[发明专利]实时的机器人抓取规划

权利要求书

1.一种确定在任务的执行中机器人的末端执行器对物体的最佳抓取姿态的方法，该方法包括：

经由控制器接收一组输入，包括物体的描述性参数、具有参照系的任务扭转、以及被命令的末端执行器抓取力；

在任务扭转的参照系中计算抓取扭转；

经由控制器使所述抓取扭转旋转和移位，直到所述任务扭转和抓取扭转被最佳地平衡，其中当任务扭转和抓取扭转的总和最小时所述任务扭转和抓取扭转被最佳地平衡；

在控制器的存储器中记录最佳抓取姿态，其为抓取扭转和任务扭转被最佳地平衡的抓取姿态；以及

经由控制器使用记录的最佳抓取姿态执行控制动作。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将末端执行器到物体的初始途径矢量选择为任意的途径矢量；

经由所述末端执行器使用任意的抓取姿态抓取物体；以及

计算在所述任意的抓取姿态中所述末端执行器的位置和一组抓取接触点，以及所述任意的抓取姿态的合成的抓取扭转。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述末端执行器包括手掌和多个手指，其中计算所述位置和所述一组抓取接触点包括：使用已知的末端执行器的运动学特征和物体的已知的尺寸和位置来计算手掌的位置和取向，以及每个手指的抓取接触点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使所述抓取扭转旋转和移位包括使用正交分解的扭矩分量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使所述抓取扭转旋转和移位包括使用正交分解，使得扭矩分解成垂直和平行的分量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中物体的描述性参数包括物体的形状和物体在自由空间中的位置。

7.一种机器人系统，包括：

机器人，具有末端执行器；以及

控制器，具有处理器和有形、非瞬时存储器，在所述存储器上记录有指令，所述指令用于确定在任务执行中由所述末端执行器对物体的最佳抓取姿态；

其中处理器对所述指令的执行引起控制器：

经由控制器接收一组输入，包括物体的描述性参数、具有参照系的任务扭转和被命令的末端执行器力；

在任务扭转的参照系中计算抓取扭转；

经由所述控制器使所述抓取扭转旋转和移位，直到所述任务扭转和抓取扭转被最佳地平衡，其中当所述任务扭转和抓取扭转的总和最小时所述任务扭转和抓取扭转被最佳地平衡；

在存储器中记录所述最佳抓取姿态，其为所述抓取扭转和任务扭转被最佳平衡的抓取姿态；以及

使用记录的最佳抓取姿态执行控制动作。

8.根据权利要求7所述的机器人系统，其中控制器被编程用于将所述末端执行器到物体的初始途径矢量选择为任意的接近轨迹，经由所述末端执行器使用任意的抓取姿态抓取物体，以及计算所述末端执行器在任意的抓取姿态中的位置和一组抓取接触点。

9.根据权利要求7所述的机器人系统，其中控制器使用正交分解而使所述抓取扭转旋转和移位，以使得控制器将扭矩分解成垂直和平行分量。

10.根据权利要求7所述的机器人系统，其中物体的描述性参数包括物体的形状和物体在自由空间中的位置。