CN114901438B 利用外部物体抑制机器人臂振动的方法 （优傲机器人公司）

PA2019015592019.12.2022.06.27PCT/DK2020/0503852020WO2021/136566EN2021.07.08EP1920892A2,2008.05.14WO2019012040A1,2019.01.17本发明公开了用于控制机器人臂的方法和机器人关节中的每个机器人关节包括能够相对于机器人关节主体移动的输出凸缘和被配置成相对于机器人关节主体移动输出凸缘的关节马装界面通过基于目标运动和接收到的至少一个外部物体的振动特性为所述机器人臂生成控制2•基于所述机器人臂的所述振动特性提供机器人臂脉冲串，所述机器人臂脉冲串包括其特征在于，所述机器人控制器包括外部物体安装界面，•基于所述臂的目标运动和所述接收到的所述至少一个外部物体的振动特性为所述机o基于所述接收到的所述至少一个外部物体的振动特性提供至少一个物体脉冲串，所o将所述目标运动与所述机器人臂脉冲串和所述2.根据权利要求1所述的机器人控制器，其中所述外部物体安装界面被配置成接收来3.根据权利要求1或2所述的机器人控制器，4.根据权利要求1或2所述的机器人控制器，其中以至少5.根据权利要求1或2所述的机器人控制6.根据权利要求1或2所述的机器人控制器，其中•第一外部物体安装用户界面，其中用户能够提供连接到所述机器人臂的第一外部物•第二外部物体安装用户界面，其中用户能够提供连接到所述机器人臂的第二外部物•使得用户能够添加附加的外部物体安装界面的添加界面，其中用户能够提供连接到3•使得用户能够添加附加的外部物体安装界面的添加界面，其中用户能够提供连接到10.一种控制机器人臂的方法，其中所述机器人臂包括连接机器人基座和机器人工具•基于所述臂的所述目标运动和所述接收到的振动特性为所述机器人臂生成控制信o基于接收到的、连接到所述机器人臂的至少一个外部物体的振动特性提供至少一个o将所述目标运动与所述机器人臂脉冲串和所述11.根据权利要求10所述的方法，其中所述接收连接到所述机器人臂的至少一个外部•从用户界面设备接收振动特性用户信号，所述振动特性用户信号指示连接到所述机•接收从外部数据源接收到的振动特性数据信号；所述振动特性数据信号指示连接到•接收从所述外部物体接收到的振动特性执行器信号，所述振动特性执行器信号指示连接到所述机器人臂的至少一个外部物体的12.根据权利要求10或11所述的方法，其中以至少一个数字的形式接收所述外部物体13.根据权利要求10或11所述的方法，其中以至少一个外部物体振动公式的形式接收所述振动特性与至少一个机器人参数之间的14.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述至少一个外部物体的所述振动特性指•经由用户界面设备的第一外部物体安装界面接收连接到所述机器人臂的第一外部物•经由用户界面设备的第二外部物体安装界面接收连接到所述机器人臂的第二外部物417.一种控制机器人臂的方法，其中所述机器人臂包括连接机器人基座和机器人工具•为所述机器人臂生成第一目标运动，所述第一目标运动定义使得所述机器人臂的所述部分移动到所述第一目标位置的所述机器人•基于所述第一目标运动和连接到所述机器人臂的至少一个外部物体的振动特性，为基于接收到的所述至少一个外部物体的振动特性提供至少一个物体脉冲串和基于所•为所述机器人臂生成第二目标运动，所述第二目标运动定义使得所述机器人臂的所述部分移动到所述第二目标位置的所述机器人•基于所述第二目标运动和连接到所述机器人臂的所述至少一个外部物体的所改变的18.一种用于控制机器人臂的机器人控制器，其中所述机器人臂包括连接机器人基座其中所述机器人控制器被配置成通过执行根据权利要求17所述的方法的步骤来控制所述机器人臂。5的旋转机器人关节，被配置成使机器人臂的部分相对于彼此平移的棱柱关节和/或被配置成使机器人臂的部分相对于彼此移动的任何其他种类的机器[0008]WO2019012040A1和相应的科学文章{ii.}{iii.}公开了用于向具有不同动态特性6理系统的动态特性的查找表、物理系统的各个部分的测量结果或前述各项的组合来获得。于机器人臂的可能姿态，其中机器人臂的姿态表征了机器人臂的不同部分的位置和取向，[0010]EP1132790A1公开了一种用于机器(诸如机器人和具有作为机器驱动源的电动变化和机器老化而导致固有频率变化的机器的固有自动化和机器人信息学国际会议论文集(ICINCO2019)，2019年第1卷，第488_498页；/10.5220/000783450onlinetime_varyinginputshapingwithfractionaldelay{FIR}filtering”，ControlEngineeringPractice，2019年第88卷，第21_37页；/10.1016/j.conengprac.207据独立权利要求所述的机器人控制器和控制机器人控制器被配置成基于目标运动和接收到的该至少一个外部物体的振动特性来为机器体的振动和/或由这些外部物体引起的振动的方式控制机器人臂。外部物体安装界面使得节102b被配置成使机器人臂绕肩部轴线105b(示出为指示轴线的十字)旋转，如旋转箭头8[0029]机器人工具凸缘参考点(也称为TCP(工具中心点))107在该机器人工具凸缘处指[0030]机器人臂包括至少一个机器人控制器110，该机器人控制器被配置成控制机器人器又充当输入设备的触摸屏。界面设备还可被提扭矩传感器114提供工具凸缘力信号，该工具凸缘力信号指示在机器人工具凸缘处提供的示相对于机器人工具凸缘参考点107施加到机器人工具凸缘的力和扭矩。力一扭矩传感器机器人工具凸缘坐标系的任何点施加到机器人工具凸缘的力一扭矩。在一个实施方案中，9[0032]加速度传感器115布置在机器人工具关节102f处，并且被配置成感测机器人工具[0033]每个机器人关节包括机器人关节主体以及能够相对于该机器人关节主体旋转或转和/或平移的多个输出凸缘，例如，机器人关节中的一个机器人关节可包括第一输出凸缘，该第一输出凸缘相对于机器人关节旋转/平移机器人臂的第一部分；以及第二输出凸向和关节传感器信号控制提供给关节马达的马达扭矩来控制机器人臂的部分和机器人关臂的外部物体的振动和/或由这些外部物体引起的振动的方式控制机器人臂。外部物体安器人关节直接互相连接或如图1所示经由机器人连杆互相连接。机器人关节包括输出凸缘输出凸缘216f构成工具凸缘104。这些机器人关节任选地包括至少一个关节传感器219a、[0039]其中是沿着x凸缘轴的指示力，wo是沿着y凸缘轴的指示力，并且wewawo[0043]机器人工具关节102f可包括加速度传感器115，该加速度传感器提供指示机器人度传感器可另外或另选地提供指示输出凸缘相对于机器人工具凸缘坐标系的角加速度的[0049]所示实施方案的力传感器和加速度传感器布置在机器人工具[0052]运动规划器模块230被配置成例如通过生成机器人臂的零件的轨迹来提供机器人传动装置的输出轴的角位置qd、关节传动装置的输出轴的期望角速度qu机器人传动装置块231被配置成基于目标运动Md和机器人臂的动态模型D机器人来生成马达控制信号223a、和/或指示其他机器人参数的其收。这使得用户可以确保机器人控制器以最小化连接到机器人臂的外部物体的振动和/或考虑这些振动特性。外部物体安装界面可被配置为经由通过用户界面设备111接收的振动动特性提供为数据，该数据可自动安装在机器人控制器上而无需用户详细了解振动特性。[0057]在一个实施方案中，从自外部物体接收的振动特性执行器信号236接收该至少一[0059]图3a至图3d示出了包括显示器112和各种输入设备113的用户界面111的实施方[0060]在图3a中，外部物体安装界面232被配置成在用户界面设备111的显示器112上以包括其中用户可以输入外部物体的振动特性的至少一个数字用户字段。在所示实施方案以在数字用户字段338ζ中输入外部物体的阻尼比ζi作为实数Nζ。[0061]在图3b中，外部物体安装界面232被配置成在用户界面设备111的显示器112上以包括其中用户能够以公式和/或程序代码形式输入外部物体的振动特性的至少一个公式用户字段。在所示实施方案中，用户可以在公式用户字段339ω中输入外部物体的本征频率[0062]在一个实施方案中，其中外部物体安装模块可以包括第一外部物体安装用户界安装模块可以包括使得用户能够提供连接到机器人臂的多个外部物体的振动特性的多个使得可以减少由将多个外部物体添加到机器人臂而[0063]在图3c中，外部物体安装界面232被配置成在用户界面设备111的显示器112上以包括其中用户可以输入第一外部物体的振动特性的至少一个用户字段。在所示实施方案Nω,并且在数字用户字段338ζ中输入外部物体的阻尼比ζi作为实数Nζ,如图3a中所包括使得用户能够添加附加的外部物体安装界面的添加界面340，其中用户能够提供连接数p1ζi[0064]在一个实施方案中，马达控制器模块231被配置成通过基于接收到的该至少一个动规划器模块230可以被配置成执行卷积，然后将经卷积的目标运动发送到马达控制器模[0066]在一个实施方案中，马达控制器模块231被配置成通过例如基于机器人臂的先验运动和机器人臂脉冲串进行卷积来生成控制信号。这使得可以减少由机器人臂引起的振[0067]图4示出了控制类似于图1至图3中所示和所述的机器人臂的机器人臂的方法的流特性执行器信号指示连接到机器人臂的至少一供的用户输入。在所示实施方案中，步骤460基于机器人臂的一部分将移动到的期望路点。[0077]为机器人臂生成控制信号的步骤470包括将目标运动Md和物体脉冲串进行指示机器人臂的本征频率或阻尼频率和阻尼比，并且可以例如基于机器人臂的动态建模、[0079]为机器人臂生成控制信号的进一步步骤470包括基于机器人臂的振动特性提供机器人臂脉冲串的步骤574，该机器人臂脉冲串包括多个脉冲并且可以例如如{i.}{ii.}[0080]等式7丽={ArasAraz…Aran}[0082]在所示实施方案中，为机器人臂生成控制信号的步骤470包括将经卷积的机器人臂的目标运动和机器人臂脉冲串进行卷积的步骤575，[0084]在此实施方案中，接收连接到机器人臂的外部物体的振动特性的步骤450包括接[0085]在此实施方案中，在步骤471中生成的脉冲串被标记为其指示步骤471运动Md与第一物体脉冲串do,dn进行卷积来执行卷积目标运动的步骤472。[0086]为机器人臂生成控制信号的进一步步骤470包括基于在步骤652中接收到的第二[0087]在所示实施方案中，为机器人臂生成控制信号的步骤470包括将经卷积的目标运方案可以与图5中所示的实施方案组合，由此可以减少由多个外部物体以及机器人臂引起[0088]图7示出了如图1和图2所示的控制机器人臂的方法的流程图。该方法例如可以经至图8d所示，并且连接到如图1至图2中所述的机器人控制器。编程模块包括程序树模块可以通过提供指示机器人臂将机器人工具凸缘移动到机器人臂周围环境中的目标位置的[0090]步骤760是为机器人臂生成第一目标运动Md1的步骤，其中得机器人臂的该部分移动到第一目标位置的机器人臂的运动。步骤760类似于先前描述的[0091]步骤770是基于第一目标运动和连接到机器人臂的至少一个外部物体的振动特性[0093]一旦步骤781中已经改变了外部物体的振动特性，就重复指示所述机器人臂的一现在可以在相应的程序代码模块中在关节角度用户字段895中的目标位置处输入机器人关。[0095]重复步骤760并生成如括号中所示的机器人臂的第二目标运动运动定义使得机器人臂的该部分移动到第二目标位置的机器人