[发明专利]实现防撞机制的机器人装置和相关联的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及用于机器人操纵器的防撞和相关方法。

背景技术

机器人系统在诸如制造的领域中是很常见的。事实上，制造厂通常利用包括许多机器人操纵器的机器人系统来执行各种任务。为了避免对机器人操纵器的损坏，根据防撞机制控制机器人操纵器是有帮助的。就这点而论，开发了用于机器人系统的各种防撞机制。

一些防撞机制通过将每个机器人操纵器约束到预规划的无碰撞路径来工作。例如，一个这样的防撞机制在Otera等人的美国专利No.5,204,942中被公开。这样的防撞机制通常需要重新编程以适应对于机器人操纵器的预规划路径进行的每一个改变。在被常规地改动和更新的制造过程中，由于需要重复对Otera等人的防撞系统的重新编程，所以该防撞系统可能是不便的。

其它防撞机制可对工作空间进行建模并且将该工作空间分割为不同的区段。可禁止某些机器人操纵器进入某些区段，或者可一次仅允许一个机器人操纵器进入给定区段中。Pollack等人的美国专利No.5,150,452公开了这样的用于机器人系统的防撞机制。该机器人系统包括存储工作空间的模型的控制器，该工作空间的模型被分割为占用网格。该控制器控制机器人系统的机器人操纵器，以使得在给定的时间仅一个机器人操纵器可占据所述占用网格的一个单元。该防撞系统可降低制造厂的效率，特别是当存在各种大小不同的机器人操纵器并且占用网格的单元大小被调整尺寸为配合最大的机器人操纵器时。此外，因为该机器人系统基于工作空间的模型操作，所以对于工作空间的任何改变可能需要该模型的更新，这可能是耗时的。

用于机器人系统的防撞机制的其它尝试包括主动地寻找机器人操纵器之间的潜在碰撞的控制器。例如，Stark的美国专利No.4,578,757公开了一种用于机器人系统的防撞机制，该防撞机制将系统的每个机器人操纵器建模为许多重叠球体。当机器人操纵器沿着预规划路径移动时，控制器计算邻近的机器人操纵器的每个球体之间的距离。这些计算的距离指示两个相邻机器人操纵器之间的碰撞的风险。当碰撞风险超过阈值量时，机器人操纵器中的至少一个可以随着它沿着它的预规划路径行进而减速，或者甚至完全停止。然而，由于机器人操纵器的停止和制造过程中的相关联的延迟，这样的防撞机制可降低利用机器人系统的制造厂的效率。

如所说明的，这些现有方法可致使利用它们的相应机器人系统的制造过程低效。而且，利用这些现有方法的机器人系统对于适应新应用或者增加附加的机器人操纵器而言可能是困难的和/或高成本的。就这点而论，防撞机制领域中的进一步进步可能是所希望的。

发明内容

因此，鉴于前述背景，本发明的目的是提供一种更有效率的用于机器人装置的防撞机制。

根据本发明的这个和其它目的、特征和优点通过下述机器人操纵器来提供，所述机器人操纵器检测与另一个机器人操纵器的潜在碰撞，并且基于潜在碰撞的检测在躲避路径上移动。更具体地讲，所述机器人装置可包括第一机器人操纵器和第一控制器，所述第一控制器被构造为控制第一机器人操纵器沿着第一预规划实际路径移动。另外，所述机器人装置可包括第二机器人操纵器和第二控制器，所述第二控制器被构造为控制第二机器人操纵器的移动以沿着第二预规划预期路径移动。在没有第一预规划实际路径的先验知识的情况下，基于确定与第一机器人操纵器的潜在碰撞，第二机器人操纵器偏离第二预规划预期路径，以在离开第一预规划实际路径的躲避路径上移动。

该防撞机制有利地使得可在无需对第二预规划预期路径重新编程的情况下对第一机器人操纵器的第一预规划实际路径重新编程。这可缩短使机器人装置适应新应用所花费的时间。

第一控制器可产生用于第一机器人操纵器的第一驱动信号，第二控制器可基于第一驱动信号来确定潜在碰撞。另外或者可替换地，第一机器人操纵器可包括至少一个关节和关节传感器，所述关节传感器与所述至少一个关节和第一控制器合作确定所述至少一个关节的定位。第二控制器可基于第一机器人装置的所述至少一个关节的定位来确定潜在碰撞。这可使得可以更加准确并且使用比通过使用图像传感器的处理能力少的处理能力来确定潜在碰撞。当然，在一些实施例中，第二控制器还可基于图像传感器或关节位置传感器来确定潜在碰撞。

第二控制器可重复地确定第二机器人操纵器与第一机器人操纵器之间的距离，并且可将该距离与阈值距离进行比较，从而确定潜在碰撞。另外，第二控制器还可重复地确定第二机器人操纵器与第一机器人操纵器之间的行近速率，并且第二控制器还可基于行近速率来确定潜在碰撞。