[发明专利]用于控制机器人臂的方法

说明书

一种用于在视觉上控制可在多个自由度上移位的机器人臂(1)的方法，机器人臂(1)承载至少一个可移位参考点(14)，该方法包括以下步骤：a)放置至少一个相机(2)，使得在由相机(2)输出的图像中包含目标点(13)，参考点(14)将放置于目标点(13)处；b)使机器人臂(1)移位，使得参考点(14)位于图像内；c)确定在图像中使参考点(14)连接到目标点(13)的向量(A')；d)选取(S1,S4)自由度中的一个，使机器人臂(1)在所述自由度上移动(S2,S5)预确定的标准距离(φ_az,φ_bxy)，并且记录(S3,S6)由机器人臂(1)的移动造成的参考点(14)在图像内的标准位移(D_az,D_bxy)；e)至少重复进行步骤d)，直到向量(A')可分解(S9)成标准位移(D_az,D_bxy)与相关联的加权因子(C_az,C_bxy)的乘积的和；f)使机器人臂(1)移动(S9)与该和的标准位移相关联的标准距离(C_az*D_az+C_bxy*D_bxy)与加权因子的乘积。

技术领域

本发明涉及一种用于在视觉上控制可在多个自由度上移位的机器人臂的方法。在视觉上控制机器人的位移极具吸引力，因为这允许即使机器人对给定的转向命令的反应的再现性低也精确地使机器人转向。

背景技术

每当新设置机器人系统(其包括机器人臂、至少一个相机以及联接到所述机器人臂和相机的控制器，控制器用于基于来自相机的输入而控制机器人臂)并且未提前精确地限定相机相对于机器人臂的位置时，都存在问题，因为尽管控制器可能够标识由机器人臂承载的参考点的实际位置与目标点(参考点应当放置于此处)之间的偏差，但控制器不可获知为了到达目标点而如何移动机器人臂。

常规地，该认知通过被称为校准相机的过程而引入到控制器中，如果人工地执行该过程，则该过程需要大量的高技术劳动力。由于人工校准是时间密集的，因而人工校准必须在机器人系统开始正常操作之前执行，并且必须然后实现针对可变得有必要使机器人臂移动到的空间中的任何目标点而恰当地操作机器人臂。

发明内容

因此，本发明的目标是，提供一种用于在视觉上控制不需要人工校准的机器人臂的机器人系统和方法。

在一个方面，该目标通过一种用于在视觉上控制可在多个自由度上移位的机器人臂的方法而实现，机器人臂承载至少一个可移位参考点，该方法包括以下步骤：

a)放置至少一个相机，使得在由相机输出的图像中包含目标点，参考点将放置于该目标点处；

b)使机器人移位，使得参考点位于图像内；

c)确定在图像中使参考点连接到目标点的向量；

d)选取自由度中的一个，使机器人在所述自由度上移动预确定的标准距离，并且记录由机器人的移动造成的参考点在图像内的标准位移；

e)至少重复进行步骤d)，直到向量可分解成标准位移与相关联的加权因子的乘积的和；

f)使机器人移动与该和的标准位移相关联的标准距离与加权因子的乘积。

在步骤d)中记录的标准位移可被视为跨越向量空间的基本向量。该向量空间是图像的平面，即，该向量空间是二维的。因此，为了寻找可组合以形成步骤c)的向量的标准位移，在大部分情况下，无论机器人的自由度的数量如何，步骤d)的仅少量的迭代都将是足够的。因此，可首先在步骤d)中选取最有希望的自由度，并且，如果可通过使因而获得的标准位移组合而形成步骤c)的向量，则可通过未研究剩余的自由度而节省时间。