考点有关或与所述第一机器人机械手(1)的关节角度有关的运动学数据，并且其中，所述力旋量数据包括作用在所述第一机器人机械手(1)和来自周围环境的物体之间的力和/或力矩；
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从所述已存储的时间序列确定(S3)机器人命令并将所述已确定的机器人命令存储在所述存储器单元(7)中，其中，所述机器人命令是在不参考所述第一机器人机械手(1)的结构条件的情况下用于相应机器人机械手的控制程序的基本元素；以及
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基于所述已存储的机器人命令并基于所述第二机器人机械手(2)的结构条件来生成(S4)用于所述第二机器人机械手(2)的控制程序。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机器人命令包括以下类别中的至少一个：
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所述相应机器人机械手的参考点的预给定路径曲线，从所述路径曲线的预给定起点到预给定终点；
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所述参考点在所述路径曲线上的速度；
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所述参考点在所述路径曲线上的加速度；
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所述相应机器人机械手的所述参考点施加到来自所述相应机器人机械手的周围环境的物体上的力和/或力矩；
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所述相应机器人机械手的旋转致动器的额定扭矩。3.根据权利要求2所述的方法，其中，至少两个连续的机器人命令是从不同类别确定的，其中，所述两个连续的类别不同的机器人命令之间的平滑过渡被确定。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述平滑过渡通过连续的且在过渡时间上依赖于时间的预给定函数曲线进行。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述已存储的时间序列确定所述机器人命令是通过非线性优化进行。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述已存储的时间序列确定所述机器人命令是通过使用预给定人工神经网络进行，其中，所述人工神经网络的输入变量是所述已存储的时间序列，并且所述人工神经网络的输出变量是从大量结构预给定的机器人命令中分别选出的机器人命令，其中，从所述预给定机器人命令中分别选出的机器人命令的参数基于所述已存储的时间序列来适配。7.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯，
申请(专利权)人：富兰卡爱米卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：