改变初始设定的机器人轨迹的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于改变具有至少一个机器人(1)的机器人组的初始设定轨迹(x(s))的方法，该方法包括下述步骤：选择一部分(P3)初始设定轨迹(S10)；改变所选择的部分(S20)；基于被改变的部分，设定被改变的轨迹(x′(s))(S30)；特别是根据设定的选择条件(S40)，确定所述初始设定轨迹与所述被改变de轨迹之间的偏差(dmax)(S50)；如果所述偏差满足预先设定的反应条件(S60)，则特别是根据设定的选择条件(S40)来激活反应(S70，S80)。
【专利说明】
改变初始设定的机器人轨迹
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于改变具有至少一个机器人的机器人组的初始设定轨迹的方 法，以及用于执行该方法的一种系统和一种计算机程序产品。
【背景技术】
[0002] 专利文献DE102006022483A1公开了一种用于对借助样条法设定的机器人轨迹的 局部区域进行显示的方法，通过该方法可以描述出机器人轨迹的待改变的支点、经过该支 点的设定轨迹走向和至少一个经过该支点并垂直于该轨迹走向的方向。在一种实施方式 中，可以示出最大的校正边界，在该校正边界内可以对支点的地点进行校正。
[0003] 这种对通过样条设定的初始机器人轨迹的支点的改变可能会导致其他机器人轨 迹的改变，而其他机器人轨迹的这种改变对于使用者而言是意外的或者说是难以特别是直 观估计的，并且在某些情况下是不希望出现的。
[0004] 在此，图1示例性地示出了借助样条设定的初始机器人轨迹x(s)，其经过设定的支 点P1至P5。例如，如果用户根据由专利文献DE102006022483A1公开的方法采用移动箭头A PSzPS-PS'所示的方式来改变支点P3,则这或者说借助经过支点PUPSdS'、P4和P5的样条 设定的机器人轨迹将导致形成如图1中虚线所示的被改变的机器人轨迹xls)，该被改变的 机器人轨迹在局部明显偏离(原始的)初始设定的机器人轨迹x(s)。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，更好地改变具有至少一个机器人的机器人组的初始设定的轨 迹。
[0006] 本发明的目的通过一种用于改变具有至少一个机器人的机器人组的初始设定轨 迹的方法来实现。本发明还涉及到用于执行在此所述方法的一种系统或一种计算机程序产 品。优选的实施方式将在下面给出。
[0007] 根据本发明的一方面，用于改变具有至少一个机器人的机器人组的初始设定轨迹 的方法，具有特别是至少部分自动实行的步骤：
[0008] (a)选出一部分初始设定的轨迹；
[0009] (b)改变所选择的部分；
[0010] (c)基于已改变的部分来设定一变化的轨迹；
[0011] (d)确定初始设定轨迹与该变化轨迹之间的偏差;并且
[0012] (e)当该偏差满足设定的反应条件时，激活反应。
[0013] 在一种实施方式中，步骤(d)和/或(e)将根据设定的特别是相同的选择条件，特别 是被有选择地实施或执行。
[0014] 相应地，根据本发明的一个方面提出一种特别是通过硬件技术和/或软件技术实 现的、用于特别是至少部分地自动改变具有至少一个机器人的机器人组的初始设定轨迹的 系统，用于执行在此所描述的方法;和/或该系统具有：
[0015] 用于选择一部分初始设定轨迹的装置；
[0016] 用于改变所选择部分的装置；
[0017] 用于根据所改变的部分来设定一变化轨迹的装置；
[0018] 用于特别是根据设定的选择条件来确定初始设定轨迹与该变化轨迹之间的偏差 的装置;和
[0019] 用于特别是根据设定的选择条件，当偏差满足设定的反应条件时激活反应的装 置。
[0020] 在一种实施方式中，机器人组的一个、特别是唯一的或多个机器人分别具有至少 六个、特别是至少七个可致动的、特别是被致动的关节，尤其是转动关节。在一种实施方式 中，机器人组包括一控制器，该控制器用于使一个或多个机器人、特别是这些机器人的关节 驱动器致动，以驶过轨迹。所述系统可以在该控制器中被实现，和/或可以与该控制器交换 数据或者说被设计用于此目的。
[0021] 在一种实施方式中，机器人组的轨迹或者说机器人轨迹定义、特别是描述了一个 或多个特定于机器人的基准(Referenzen)、特别是机器人组的一个或多个机器人的所谓 TCP的特别是三维的位置和/或方向的顺序。
[0022] 在一种实施方式中，通过特别是根据选择条件、尤其是有选择地确定初始设定轨 迹与变化轨迹之间的偏差，并基于或者说根据该偏差来激活反应，用户可以更好地估计(其 余的)轨迹由于由该用户设定的部分轨迹的改变而发生的变化，并且在一种扩展方案中，特 别是当该变化不是所期望的时，则可以根据需要摒弃这种变化。
[0023] 在一种实施方式中，起始或者说初始设定的或者说待改变的轨迹和/或已改变的 轨迹将被或已被完全或部分地、特别是至少在待改变部分的区域中，借助一个或多个样条， 特别是三次幂样条或B样条或者说分段定义的三次或更高次多项式，特别是通过设定的、尤 其是所存储的样条的支点来设定或定义，特别是被编程或存储。在一种实施方式中，每两个 连续的轨迹样条经过相同的支点，并在该支点上具有相同的一次和二次导数或者说(轨迹） 切线和相同的曲率。
[0024]如果轨迹定义了一个或n个特定于机器人的基准的三维的位置或方向的顺序，则 样条特别是三维或(nX3)维的；如果轨迹定义了一个或n个特定于机器人的基准的三维的 位置或方位的顺序，则样条特别是六维或(nX6)维的。在一种实施方式中，支点可以在笛卡 尔工作空间中或在关节坐标空间中设定，并且根据需要通过向后/向前转换来转移到关节 空间或者说工作空间中。
[0025]在一种实施方式中，所选择的或者说待改变的部分具有特别是设定、尤其是存储 的轨迹支点，特别是具有至少一个定义了该轨迹的样条的、特别是被设定、尤其是存储的支 点;所选择的或者说待改变的部分特别可以是特别是设定、尤其是存储的轨迹的支点，特别 是至少一个定义了该轨迹的样条的、尤其是被设定、特别是存储的支点。
[0026] 在一种实施方式中，该部分可以通过特别是手动地选择尤其是所存储的、用于设 定轨迹的程序指令来改变。附加地或替代地，该部分还可以通过特别是手动控制地进入机 器人组的相应姿势来选择，在此，在一种扩展方案中，将该部分选择为初始设定轨迹的最靠 近被这样进入的姿势的那一部分。
[0027] 在一种实施方式中，所选择的部分通过设定，特别是通过尤其是手动控制地进入 新的部分而被改变、尤其是移动，在此，在一种扩展方案中，所进入的姿势或者说与该姿势 相对应的特定于机器人的一个或多个基准的位置和/或方向特别是由于通过用户进行相应 的确认输入而作为新的或变化的部分被设定，特别是被存储，尤其是首先被临时地存储。
[0028] 在一种实施方式中，对所改变轨迹的设定是基于所改变的部分完全或部分地自动 进行。在一种扩展方案中，被改变的轨迹与初始设定轨迹一样至少在所选择或所改变部分 的区域中、尤其是在支点的区域中，借助特别是相同类型的样条将被或已被设定，在此，初 始设定轨迹的至少一个样条包含初始设定轨迹的被选择的部分，并将所改变的轨迹设定 为，被改变轨迹的至少一个样条包含所改变的部分，在此，在一种扩展方案中，初始设定轨 迹的样条的至少一个、特别是所有其他的支点、尤其是整个初始设定轨迹的所有其他支点 将保持不变或与所改变的轨迹的其他的支点相符。
[0029] 在一种实施方式中，用于确定偏差和/或使反应被激活的选择条件包括用户选择、 特别是用户输入。换而言之，在一种实施方式中，根据用户是否期望有选择地确定偏差和激 活反应。在另一种实施方式中，还可以强制性地或独立于用户地确定偏差和激活反应。
[0030] 附加地或替代地，在另一种实施方式中，用于确定偏差和/或使反应被激活的选择 条件包括所选择部分的特性。因此在一种扩展方案中，可以仅在初始设定轨迹的特定部分 中检查偏差并根据要求激活反应。在一种实施方式中，当所选择部分包括初始设定轨迹的 第一个或最后一个支点时，特别是是初始设定轨迹的第一个或最后一个支点时，将不确定 偏差和/或反应不被激活。
[0031] 在一种实施方式中，偏差包括初始设定轨迹与所改变轨迹之间的最大距离，该偏 差特别可以是初始设定轨迹与所改变轨迹之间的最大距离，尤其是最大欧几里得距离。附 加地或替代地，在一种实施方式中，偏差包括初始设定轨迹的一部分或多部分设定区域与 所改变轨迹的预设区域、特别是相符的预设区域之间的距离，该偏差特别可以是初始设定 轨迹的预设区域与所改变轨迹的预预设区域、特别是相符的预设区域之间的最大距离，特 别是最大欧几里得距离。该预设区域可以短于(初始设定的或所改变的）轨迹，并且例如仅 包括一个或多个样条。同样，该预设区域还可以包括整个(初始设定的或所改变的)轨迹，或 者可以是整个(初始设定的或所改变的）轨迹。换而言之，初始设定轨迹与被改变的轨迹之 间的距离、特别是欧几里得距离可以在一个或多个所选择子区域中或者在整个路线上是最 大值和/或被检查。
[0032] 在一种实施方式中，初始设定轨迹的点与对应的被改变的轨迹的点之间的距离是 从初始设定轨迹的点到穿过该点的、垂直于该点的轨迹切线的法向平面与被改变的轨迹的 交点的连接矢量的标量，特别是范数，尤其是模范数或最大范数（Betrags-oder Maximumnorm)〇
[0033] 在一种实施方式中，当或者说如果偏差超过设定的边界值，将特别准确地满足反 应条件。
[0034] 相应地在一种实施方式中，当或者说如果被改变的轨迹至少逐点地位于围绕初始 设定轨迹的预设公差带(Toleranzschlauch)之外时，将特别准确地满足反应条件，该公差 带的特别是恒定的半径可以对应于预设的边界值。
[0035] 在一种实施方式中，该反应包括特别是在显示器上和/或通过激活灯具来特别是 光学或视觉地、听觉和/或触觉地输出消息。通过这种方式可以告知用户：由其进行或者说 所期望的对部分初始设定轨迹的改变将会导致满足预设反应条件的改变或偏差，特别是初 始设定轨迹与对应的变化轨迹之间的距离将超过设定的边界值。在一种实施方式中，该偏 差，特别是最大距离相对于预设边界值的差将被输出。
[0036] 附加地或替代地，该反应可以包括对允许进行改变的请求，在此，如果这种改变被 用户拒绝或者说尽管有请求但未被许可，则被改变的部分和/或被改变的轨迹将不予采纳。
[0037] 相应地在一种实施方式中，被改变的部分和/或被改变的轨迹、特别是由用户改变 的至少一个用于设定轨迹的样条的支点开始只是被临时地设定、特别是存储，并且特别是 只有在反应条件不被满足或在满足反应条件的情况下用户许可或者说不拒绝该改变时，被 改变的部分和/或被改变的轨迹才会被接受，或者说在部分初始设定轨迹的点上作为预设 轨迹的一部分，或者说在初始设定轨迹的点上作为新的预设轨迹，特别是被持久地或最终 地和/或在所存储的程序中被接受或存储。
[0038] 本发明意义下的装置可以硬件技术和/或软件技术地实现，其特别具有优选与存 储器系统和/或总线系统数据连接或信号连接的处理单元，特别是数字处理单元，尤其是微 处理器单元(CPU)，和/或具有一个或多个程序或程序模块。为此可以将CPU设计为，运行作 为程序存储在存储器系统中的指令，从数据总线采集输入信号和/或将输出信号发送到数 据总线上。存储器系统可具有一个或多个特别是不同的存储介质，尤其是光学的、磁性的、 固态的和/或其他非易失性介质。程序可以这样实现:其能够体现或执行在此所述的方法， 从而使CPU能够执行该方法的步骤，并因此特别是可改变初始设定的轨迹。
【附图说明】
[0039] 其他的优点和特征由下面的实施例和其余部分给出。为此部分示意性地示出：
[0040] 图1为根据本发明的一种实施方式的对机器人组的轨迹的改变;和
[0041] 图2为根据本发明的一种实施方式的方法。
[0042] 其中，附图标记说明如下：
[0043] 1机器人
[0044] 2控制器(系统）
[0045] P1，…P5 支点
[0046] x(s)初始设定轨迹
[0047] x'（s)被改变的样条轨迹
[0048] dmax距离(偏差）
[0049] D边界值
【具体实施方式】
[0050] 图2示出了根据本发明的一种实施方式的方法，该方法由机器人1的控制器2形式 的系统来执行。
[0051] 在第一步骤S10中，例如通过选出用于在初始时设定轨迹的程序中的用于定义支 点P3的指令，来选择根据经过设定的支点P1至P5的样条在初始时设定的机器人TCP的轨迹x (s)的设定支点P3，如图1所示。
[0052]在第二步骤S20中，所选择的支点P3通过手动控制地进入TCP的新的位置和/或方 位并通过用户进行的相应的确认输入（"touch up"），首先被临时性地（"(P3)"）改变，或者 说被设定为新的被改变支点P3'，如图1中移动箭头A P3:P3-P3'所示出的那样。
[0053]然后，在步骤S30中，控制器将基于被改变的支点P3'并借助于经过支点P1、P2、 P3'、P4和P5的样条，首先临时性地(s)"）设定被改变的轨迹V (s)，如图1中虚线所示。 [0054]在步骤S40中，控制器检查是否满足选择条件。
[0055] 在该实施例中，这将包括用户选择。只有在用户已选择时，控制器才能执行下面的 步骤S50至S80,否则（S40: "Y"）控制器将直接跳到步骤S90,在步骤S90中，目前只是被临时 性存储的被改变支点P3'并由此也使得被改变的轨迹V (s)在初始设定的支点P3或者说初 始设定轨迹x(s)的位置上被接受、尤其是被存储（"P3' !"）。
[0056] 附加地，选择条件包括所选择支点的特性。只有在所选择支点不是初始设定轨迹x (s)的第一个支点P1或最后一个支点P5时，控制器才执行下面的步骤S50至S80,否则（S40: "Y"）控制器将相应地直接跳到步骤S90。
[0057]如果用户选择检查偏差，并且所选择的支点不是第一个支点或最后一个支点 (S40: "N"），则在步骤S50中，控制器将确定一偏差，该偏差为初始设定轨迹x(s)与被改变的 轨迹X' (s)之间的最大距离dmax。在一种未示出的变型中，该偏差还可以包括所选择的轨迹 的相应部分路段之间、特别是点之间的距离。
[0058]在此，在该实施例中，初始设定轨迹的点与对应的被改变的轨迹的点之间的距离 是从初始设定轨迹的点到穿过该点并垂直于该点的轨迹切线的法向平面与被改变的轨迹 的交点的连接矢量的模。
[0059] 在步骤S60中，控制器将检查偏差是否超过设定的边界值D并由此检查预先设定的 反应条件是(S60: "Y"）或否(S60: "N"）被满足。
[0060] 相应地在该实施例中，当被改变轨迹Y (s)至少逐点地位于围绕初始设定轨迹x (s)的预设公差带之外时，将特别准确地满足反应条件，该公差带的特别是恒定的半径可以 对应于设定的边界值D(参看图1)。
[0061] 如果反应条件被满足(S60:"Y"），则控制器将通过执行下面的步骤S70、S80来激活 反应，。否则(S60: "N"），控制器将不激活反应，而是直接跳到步骤S90。
[0062] 在步骤S70中，控制器发出以下信息：该信息告知用户，用户所实行或所期望的改 变A P3会导致以下的改变或偏差:该改变或偏差将满足设定的反应条件，特别是初始设定 轨迹与相应地被改变的轨迹之间的距离d将超过设定的边界值D。在该实施例中将给出最大 距离d maxS设定的边界值或者说公差带的半径D与最大距离dmax的差。
[0063] 附加地，在步骤S80中，控制器将询问是否允许该改变。
[0064]如果用户拒绝该改变或者说用户不允许该请求(S80: "N"），则在步骤S80中摒弃被 改变的支点P3'并由此在步骤S85中摒弃被改变的轨迹￥(8)( )。然后，控制 返回步骤S20,在此，用户可以另外地改变被选择的支点。
[0065]否则（S80: "Y"），在步骤S90中目前只是被临时性存储的被改变支点P3'并由此使 得被改变的轨迹xls)在初始设定支点P3或者说初始设定轨迹x(s)的位置上被接受、尤其 是被存储（"P3' !"）。
[0066]虽然在前面的描述中阐明了示例性的实施方式，但需要指出的是，还可能存在许 多的变型。此外还应说明的是，这些示例性的实施方式只是举例，其绝不应当作为对保护范 围、应用和结构的限制。更确切地说，通过前面的描述，本领域技术人员能够被教导实现对 至少一个示例性实施方式的转化，在此，在不偏离如权利要求及其等价的特征组合所给出 的保护范围的情况下，特别是关于所述组成部分的功能和设置可以存在不同的变化。
【主权项】
1. 一种用于改变具有至少一个机器人（1)的机器人组的初始设定轨迹(X(s))的方法， 具有以下步骤： 选择部分(P3)所述初始设定轨迹(S10); 改变所选择的部分(S20); 基于被改变的部分，设定被改变的轨迹(X7 (s)) (S30); 特别是根据预先设定的选择条件（S40)，确定所述初始设定轨迹与所述被改变的轨迹 之间的偏差(dmax)(S50);和 如果所述偏差满足设定的反应条件(S60)，则特别是根据设定的选择条件(S40)来激活 反应（S70，S80)。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹至少部分地特别是在所述部分的 区域中借助至少一个样条被设定。3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述部分具有所述轨迹的支 点，特别是所述轨迹(X (s)，V (s))的支点(P3，P3')。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述部分(P3)是通过对用于 起始设定所述轨迹的程序的指令的选择而被选出的。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述被选择的部分(P3)通过 设定、特别是进入新的部分(P3')而被改变。6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择条件(S40)包括用户 选择和/或被选择的部分的特性。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述偏差包括所述初始设定 轨迹与所述被改变的轨迹之间的最大距离(dmax)和/或所述初始设定轨迹的设定区域与所 述被改变的轨迹之间的距离，所述偏差特别是所述初始设定轨迹与所述被改变的轨迹之间 的最大距离(d max)和/或所述初始设定轨迹的设定区域与所述被改变的轨迹之间的距离。8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述偏差超过设定的边 界值(D)，则所述反应条件被满足(S60)。9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应包括输出信息，特别 是输出所述偏差(S70)。10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应包括请求允许所述 改变(S80)，其中，如果用户拒绝所述改变，则所述被改变的部分和/或所述被改变的轨迹被 摒弃（S85)。11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述轨迹定义了至少一个特 定于机器人的基准的特别是三维的位置和/或方向的顺序。12. -种系统（2)，用于改变具有至少一个机器人（1)的机器人组的初始设定轨迹（X (s))，所述系统被设置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，和/或具有： 用于选择所述初始设定轨迹的一部分(P3)的装置(2); 用于改变所选择部分的装置(2); 用于根据所改变的部分(P37)来设定被改变的轨迹(Y (s))的装置(2); 用于特别是根据设定的选择条件，确定所述初始设定轨迹与所述被改变的轨迹之间的 偏差(dmax)的装置(2);和 用于特别是根据设定的选择条件，当偏差满足设定的反应条件时来激活反应的装置 ⑵。13. -种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在计算机可读的介质上，该 计算机程序产品用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法。
【文档编号】B25J9/18GK106003056SQ201610126327
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】C·齐尔泽加, M·丁科霍夫
【申请人】库卡罗伯特有限公司