[发明专利]用于将自主技能执行中的约束反馈到设计中的系统与方法

说明书

本发明涉及用于将自主技能执行中的约束反馈到设计中的系统与方法。一种用于设计由机器人单元执行过程的计算机实现方法，该方法包括：获得过程目标以及一个或多个过程约束。方法包括：访问构造库和技能库。每个构造包括机器人单元的部件的数字表示或机器人单元的几何变换。每个技能包括使用机器人单元的机器人与物理环境交互来执行技能目标的功能描述。方法使用模拟引擎对多种设计进行模拟，其中，每个设计表征为实现过程目标的构造与技能的组合，并且确定满足一个或多个过程约束的一组可行设计。方法包括：从该组可行设计输出推荐设计。

技术领域

本发明整体涉及一种自主系统，并且具体地，涉及一种用于基于自主技能执行中的约束来设计由机器人单元执行过程的方法与装置。

背景技术

在全球和高度竞争格局中，管理快速的创新周期、复杂的定制需求、以及不断增长的成本压力的需求使得传统的工业自动化系统面临不断增长的挑战。这种挑战激励了制造商从自动化逐渐转换成自主化的趋势。与自动化相反，自主化为工厂里的每个人赋予决策制定与自控能力，以在局部出现问题的情况下独立地采取行动。

在自主系统的上下文中，能够将机器指令抽象成技能，诸如物体抓取或放置。能够对这些技能进行组合，以生成合适上下文感知的应用程序。

预期自主系统在工厂里的工业使用情况较为广泛并且覆盖大范围的应用情景。在一些使用情况中，需要减少或甚至排除人类的参与。在其他情景中，自主机器能增强工厂工人的物理与智力能力。这种发展是能够实现工业4.0的上下文中所设想的柔性制造操作的技术的核心。

柔性通常以速度为代价。希望能够在工厂里的自主系统的设计与试运行中做出合理的决策，以在增加约束(例如，速度/吞吐量)时对性能进行优化。

发明内容

简言之，本发明的各方面面向一种用于将自主技能执行中的约束反馈到由机器人单元执行过程的设计中的技术。

本发明的第一方面提供一种用于设计由机器人单元执行过程的计算机实现方法。方法包括：获得过程目标以及一个或多个过程约束。方法包括：访问构造库和技能库。构造库中的每个构造包括机器人单元的部件的数字表示或机器人单元的几何变换。技能库中的每个技能包括使用机器人单元的机器人与物理环境交互来执行技能目标的功能描述。方法包括：使用模拟引擎对多种设计进行模拟，其中，每个设计表征为实现过程目标的构造与技能的组合，并且由此获得满足一个或多个过程约束的一组可行设计。该方法进一步包括：从该组可行设计输出推荐设计。

本发明的其他方面在计算系统与计算机程序产品中实现上述方法的特征。

本发明的另一方面提供一种用于设计由机器人单元执行过程的系统。系统包括：库模块，包括构造库和技能库。构造库中的每个构造包括机器人单元的部件的数字表示或机器人单元的几何变换。技能库中的每个技能包括使用机器人单元的机器人与物理环境交互来执行技能目标的功能描述。系统包括：模拟模块，包括被配置用于对多种设计进行模拟的模拟引擎，其中，每个设计表征为实现所指定的过程目标的构造与技能的组合，并且由此获得满足一个或多个指定过程约束的一组可行设计。该系统进一步包括：推荐模块，被配置用于从该组可行设计输出推荐设计。

能够通过本发明的技术实现附加的技术特征与益处。此处对本发明的实施方式及各方面进行了详细描述并且被视为是要求保护的主题的一部分。为了更好地理解，参考细节描述与附图。

附图说明

当结合所附附图进行阅读时，从下列细节描述中能够很好地理解本发明的上述及其他方面。为了易于识别对任意元件或行为的讨论，附图标记中的一个或多个最高有效位指其中首次引入该元件或行为的图号。

图1示出根据示例性实施方式的阐明系统的示意性框图。

图2示出用于表明执行封装瓶子的过程的机器人单元的基线设计的示出性实施例。

图3示出由系统基于图2中的过程目标进行评估的设计谱的实施例。