[发明专利]用于对工件进行操作的机器人系统和方法

权利要求书

1.一种用于对工件(300)进行自动操作的机器人系统(100)，包括：

至少一个机器人(102)，所述至少一个机器人通信地耦接至包括处理器(204)的数据处理系统(200)并且具有机械臂(106)和耦接至所述机械臂(106)的末端执行器(110)；

处理器(204)，所述处理器被配置为针对所述末端执行器(110)的运动自动地生成总体规划(222)以用于对定位于物理环境(350)中的工件(300)的操作表面(308)进行操作，所述总体规划(222)是基于所述工件(300)的计算机辅助设计(CAD)模型(208)，并且所述总体规划至少部分基于所述机器人(102)的所述机械臂(106)距多个作业路径点(228)中的每一个处的到达距离来限定所述末端执行器(110)的运动路径(238)，所述多个作业路径点包含在所述总体规划(222)中、对应于安装在所述工件(300)上且以所述CAD模型(208)进行表示的多个基准标记(316)；

所述处理器(204)被配置为针对所述基准标记(316)中的每一个自动执行以下顺序的步骤：

当所述机器人(102)正在朝所述基准标记(316)前方的接近路径点(226)驱进和/或正处于所述接近路径点处时将所述机器人(102)对准到所述物理环境(350)中的所述工件(300)，并且反复地调整镶嵌工件碰撞几何体(218)在所述物理环境(350)的全局图(242)内的位置，除非或者直到所述镶嵌工件碰撞几何体(218)在所述全局图(242)内的近似工件位置(244)与当所述机器人(102)正在朝对应于所述基准标记(316)的作业路径点(228)驱进和/或正处于所述作业路径点处时所述物理环境(350)中的实际工件位置(306)基本匹配；

在所述机器人(102)处于所述作业路径点(228)时构建机械臂轨迹(240)，以用于沿与所述作业路径点(228)相关联的所述运动路径(238)执行所述末端执行器(110)的一系列运动；并且

执行所述机械臂轨迹(240)并使所述末端执行器(110)对所述工件(300)的所述操作表面(308)的一部分进行操作，所述工件的所述操作表面的一部分对应于在所述作业路径点(228)处针对所述机器人(102)限定的所述总体规划(222)中的部分。

2.根据权利要求1所述的机器人系统(100)，其中，所述处理器(204)在自动地生成所述总体规划(222)时被配置为按顺序执行以下步骤：

基于所述CAD模型(208)的几何文件(216)来构建所述多个作业路径点(228)，所述多个作业路径点基于所述机械臂(106)的所述到达距离而分别与所述基准标记(316)相距一定距离；

在所述作业路径点(228)中的每一个处构建一个尺寸对应于所述到达距离的延伸球体(120)；

基于每个所述延伸球体(120)与所述操作表面(308)的相交点来限定多个表面分段(232)；

针对每个所述表面分段(232)确定切割方向(236)，所述切割方向被限定为所述表面分段(232)的最大尺寸的方向；

通过将每个所述表面分段(232)与一系列平行于所述切割方向(236)而定向的垂直平面相交来形成每个所述表面分段(232)的所述运动路径(238)；

针对每个所述作业路径点(228)指定所述末端执行器(110)沿相邻的所述运动路径(238)的交替运动方向，所述交替运动方向限定所述末端执行器(110)的一系列运动；并且

保存所述总体规划(222)，所述总体规划包含所述末端执行器(110)在所有所述作业路径点(228)处的所述运动路径(238)和所述一系列运动。

3.根据权利要求2所述的机器人系统(100)，其中，所述处理器(204)被配置为：

限定所述工件(300)的所述CAD模型(208)的所述操作表面(308)，所述CAD模型(208)具有碰撞几何体(212)；

限定所述CAD模型(208)的所述多个基准标记(316)；

镶嵌所述CAD模型(208)的所述碰撞几何体(212)以形成所述镶嵌工件碰撞几何体(218)；并且

保存至少包含所述工件(300)的所述操作表面(308)、所述基准标记(316)以及所述镶嵌工件碰撞几何体(218)的限定的所述几何文件(216)。