CN111278610A - 用于运行可移动机器人的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种根据本发明的用于运行带有移动平台(11)的可移动机器人的方法，在移动平台上布置有铰接的机器人臂(14)，该方法包括以下步骤：‑将柔性调节的机器人臂的机器人参照物(16；16'；TCP)手动引导(S20)到环境参照物(20；W)；‑针对被引导到环境参照物的机器人参照物，检测(S30)机器人臂相对于平台的臂姿势，并相对于的平台初始姿势(Od)计量地检测(S10)平台的平台姿势；并‑根据所检测到的臂姿势和平台姿势来控制(S50)机器人。

Description

用于运行可移动机器人的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于运行可移动机器人的一种方法和一种系统，以及一种具有该可移动机器人和该系统的布置，本发明还涉及一种用于执行该方法的计算机程序产品。

背景技术

一方面，从企业内部实践已知，通过设定由机器人引导的末端执行器相对于特定于工件的坐标系的加工姿势，能够预先确定机器人对工件的加工。因此，例如基于工件的CAD数据,可以预先确定由机器人引导的焊接头、切割头、粘接头、喷漆头、磨削头或类似的工具头的焊接轨迹、切割轨迹、粘接轨迹、喷漆轨迹、磨削轨迹或类似的轨迹。

对此，图1示例性地说明了由机器人引导的末端执行器16相对于工件20或其由x轴x_w和y轴y_w表示的特定于工件的坐标系W(也被称为“任务(坐标)系”)的目标加工姿势，该目标加工姿势是通过从坐标系W到坐标系T的相应变换_WT^T而预先确定的，特定于末端执行器的坐标系TCP被转换到该坐标系T(TCP→T)。换句话说，末端执行器16或特定于末端执行器的坐标系TCP应该处于由T或_WT^T预先确定的姿势。

另一方面，由企业内部实践已知，基于机器人臂14的末端执行器相对于特定于环境的初始坐标系的(目标)姿势，能够控制带有移动平台11和铰接的机器人臂14的可移动机器人(又参见图1)，在此，相对于该初始坐标系，例如基于所检测到的车车轮转速、步进等，计量地(odometrisch)检测平台的姿势。

为此，在图1中示例性示出了通过x轴x_Od和y轴y_Od表示的初始坐标系Od以及平台11或特定于平台的坐标系B的当前姿势以及从初始坐标系Od到特定于平台的坐标系B的相应的变换_OdT^B。

特别是从图中可以看出，为了控制可移动机器人，使其能够基于计量检测的并通过_OdT^B确定的平台姿势进入相对于特定于工件的坐标系W根据_WT^T而预先设定的(目标)加工姿势，需要(了解)特定于工件的坐标系W相对于特定于环境的计量-初始坐标系Od的姿势或(了解)从初始坐标系Od到特定于工件的坐标系W的变换_OdT^w，因为：

_OdT^T＝_WT^T﹒_OdT^W→_BT^TCP﹒_OdT^B

其中：

变换_OdT^B，其是通过相对于初始姿势计量检测到的平台的姿势确定的，初始姿势定义了初始坐标系Od；

变换_BT^TCP，其根据机器人臂相对于平台或其关节坐标的姿势来确定；

变换_WT^T，其例如根据CAD数据被预先确定；以及

相应求得的变换_OdT^W。

换句话说，在变换_OdT^W和_WT^T已知的情况下，可以确定相应的变换_OdT^B和_BT^TCP或机器人臂的相应待进入的关节位置或目标关节位置以及平台的待进入的姿势或目标姿势，并相应地控制可移动机器人。

为了能够基于平台的另一个计量检测到并由_OdT^B*确定的姿势(“另一平台姿势”)进入到相对于特定于工件的坐标系W根据_WT^T预先确定的(目标)加工姿势，可以相应地确定机器人臂的一(另一个)姿势或控制机器人臂：

_WT^T﹒_OdT^W＝_BT^TCP*﹒_OdT^B*

或确定相应的变换_BT^tcp*，并相应地控制机器人臂。换句话说，一旦确定了从初始坐标系Od到特定于工件的坐标系W的变换_OdT^W，则可以分别通过确定和实现机器人臂的相应姿势_BT^TCP、_BT^TCP*来实现通过_WT^T预先确定的用于任意计量检测的平台姿势_OdT^B、_OdT^B*的(目标)加工姿势。

发明内容

本发明的目的在于，改善可移动机器人的运行，在一种实施方式中是利用特定于机器人的参照物来改善对预先设定的加工姿势的进入。

本发明的目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现。权利要求10至12保护一种用于执行在此所述方法的系统或计算机程序产品，或者保护一种具有在此所述的可移动机器人和系统的布置。优选的扩展方案由从属权利要求给出。

根据本发明的一种实施方式，用于运行带有移动平台的可移动机器人的方法包括以下步骤，在此，在该移动平台上布置有铰接的机器人臂：

-将柔性调节的机器人臂的机器人参照物手动引导到环境参照物或环境参照物的旁边，特别是如下地引导：即，使得被引导到环境参照物或其旁边的机器人参照物相对于环境参照物具有预先设定的、特别是明确的或三维的位置和/或方向；

-针对或者根据被引导到环境参照物的机器人参照物，检测机器人臂相对于平台的臂姿势，并且相对于平台的初始姿势计量地检测平台的平台姿势；以及

-根据检测到的臂姿势和平台姿势控制机器人。

在一种实施方式中，通过被引导到环境参照物或其旁边的机器人参照物，确定可移动机器人、特别是(还有)其平台相对于环境参照物的位置，在一种扩展方案中还确定其方向。因此，在一种实施方式中，通过所检测到的臂姿势和平台姿势，还确定了环境参照物的相对于计量检测平台姿势的初始姿势的位置，在一种扩展中还确定其方向。相应地，在一种实施方式中，可以根据所检测到的臂姿势和平台姿势来有利地控制机器人，特别是确定开头所阐述的从平台姿势的计量检测的初始坐标系Od到特定于环境的、特别是特定于工件的或特定于工具的坐标系的变换_OdT^w。

在一种实施方式中，移动平台具有底盘，该底盘具有一个或多个被驱动的和/或可转向的车轮，特别是麦克纳姆车轮、履带、链条、气垫、(悬浮)磁体等和/或一个或多个用于检测平台的运动、特别是其驱动器或运动机构的运动、特别是车轮、履带、链条、腿等的运动的传感器，该传感器特别可以是无轨的。由此，在一种实施方式中，可移动机器人可以有利地多次和/或灵活地进入不同的工作站或一个工作站。

在一种实施方式中，所述铰接的机器人臂具有至少三个、特别是至少六个、特别是至少七个关节，特别是转动关节，在一种实施方式中，这些关节可以通过驱动器、特别是电动机来致动。在一种实施方式中，通过至少六个关节，末端执行器或机器人参照物可以有利地处于工作空间中的任何三维位置和方向；在一种实施方式中，通过至少七个关节提供有利的冗余，特别是用于以不同的臂姿势驶向环境参照物以避免碰撞等。

在一种实施方式中，柔性调节的机器人臂的机器人参照物的手动引导包括：控制技术的规避或跟随在机器人臂上、特别是在机器人参照物上或与其间隔开地手动施加的力，特别是在没有外部施加的力而补偿机器人臂的地心引力或重力或者保持其姿势的情况下，其中，为了更紧凑地表示，在本发明中也将反平行力偶或转矩概括地称为力，并且在一种实施方式中，本发明意义下的控制包括基于所检测到的实际值和预定目标值的控制或调节。

在一种实施方式中，机器人臂或其控制器特别是仅在为了将机器人参照物手动引导到环境参照物时才被(转换)切换为柔性调节、特别是重力补偿调节，特别是(仅)在到达平台姿势之后才被切换。由此，在一种实施方式中，可以有利地进入平台姿势，特别是还可以通过在可移动机器人的特别是还被刚性调节的或特别是被调节技术地或机械地锁止的臂上或类似的部位上推动可移动机器人而进入平台姿势。

在一种实施方式中，机器人参照物可以包括机器人臂的特定于机器人臂的部分，特别是远端的和/或被非破坏性地、可松脱地紧固的部分，特别是被拧接、夹持和/或锁定的部分，特别是机器人(臂)末端执行器，特别是机器人(臂)引导的工具，和/或与此相关的固定的或由此定义的坐标系；机器人参照物特别可以是机器人臂的特定于机器人臂的部分，特别是远端的和/或被非破坏性地、可松脱地紧固的部分，特别是被拧接、夹持和/或锁定的部分，特别是机器人(臂)末端执行器，特别是机器人(臂)引导的工具，和/或与此相关的固定的或由此定义的坐标系。

在一种实施方式中，环境参照物可以包括机器人的环境(中)的一部分，特别是用于加工机器人引导的工件的工具，机器人所要加工的工件和/或用于此的接纳部、特别是工作台、夹紧装置等，和/或与此相关的固定的或由此定义的坐标系；环境参照物特别可以是机器人的环境(中)的一部分，特别是用于加工机器人引导的工件的工具，机器人所要加工的工件和/或用于此的接纳部、特别是工作台、夹紧装置等，和/或与此相关的固定的或由此定义的坐标系。

在一种实施方式中，环境参照物具有一个或多个标记，特别是光学的标记，特别是图形的标记，和/或特别是视觉(可识别的)、明确的三维方向，特别是已标记的点、角、边、不对称车轮廓等。由此，在一种实施方式中，可以改善将机器人参照物到环境参照物或其旁边的手动引导，特别是利用相对于环境参照物的预定的方向。

在一种实施方式中，借助于关节传感器、特别是角度传感器来检测机器人臂相对于平台的(臂)姿势。附加地或替代地，在一种实施方式中，还可以借助于相机、激光追踪器等来检测这样的(臂)姿势。

在一种实施方式中，相对于平台的初始姿势或者相对于或在计量检测的相应的(初始)坐标系中，对平台的(平台)姿势的计量检测包括：检测平台、特别是其运动机构(例如车轮、履带、链条、腿等)从初始姿势及其特别是数值上的集成开始的运动，在一种实施方式中是是借助于平台上的位移传感器，特别是角度传感器、速度传感器和/或加速度传感器车轮。因此，初始姿势可以特别是对平台姿势的计量检测开始或归零时的姿势。

在一种实施方式中，相比于基于地图的检测等，计量检测可以有利地实现更高的调节周期和/或(更)稳定的或更小突变的控制。

如开头所述的，当计量检测的初始姿势与环境参照物或者环境参照物相对于该初始姿势的环境参照物姿势之间的变换已知时，平台姿势已被计量检测的可移动机器人可以有利地进入或为此控制相对于环境参照物预先设定的加工姿势。

相应地，在一种实施方式中，根据所检测到的臂姿势和平台姿势，确定环境参照物相对于初始姿势的环境参照物姿势，特别是确定在所述计量检测的通过初始姿势确定的或确定初始姿势的(初始)坐标系与特定于环境参照物的坐标系之间的变换，并根据所确定的环境参照物姿势或变换以及一个或多个例如基于CAD数据、所规划的加工轨迹等相对于环境参照物预先设定的加工姿势来控制可移动机器人，特别是用于进入该加工姿势。

在一种实施方式中，一旦确定了该环境参照物姿势或变换，可移动机器人就可以在离开平台姿势之后特别是多次地重新进入(多个)加工姿势，而不必重新确定环境参照物姿势或变换或者必须为此相对于环境参照物手动引导机器人参照物，特别是当或只要计量检测足够精确，特别是其(数值)漂移保持足够小的情况下。

相应地，在一种实施方式中，该方法包括以下步骤：(分别)在不将机器人参照物重新手动引导到环境参照物的情况下，一次或多次地重新进入平台姿势和/或一个或多个其它的平台姿势，并随后根据所确定的环境参照物姿势或变换以及一个或多个加工姿势来控制机器人臂，特别是(用于)通过机器人臂、特别是机器人(臂)引导的末端执行器、特别是工具或工件进入加工姿势。

在一种实施方式中，本发明意义下的姿势可以(分别)包括特别是空间的一维、二维或三维的、特别是笛卡尔的位置和/或一维、二维或三维的方向，特别可以是空间的一维、二维或三维的、特别是笛卡尔的位置和/或一维、二维或三维的方向。

因此，将机器人参照物手动引导到环境参照物或其旁边可以特别包括：将机器人参照物的被标记的点、特别是特定于机器人参照物的坐标系的原点或者用于规定该原点或该坐标系的点，手动引导到环境参照物的被标记的点或者该点的旁边、特别是该点中，特别是特定于环境参照物的坐标系的原点或者用于规定该原点或该坐标系的点，其中，在一种扩展方案中，机器人参照物被如下地引导到环境参照物：即，使得被引导到环境参照物的机器人参照物附加地还具有相对于环境参照物预先设定的、特别是一维、二维或三维的方向，特别是使特定于机器人参照物的坐标系的至少一个、特别是全部三个坐标轴与特定于环境参照物的坐标系的相应的坐标轴对齐或形成预定的角度。在另一种扩展方案中，被引导到环境参照物的机器人参照物或特定于机器人参照物的坐标系可以相对于环境参照物或特定于环境参照物的坐标系具有围绕一个或多个轴的任意取向。在一种实施方式中，相对于平台的初始姿势计量检测到的平台的(平台)姿势可以通过二维的、特别是水平的位置和一维的、特别是围绕或相对于垂线的方向来确定。

特别地，在一种实施方式中，当机器人参照物可以在视觉上明确地或三维地定向，特别是具有至少三个可以在视觉上明确地识别或标记的轴或方向时，这些轴或方向例如可以通过至少两个不共线的边缘等来定义，机器人参照物就可以被如下地引导到环境参照物：即，使得被引导到环境参照物的机器人参照物相对于环境参照物具有预定的三维或明确的方向。

由此，在一种实施方式中，可以有利地仅通过一次进入或一次臂姿势就能够清楚地确定环境参照物姿势或相应的变换(“单点法”)。

特别地，在另一种实施方式中，当机器人参照物具有至少一个旋转对称轴或者由于其相对于旋转对称轴的方向不能识别或者仅能困难地和/或不精确地识别而视觉上不能明确地定向时，该方法在一种实施方式中包括以下步骤(“两点法”)：

-沿着相对于环境参照物的预定方向，特别是沿着视觉上可识别的或标记的轴或方向，手动引导地移动被引导到环境参照物的机器人参照物；和

-针对沿着预定方向运动的机器人参照物，检测机器人臂相对于平台的至少一个另外的、特别是仅一个另外的臂姿势，其中，(还)根据所检测的一个或多个另外的臂姿势来控制机器人，特别是根据所检测的一个或多个另外的臂姿势来确定环境参照物姿势或相应的变换。

在一种扩展方案中，预定方向与旋转对称轴一起形成非零的角度，该角度在一种实施方式中为至少15°、特别是至少45°，和/或最高165°、特别是最高135°。附加地或替代地，在一种实施方式中，环境参照物或特定于环境参照物的坐标系相对于平台的行进或支承平面具有预定的定向，在一种扩展方案中，环境参照物或特定于环境参照物的坐标系的坐标平面至少基本上平行于平台的行进或支承平面。

由此，在一种实施方式中，可以有利地补偿机器人参照物的旋转对称性。

如已经提到的那样，计量检测可以具有特别是数值上的漂移，使得当再次进入平台姿势时或者在借助于或基于计量检测进入另一个平台姿势时可能会出现(位置(定位)和/或方向)误差。

在一种实施方式中，这可以通过特别是周期性重复在此所述的用于确定环境参照物相对于初始姿势或相应变换的环境参照物姿势的方法进行补偿。

在此，特别是基于在视觉上可明确定向的机器人参照物，该机器人参照物被如下地引导到环境参照物：即，使得被引导到环境参照物的机器人参照物相对于环境参照物具有预定的三维方向，使得仅将机器人参照物手动引导到环境参照物就足以明确地确定环境参照物姿势。

然而，如果因为机器人参照物的旋转对称性而使得需要至少一个其它的臂姿势用于环境参照物姿势的首次确定，则在一种实施方式中，在重新确定环境参照物姿势或其相应的校正时，可以有利地省略。

为此，在一种实施方式中，该方法特别是包括以下步骤：

-针对平台姿势或者根据平台姿势或者在平台姿势中，借助于对环境的扫描、特别是地图，检测平台的相对于平台的环境的参考姿势；

-借助于对环境的扫描或地图，将平台重新导航到参考姿势；

-针对被导航到参考姿势的平台，计量检测平台相对于初始姿势的平台对比姿势；和

-根据平台姿势和平台对比姿势，校正环境参照物姿势。

通过使用扫描或地图重新导航到参考姿势，可以定期地以更高的精度再次占据参考姿势。但是，由于漂移，在此计量检测到的平台对比姿势与在首次进入计量检测到的平台姿势时不一致。相应地，在一种实施方式中，根据平台姿势与平台对比姿势(其在使用扫描或地图导航的精度范围内应该是相同的姿势)之间的差异，可以确定计量检测的误差，并相应地例如通过引入适当的校正项、偏置和/或旋转来补偿。

在一种扩展方案中，该方法包括以下步骤：

-在平台被导航到参考姿势的过程中或在参考姿势中，将柔性调节的机器人臂的机器人参照物重新手动引导到环境参照物；-针对被重新引导到环境参照物的机器人参照物，检测机器人臂相对于平台的臂对比姿势；和

-(还)根据臂姿势和臂对比姿势拉校正环境参照物姿势。

在一种实施方式中，通过将柔性调节的机器人臂的机器人参照物重新手动引导到环境参照物并检测机器人臂相对于平台的臂对比姿势，可以有利地比单独基于扫描或地图导航到参考姿势中更精确地确定和补偿计量检测或初始姿势的位置(positioneile)或平移性的偏差或漂移。

但是根据企业内部实践，已知的是，检测平台的参考姿势并通过环境的扫描或地图将平台导航到参考姿势作为计量检测的替代方法特别是由于缓慢的周期速率和可能的阶跃而并不合适。然而，在一种实施方式中，这仍然可以有利地用于补偿计量检测，特别是其漂移。因此，在一种实施方式中，上述步骤被周期性地重复。

在一种实施方式中，根据机器人臂的作用范围将平台导航到平台姿势中，特别是使得机器人参照物在该平台姿势中可以被引导到环境参照物。在一种实施方式中，平台在此特别是通过扫描或地图和/或计量检测而自动化，和/或通过用户导航，特别是通过控制平台的驱动和/或平台的无驱动运动而自动化。

附加地或替代地，在一种实施方式中，当将柔性调节的机器人臂的机器人参照物手动引导到环境参照物时，平台停止于平台姿势中；在一种扩展方案中，特别是通过关闭或相应地(制动或保持位置地)控制驱动器、闭合制动器等使平台停止，特别是安全地停止。

由此，在一种实施方式中，可以提高该方法的精度和/或安全性。

根据本发明的一种实施方式，用于运行可移动机器人的系统、特别是(机器人)控制器，特别是被硬件技术和/或软件技术地、特别是编程技术地设计用于执行在此所述描述的方法，和/或具有：

-用于柔性地调节机器人臂，以将机器人参照物手动引导到环境参照物的装置；

-用于针对被引导到环境参照物的机器人参照物，检测机器人臂相对于平台的臂姿势并且用于相对于平台的初始姿势计量检测平台的平台姿势的装置的的；以及

-用于根据所检测到的臂姿势和平台姿势控制机器人的装置。

在一种实施方式中，该系统或其装置具有：

用于根据所检测到的臂姿势和平台姿势来确定环境参照物的相对于初始姿势的环境参照物姿势的装置，其中，根据所确定的环境参照物姿势和至少一个相对于环境参照物预先设定的加工姿势来控制机器人，或者为此将该装置设计用于控制机器人；和/或

用于在无需将机器人参照物重新引导到环境参照物的情况下(分别)重新进入平台姿势和/或至少一个其它平台姿势并随后根据所确定的环境参照物姿势和至少一个加工姿势控制机器人臂的装置；和/或

用于将机器人参照物引导到环境参照物以使得被引导到环境参照物的机器人参照物相对于环境参照物具有预先设定方向的装置；和/或

用于检测机器人臂相对于平台的至少一个另外的臂姿势，以用于沿着相对于环境参照物预先设定的方向运动的机器人参照物的装置，其中，根据所检测到的另外的臂姿势来控制机器人，特别是根据所检测到的另外的臂姿势来确定环境参照物姿势，或者为此将该装置设计用于控制机器人或确定环境参照物姿势；和/或

用于借助于扫描环境、特别是借助于环境的地图来检测平台的相对于平台环境的参考姿势以用于平台姿势的装置；用于借助于扫描、特别是地图将平台重新导航到参考姿势的装置；用于计量地检测平台相对于初始姿势的平台对比姿势以用于被导航到参考姿势的平台的装置；以及用于根据平台姿势和平台对比姿势校正环境参照物姿势的装置；和/或

用于检测机器人臂相对于平台的臂对比姿势以用于被重新引导到环境参照物的机器人参照物的装置；以及用于根据臂姿势和臂对比姿势来校正环境参照物姿势的装置；和/或

用于在将柔性调节的机器人臂的机器人参照物手动引导到环境参照物时根据机器人臂的作用范围将平台导航到平台姿势中和/或使平台停止在平台姿势中的装置。

本发明意义下的装置可以硬件技术和/或软件技术地构成，特别是具有：优选与存储系统和/或总线系统进行数据连接或信号连接的处理单元，特别是数字处理单元，特别是微处理单元(CPU)；和/或一个或多个程序或程序模块。CPU可以为此被设计为：执行被实现为存储在存储系统中的程序的指令；从数据总线检测输入信号；和/或将输出信号发送至数据总线。存储系统可以具有一个或多个特别是不同的存储介质，特别是光学的、磁的、固体的和/或其它非易失性的介质。该程序可以被如下地提供：即，其能够体现或者说执行在此所述的方法，从而使得CPU能够执行该方法的步骤，并由此特别是能够运行或控制机器人。在一种实施方式中，计算机程序产品可以具有特别是非易失性的、用于存储程序的存储介质或者说其上存储有程序的存储介质，特别可以是特别是非易失性的、用于存储程序的存储介质或者说其上存储有程序的存储介质，其中，执行该程序会使系统或控制器、特别是计算机执行在此所述的方法或该方法的一个或多个步骤。

在一种实施方式中，该方法的一个或多个、特别是所有步骤是完全或部分自动化执行的，特别是通过系统或其装置。

附图说明

其它的优点和特征由从属权利要求和实施例给出。为此，部分示意性地示出了：

图1是根据本发明一种实施方式的、具有可移动机器人和用于运行可移动机器人的系统的布置；

图2是根据本发明一种实施方式的、用于运行可移动机器人的方法；

图3是图1在图2所示方法的步骤中的布置；

图4是根据本发明另一种实施方式的、用于运行图5所示布置的可移动机器人的方法；

图5是在图4所示方法的步骤中的布置。

具体实施方式

如在引言中已经部分解释的那样，图1以垂直俯视图示出了带有移动平台11的可移动机器人，在该移动平台上设置有铰接的机器人臂14，其转动关节15在图1中为了更紧凑的示出而仅以用于相对于平台11转动的近端侧转动关节以及另一转动关节来表示。

移动平台11具有带有传感器12的车轮，该传感器用于相对于平台的初始姿势计量检测平台11的平台姿势，该平台与控制器18通信。

此外，还有一个或多个另外的传感器13与控制器18通信，其用于扫描环境或借助地图检测平台11相对于环境的姿势。

这在图1中通过相应的坐标系和从初始坐标系到目标坐标系的变换(_{初始坐标系}T^{目标坐标系})来说明，在此，每个坐标系均由其x轴和y轴表示：

在计量检测初始化时，将一特定于平台的坐标系B的姿势规定为平台的初始姿势，该坐标系在图1中以其x轴和y轴x_B、y_B来表示并且也被称为“基础-链接(坐标)系(base-link(coordinate)frame)”，在图1中通过x轴x_Od和y轴y_Od表示计量检测Od的初始姿势的相应坐标系或者说初始坐标系或参考坐标系，该坐标系也被称为“计量(坐标)系(odom(coordinate)frame)”。

相应地，借助车轮传感器12计量检测到的平台11或特定于平台的坐标系B的当前姿势确定了变换_OdT^B，或者说，其可以对应于相对于平台11的初始姿势计量检测到的平台的平台姿势。

同样，可以通过一个或多个传感器13，借助于或在地图或特定于环境的地图坐标系M(其通过x轴和y轴x_M、Y_M来表示)中，检测平台11或特定于平台的坐标系B相对于环境的参考姿势，该参考姿势相应地确定了从地图坐标系M到参考姿势的变换_MT^B。地图坐标系M也被称为“地图(坐标)系(map(coordinate)frame)”，因此，该变换_MT^B可以对应于借助于环境的扫描或地图而检测到的平台11相对于平台的环境的参考姿势。

如在引言中所述，可以例如基于CAD数据等，在特定于工件的坐标系W(其通过x轴和y轴x_w、y_w来表示)中，预先设定特别是用于由机器人引导的工具16或TCP坐标系(其由x轴和y轴x_TCP、y_TCP来表示)的(目标)加工姿势。

由于机器人的控制器18可以借助于计量检测确定变换_OdT^B并基于所检测到的关节角度确定变换_BT^TCP，因此，只要变换_OdT^W或特定于工件的坐标系W或用于确定该坐标系的环境参照物20(例如工件、工件接纳部、特别是工件支座等)相对于初始姿势(参见Od)的环境参照物姿势是已知的，机器人的控制器18就可以使用机器人进入预先设定的加工姿势T，即，使坐标系TCP与(相应的)坐标系T重合：

_OdT^T(CP)＝_WT^T﹒_OdT^W＝_BT^TCP﹒_OdT^B

在一种实施方式中，特别是为了确定该环境参照物姿势或相应的变换_OdT^w而执行一种方法，下面参照图2、图3更详细地说明：

在步骤S10中，根据机器人臂14的作用范围，将平台11导航到图3所示的平台姿势中并停止于该平台姿势中。在此，借助于车轮传感器12计量地检测平台11相对于初始姿势的平台姿势，该初始姿势确定了变换_OdT^B。

随后在步骤S20中，将控制器18切换到重力补偿模式，在该模式下，机器人臂被柔性地调节。在这种状态下，工具16被手动引导到环境参照物20，以使得坐标系TCP与坐标系W一致，即，两个坐标系具有相同的原点，并且它们的坐标轴具有相同的方向，如图3所示。

为此，使用者例如以图3所示的方式放置工具16：即，将工具内边缘的(所标记的或视觉上可见的)中心放置在工件20的拐角处并使该内边缘与图3中的工件20的上边缘对齐，在此，工具16垂直于工件20的表面。这仅是示例性地用于工具或机器人参照物16在工件或环境参照物20上的明确的三维定位和定向。

在步骤S30中，现在借助于关节15中的角度传感器来检测工具或机器人参照物16相对于平台11的六维臂姿势，其确定了变换_BT^TCP。

由此在步骤S40中，可以确定环境参照物20相对于初始姿势的环境参照物姿势或者相应的变换_OdT^w：

_OdT^W＝TCP＝_BT^TCP﹒_OdT^B

现在，在步骤S50中可以将机器人从平台姿势中移出。在步骤S50中，机器人可以稍后借助于计量检测重新进入该平台姿势，以便进入(一个或多个)加工姿势或利用工具16加工工件20。

同样地，在步骤S50中，机器人还可以进入另一平台姿势，以便或(在该平台姿势中)进入(一个或多个)加工姿势，或者利用工具16加工工件20。如开头所述，对于具有相应的变换_OdT^B*≠_OdT^B的这种其它的平台姿势，可以通过以下方式进入通过_WT^T预先设定的加工姿势：即，确定或实现机器人臂相对于平台的相应的其它姿势或相应的变换_BT^tcp*，或者相应地控制机器人臂，该变换是利用在步骤S40中所确定的环境参照物20相对于初始姿势的环境参照物姿势或相应的变换_OdT^w而如下地得到：

_WT^T﹒_OdT^W＝_BT^tcp*﹒_OdT^B*。

如上所述的，该方法需要使工具或机器人参照物16相对于工件或环境参照物20被明确地或三维地定向，上述实施例是对工具16在工件20上的垂直以及相互对齐的内边缘和上边缘的示例性说明。

然而，这对于旋转对称的工具是不可能的。在图5中示例性示出了工具16'，该工具围绕垂直于图5的绘图平面的中心轴线旋转对称。

因此，在此应用根据本发明另一种实施方式的方法，下面将参考图4、图5对该方法进行说明。在此，彼此相应的特征由相同的附图标记来标识，从而可以参考前面的描述，下面仅讨论不同之处。

在步骤S10中，再次根据机器人臂14的作用范围，将平台11导航到图5所示的平台姿势中并停止在该平台姿势中。在此，借助于确定了变换o_dT^B的车轮传感器12计量地检测平台11相对于初始姿势的平台姿势。

随后在步骤S20中，再次将控制器18转换至重力补偿模式，在该模式下，机器人臂被柔性地调节。在该状态下，工具16被手动引导到环境参照物20，使得坐标系TCP、W具有相同的原点。

为此，使用者例如将锥形工具16'的尖端放置在工件20的拐角上，在此，x轴和y轴x_TCP、y_TCP可以相对于环境参照物或工件20或相对于特定于工具的坐标系W任意地旋转，如图5所示。同样，这仅是对工具或机器人参照物16相对于工件或环境参照物20的明确的三维定位和任意定向的举例。

在步骤S30中，再次借助于关节15中的角度传感器来检测工具或机器人参照物16相对于平台11的六维臂姿势，该臂姿势确定变换_BT^TCP。

在附加的步骤S35中，现在沿着相对于工件或环境参照物20预先设定的方向，在本实施例中为沿着在图5中工件或环境参照物20的左边缘或特定于工具的坐标系W的x轴x_w，将工具或机器人参照物16'手动引导地移动到在图5中示出的另一个臂姿势中，该另一臂姿势确定了变换_BT'^TCP。

在步骤S45中，代替步骤S40，可以根据步骤S10的计量检测到的平台姿势和步骤S30、S35的两个臂姿势，确定环境参照物20相对于初始姿势的环境参照物姿势或相应的变换_OdT^w，特别是环境参照物20的x轴x_w相对于初始姿势的方向(作为)平行于坐标系TCP的坐标原点的差或工具16'的锥尖端在两个臂姿势中的位置的差，确定特定于工具的坐标系W的坐标原点作为坐标系TCP的坐标原点或工具16的锥尖端在步骤S30的臂姿势中的位置(另请参见图3)，以及环境参照物20的y轴y_w相对于初始姿势的方向(作为)平行于坐标系Od的y轴。

由此可以设定：环境参照物20或坐标系W平行于初始姿势，或坐标系Od或工件20的表面平行于平台11的支承平面或行驶平面。

替代于此地，在一种变型中，旋转对称的工具或旋转对称的机器人参照物16'也可以按照其旋转对称轴的预定方向(例如垂直于工件或环境参照物20的表面)放置在工件或环境参照物20上。随后，可以确定环境参照物20或坐标系W的z轴相对于初始姿势或坐标系Od的方向(作为)平行于步骤S30的臂姿势中的坐标系TCP或旋转对称轴的z轴。

现在在步骤S50中，可以将机器人再次从平台姿势中移出。机器人可以在步骤S50中稍后通过计量检测再次进入该平台姿势或者又进入另一平台姿势，以便进入加工姿势或用工具16加工工件20。

特别地，当机器人在较长的路程之后才进入平台姿势，例如在此其间已经使用了其他工作站，和/或重复地进入该平台姿势，则可能会出现错误，特别是由于计量检测的数值漂移。

为了对此进行补偿，可以周期地执行以上参照图2、图3所述的方法，并因此可以相应地更新或校正变换o_dT^w。

替代地，在一种实施方式中，当在步骤S10中首次检测平台姿势时，可以借助于传感器13在地图或坐标系M中附加地检测平台11相对于平台的环境的参考姿势(见图1)，该参考姿势确定变换_MT^B。

现在，如果在步骤S60(见图4)中再次通过地图或按照坐标系M将平台11重新导航到平台姿势中，则在此相对于初始姿势计量检测到的平台对比姿势在计量检测没有位置误差和角度误差的情况下应该与在步骤S10中检测到的平台姿势一致。相应地，可以在步骤S60中根据在步骤S10中所检测到的平台姿势与在步骤S60中所检测到的平台对比姿势的差异来确定并校正计量检测的位置误差和角度误差，特别是通过施加相应的校正偏移。

为了进一步提高该校正的精度，在一种实施方式中，在步骤S60中使平台11停止于参考姿势中，将控制装置18切换到重力补偿模式，并将工具16或16'手动引导到环境参照物20，由此将如上所述地使坐标系TCP、W具有相同的原点。

现在，在此检测到的机器人臂相对于平台的臂对比姿势在计量检测没有位置误差的情况下应该与在步骤S30中所检测到的臂姿势一致。相应地，可以根据在步骤S30中所检测到的臂姿势和在步骤S60中所检测到的臂对比姿势的差异(更精确地)确定和校正计量检测的位置误差。

由上文特别可以得出，在一种实施方式中，坐标系可以对应于参照物或姿势，特别是机器人参照物的特定于机器人臂的、特别是特定于末端执行器的坐标系，环境参照物的特定于工具(接收部)的坐标系，和/或计量检测初始姿势的初始坐标系，以及对应于姿势变换，特别是环境参照物姿势的变换_OdT^w、臂(比较)姿势的变换_BT⁽'^)TCP、计量检测平台(比较)姿势的变换_OdT^B、平台11的参考姿势的变换_MT^B和/或预先设定的加工姿势的变换_WT^T。

此外，应该明确指出的是，在此提到的从第一坐标系到第二坐标系的变换在本发明的意义下当然总是可以通过从第二坐标系到第一坐标系的(模拟的或反向的)变换来实现。

尽管在前面的描述中已经阐释了示例性的实施方式，但是应该指出的是，还可能有很多的变型。此外还应指出的是，这些示例性的实施方式仅仅是举例，其不应对保护范围、应用和结构形成任何限制。相反，通过前面的描述能够赋予本领域技术人员实现对至少一个示例性实施方式进行转换的教导，其中，在不脱离本发明保护范围的情况下，可以实现特别是关于所述部件的功能和布置的各种变化，例如可以根据权利要求和等效的特征组合获得。

附图标记列表

11 移动平台

12 车轮(传感器)

13 (扫描)传感器

14 机器人臂

15 关节

16 末端执行器，特别是工具(视觉上可明确定向的)

16' 末端执行器，特别是具有旋转对称轴的工具

18 控制器

20 工件(环境参照物)

B 特定于平台的坐标系

M 地图(坐标系)

Od 计量检测的初始姿势/坐标系

T (目标)加工姿势

TCP 特定于末端执行器/工具的坐标系(机器人参照物)

W 特定于工件的坐标系(环境参照物)。

Claims (12)

1.一种用于运行带有移动平台(11)的可移动的机器人的方法，在所述移动平台上布置有铰接的机器人臂(14)，其中，所述方法包括以下步骤：

-将柔性调节的机器人臂的机器人参照物(16；16'；TCP)手动引导(S20)到环境参照物(20；W)；

-针对被引导到环境参照物的机器人参照物，检测(S30)所述机器人臂相对于所述平台的臂姿势，并且相对于所述平台的初始姿势(Od)计量地检测(S10)所述平台的平台姿势；以及

-根据所检测到的臂姿势和平台姿势来控制(S50)所述机器人。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-根据所检测到的臂姿势和平台姿势，确定(S40；S45)所述环境参照物相对于所述初始姿势的环境参照物姿势，

其中，根据所确定的环境参照物姿势以及至少一个相对于所述环境参照物预先设定的加工姿势(T)来控制(S50)所述机器人。

3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-在不将所述机器人参照物重新手动引导到所述环境参照物的情况下，重新进入(S50)所述平台姿势和/或至少一个其它的平台姿势；并且随后

-根据所确定的环境参照物姿势和至少一个加工姿势来控制(S50)所述机器人臂。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述机器人参照物如下地引导到所述环境参照物：即，使得被引导到环境参照物的机器人参照物相对于所述环境参照物具有预先设定的方向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-沿着相对于所述环境参照物预先设定的方向，手动引导地移动(S35)被引导到环境参照物的机器人参照物；和

-针对沿着预先设定的方向运动的机器人参照物，检测(S35)所述机器人臂相对于所述平台的至少一个另外的臂姿势；

其中，根据所检测到的另外的臂姿势来控制(S50)所述机器人，特别是根据所检测到的另外的臂姿势来确定(S45)所述环境参照物姿势。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-借助于对环境的扫描、特别是借助于环境的地图(M)，针对所述平台姿势检测(S10)所述平台相对于平台的环境的参考姿势；

-借助所述扫描、特别是地图，将所述平台重新导航(S60)到所述参考姿势；

-针对被导航到参考姿势的平台，计量检测(S60)所述平台相对于所述初始姿势的平台对比姿势；并且

-根据所述平台姿势和所述平台对比姿势来校正(S60)所述环境参照物姿势。

7.根据前述权利要求所述的方法，其特征子在于，该方法包括以下步骤：

-在将所述平台导航到所述参考姿势的情况下，将柔性调节的机器人臂的机器人参照物重新手动引导(S60)到所述环境参照物；

-针对被重新引导到所述环境参照物的机器人参照物，检测(S60)所述机器人臂相对于所述平台的臂对比姿势；并

-根据所述臂姿势和所述臂对比姿势，校正(S60)所述环境参照物姿势。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机器人参照物是视觉上可明确定向的(16)或者具有旋转对称轴(16')。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述机器人臂的作用范围将所述平台导航到所述平台姿势中，和/或在将柔性调节的机器人臂的机器人参照物手动引导到所述环境参照物时，所述平台停止于所述平台姿势中。

10.一种用于运行可移动的机器人的系统(12，13，18)，该系统被设计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：

-用于柔性地调节机器人臂(14)以将机器人参照物(16；16'；TCP)手动引导到环境参照物(20；W)的装置(18)；

-用于检测所述机器人臂相对于平台的臂姿势以及用于针对被引导到环境参照物的机器人参照物而计量检测所述平台相对于所述平台的初始姿势的平台姿势的装置(12)；和

-用于根据所检测到的臂姿势和平台姿势来控制所述机器人装置(18)。

11.一种具有可移动的机器人(11，14-16；16')和用于运行根据前述权利要求中任一项所述的可移动的机器人的系统(12，13，18)的布置。

12.一种计算机产品，包括程序代码，该程序代码存储在能由计算机读取的介质上，所述计算机程序产品用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

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