[发明专利]用于指示机器人的系统和方法

权利要求书

1.一种用于指示机器人的系统(1)，其中，所述系统(1)包括：主机器人手臂(2)，其布置成受操作者交互的影响；从机器人手臂(3)，其布置成与工件(4)交互；以及控制单元(5)，所述控制单元(5)配置成：

-确定表示操作者(6)和所述主机器人手臂(2)之间的力相互作用的主外力数据；以及

-确定表示所述从机器人手臂(3)和所述工件(4)之间的力相互作用的从外力数据；

其中所述控制单元(5)还包括触觉界面模块(7)，所述触觉界面模块(7)包括：

·约束子模块(8)，其定义多个运动约束，所述多个运动约束包括在任务空间中在所述主机器人手臂(2)的指定主耦合坐标系和所述从机器人手臂(3)的指定从耦合坐标系之间的运动学耦合，使得所述主耦合坐标系的速度和所述从耦合坐标系的速度在所述任务空间中相互关联；和

·计算子模块(9)，其配置成基于所述主外力数据、所述从外力数据、所述主机器人手臂的非线性动力学模型、所述从机器人手臂的非线性动力学模型、包括在所述指定主耦合坐标系和所述指定从耦合坐标系下用于完成所述任务空间中的所述运动学耦合的虚拟的力/扭矩的所述主机器人手臂的非线性动力学模型和所述从机器人手臂的非线性动力学模型之间的关系，并且基于维持所述多个运动约束所需要的至少一个虚拟的力和/或至少一个虚拟的扭矩，来计算用于所述主机器人手臂(2)的关节移动命令和用于所述从机器人手臂(3)的关节移动命令；同时遵守由所述主机器人手臂和所述从机器人手臂的非线性动力学模型施加的约束；

其中所述系统(1)配置成：

-根据所述关节移动命令来控制所述主机器人手臂(2)和所述从机器人手臂(3)，由此操作者从反映所述系统(1)的动力学的所述操作者(6)和所述主机器人手臂(2)之间的力相互作用和所述从机器人手臂(3)和所述工件(4)之间的力相互作用接收触觉反馈。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述系统配置成记录与所述从机器人手臂相关的坐标系的产生的移动，并记录在同一坐标系中的所述工件(4)上产生的/施加的力。

3.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述计算子模块(9)配置成确定微分代数方程组的解，所述微分代数方程组定义所述系统(1)的动力学和在遵守由所述主机器人手臂和所述从机器人手臂的非线性动力学模型施加的约束的同时实现所述运动学耦合所需要的力和/或扭矩之间的关系，并且使用所述解来计算用于所述主机器人手臂(2)的关节移动命令和用于所述从机器人手臂(3)的关节移动命令。

4.根据权利要求2所述的系统(1)，其中，所述计算子模块(9)配置成确定微分代数方程组的解，所述微分代数方程组定义所述系统(1)的动力学和在遵守由所述主机器人手臂和所述从机器人手臂的非线性动力学模型施加的约束的同时实现所述运动学耦合所需要的力和/或扭矩之间的关系，并且使用所述解来计算用于所述主机器人手臂(2)的关节移动命令和用于所述从机器人手臂(3)的关节移动命令。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(1)，其中，所述主机器人手臂(2)和所述从机器人手臂(3)具有不同的运动学特性和/或具有不同的自由度。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(1)，其中，所述控制单元(5)配置成计算用于另一主机器人手臂的关节移动命令和/或用于另一从机器人手臂的关节移动命令，而无需对所述控制单元(5)进行重新编程。

7.根据权利要求5所述的系统(1)，其中，所述控制单元(5)配置成计算用于另一主机器人手臂的关节移动命令和/或用于另一从机器人手臂的关节移动命令，而无需对所述控制单元(5)进行重新编程。

8.根据权利要求2所述的系统(1)，其中，所述系统被配置成基于在与所述从机器人手臂相关的坐标系中表示的记录的产生的移动，以及基于所记录的对同一坐标系中的所述工件(4)产生的/施加的力，来确定机器人程序或机器人指令。