用于控制机器人设备的方法技术

用于控制机器人设备的方法。根据各种实施方式，描述一种用于控制机器人设备的方法，所述方法包括提供用于通过机器人执行技能的演示，其中每个演示对于时间点序列中的每一时间点具有机器人位姿、起作用的力以及对象位姿；对于每个演示确定吸引子演示；从所述吸引子轨迹中针对所述技能训练任务参数化机器人轨迹模型；和根据所述任务参数化机器人轨迹模型控制所述机器人设备。制所述机器人设备。制所述机器人设备。

【技术实现步骤摘要】
用于控制机器人设备的方法


[0001]本公开涉及用于控制机器人设备的方法。

技术介绍

[0002]执行具有力传递的技能是用于在工业中通过机器人执行任务的重要功能性。刚性运动轨道跟踪对于简单的拾取和放置任务通常是足够的，而所述刚性运动轨道跟踪对于需要与环境进行显式交互的任务来说是不够的。在装配例如发动机时，（作为第一技能）必须例如将金属轴牢固地压入孔中。然后（作为第二技能）与此不同地必须将套筒轻柔地滑过金属轴，其中必须转动所述套筒，以便使套筒的内部结构遵循金属轴的外部结构，并且避免损坏。这两种技能需要明显不同的运动轨迹、力轨迹和刚度值。
[0003]与此相应地，控制机器人、执行在由机器人施加的力方面具有不同要求（即如果机器人在执行技能时遇到阻力时机器人的顺从性）的技能的方法是值得期望的。

技术实现思路

[0004]根据各种实施方式，提供一种用于控制机器人设备的方法，所述方法包括：提供用于通过机器人执行技能的演示，其中每个演示对于时间点序列中的每一时间点具有机器人设备的组件的位姿、作用在所述机器人设备的组件上的力以及通过所述技能操纵的对象的位姿；通过以下方式对于每个演示确定吸引子（Attraktor）演示，即通过对于所述时间点序列中的每个时间点计算通过对于该时间点的位姿的线性组合引起的吸引子位姿、所述机器人设备的组件在该时间点的速度、所述机器人设备的组件的加速度以及在该时间点作用在所述机器人设备的组件上的力来确定训练吸引子轨迹，其中用阻尼矩阵和逆刚度矩阵对所述速度进行加权并且用所述逆刚度矩阵对所述加速度和所述力进行加权，并且对于所述时间点序列的每个时间点通过由所述技能操纵的对象的位姿将所述吸引子轨迹补充到所述吸引子演示；从所述吸引子轨迹中针对所述技能训练任务参数化机器人轨迹模型；和根据所述任务参数化机器人轨迹模型控制所述机器人设备。
[0005]用于控制机器人的上面描述的方法能够实现机器人对于各种场景（还有未在演示中明确显示的这种场景）以期望的力传递（即以柔度或刚度的期望程度、即以机器人对阻力做出反应所利用的期望的力）来执行技能。
[0006]下面说明各种实施例。
[0007]实施例1是如上所描述的用于控制机器人的方法。
[0008]实施例2是根据实施例1所述的方法，其中通过所述对象位姿对所述机器人轨迹模型进行任务参数化。
[0009]这也使得能够在具有未出现在演示之一中的对象位姿的场景中进行控制。
[0010]实施例3是根据实施例1或2所述的方法，其中所述机器人轨迹模型是任务参数化高斯混合模型。
[0011]任务参数化高斯混合模型使得能够从演示中进行高效训练，并且在这种情况下被
应用于吸引子演示。
[0012]实施例4是根据实施例3所述的方法，其中所述控制包括：确定高斯分量的第一序列以便最大化所述高斯分量提供给定的初始配置和/或期望的最终配置的概率；根据高斯分量的第一序列控制所述机器人设备；观测在控制时出现的配置，并且在控制过程中的至少一个时间点，将高斯分量的序列适配为高斯分量的第二序列，以便最大化所述高斯分量提供给定的初始配置和/或期望的最终配置和所观测的配置的概率；和根据高斯分量的第二序列控制所述机器人设备。
[0013]从而，在控制（“在线”）时观测达到的或出现的配置（尤其是对象位姿），并且相应地适配控制序列。尤其是可以均衡控制差错或外部干扰。
[0014]实施例5是根据实施例4所述的方法，其中在转移阶段中从根据所述第一序列的控制变换到根据所述第二序列的控制，其中在所述转移阶段中根据所插入的高斯分量以与所述机器人设备在变换开始时的位姿与所述第二序列的高斯分量的平均值之间的差异成比例的持续时间进行控制，在变换到根据所述第二序列的控制之后以所述第二序列的高斯分量继续。
[0015]转移阶段保证在控制中不出现太突然的变换，这可能会导致危险或有害的行为，而是从一个控制序列平滑地被变换到另一控制序列。
[0016]实施例6是一种机器人控制装置，所述机器人控制装置被配置用于执行根据实施例1至5中任一项所述的方法。
[0017]实施例7是一种具有指令的计算机程序，当所述指令由处理器执行时，所述指令引起处理器执行根据实施例1至5中任一项的方法。
[0018]实施例8是一种存储指令的计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，所述指令引起处理器执行根据实施例1至5中任一项的方法。
附图说明
[0019]在附图中，相似的附图标记在完全不同的视图中通常涉及相同的部分。附图不一定按比例绘制，其中代替地通常强调描绘本专利技术的原理。在以下描述中，参考以下附图描述不同的方面。
[0020]图1示出机器人100。
[0021]图2示出表示根据一种实施方式的用于控制机器人的方法的流程图。
[0022]图3阐明在时间点t的至的对象位姿、所观测的外力和所观测的机器人位姿的变化的情况下的在线适配。
[0023]图4示出表示根据一种实施方式的用于控制机器人设备的方法的流程图400。
[0024]以下详尽的描述涉及随附的附图，所述附图示出本公开的特定细节和方面用于阐述，在所述方面中可以实施本专利技术。可以使用其他方面，并且可以进行结构、逻辑和电气上的变化，而不偏离本专利技术的保护范围。因为可以将本公开的一些方面与本公开的一个或多个其他方面组合以形成新的方面，所以本公开的不同方面不一定相互排斥。
具体实施方式
[0025]下面更详细地描述各种示例。
[0026]图1示出机器人100。
[0027]机器人100包括用于操纵或安装工件（或一个或多个其他对象）的机器人手臂101、例如工业机器人手臂。机器人手臂101包括机械手102、103、104和基座（或支柱）105，通过所述基座支撑机械手102、103、104。术语“机械手”涉及机器人手臂101的可移动元件，所述可移动元件的操作使得能够与环境进行物理交互，例如以便执行任务。为了控制，机器人100包括（机器人）控制装置106，所述控制装置被配置用于根据控制程序实现与环境的交互。机械手102、103、104的（离支撑件105最远的）最后的元件104也被称为末端执行元件104，并且可以包含一个或多个工具，例如焊炬、抓取仪器、涂装工具等。
[0028]（较靠近基座105的）其他机械手102、103可以构成定位设备，使得机器人手臂101与末端执行元件104一起在其末端处被设置有末端执行元件104。机器人手臂101是可以（可能利用在其末端的工具）履行与人类手臂类似的功能的机械手臂。
[0029]机器人手臂101可以包括关节元件107、108、109，所述关节元件将机械手102、103、104相互连接并且与基座105连接。关节元件107、108、109可以具有一个或多个关节，所述关节中的每一个关节可以提供所属机械手相对于彼此的可旋转运动（即旋转运动）和/或平移运动（即移位）。可以借助于执行器来开始机械手102、103、104本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制机器人设备的方法，所述方法包括：提供用于通过机器人执行技能的演示，其中每个演示对于时间点序列中的每一时间点具有机器人设备的组件的位姿、作用在所述机器人设备的组件上的力以及通过所述技能操纵的对象的位姿；通过以下方式对于每个演示确定吸引子演示，即通过对于所述时间点序列中的每个时间点计算通过对于该时间点的位姿的线性组合引起的吸引子位姿、所述机器人设备的组件在该时间点的速度、所述机器人设备的组件的加速度以及在该时间点作用在所述机器人设备的组件上的力来确定训练吸引子轨迹，其中用阻尼矩阵和逆刚度矩阵对所述速度进行加权并且用所述逆刚度矩阵对所述加速度和所述力进行加权，并且对于所述时间点序列的每个时间点通过由所述技能操纵的对象的位姿将所述吸引子轨迹补充到所述吸引子演示；从所述吸引子轨迹中针对所述技能训练任务参数化机器人轨迹模型；和根据所述任务参数化机器人轨迹模型控制所述机器人设备。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述对象位姿对所述机器人轨迹模型进行任务参数化。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述机器人轨迹模型是任务参数化高斯混合模型。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述控制包括：确定高斯分量的第一序列以...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：