[发明专利]规划使用机器人系统抬起重物的运动的方法

说明书

本公开涉及一种规划使用机器人系统抬起重物的运动的方法，机器人系统包括机器人和端部执行器，方法包括识别数据，数据包括(a)包括在机器人和端部执行器中的刚体、(b)连接刚体的关节、以及(c)用于关节中的每个的转矩限制。用于关节的转矩限制指定由操作关节的驱动器提供的最大支持转矩。将运动路径搜索算法应用于输入数据，以识别可行的机器人路径。运动路径搜索算法当评估包括在可行的机器人路径中的点时，确定关节中的每个的转矩。如果关节中的每个的转矩没有超过转矩限制，则评估的点仅被包括在可行的机器人路径中。将可行的机器人路径中的至少一个传送到与机器人关联的控制器。

技术领域

本公开主要涉及与规划使用物理系统的模拟抬起重物的运动相关的方法、系统和装置。所公开的技术可被应用于例如导出用于工业应用中的负载相关的机器人运动路径。

背景技术

当机器抬起重物时，重物会在机器的各种关节和移动零件上引起应变。在设备具有许多关节的情况下，在惯性矩最大的地方，应变被放大。用于找到路径(诸如针对机器人臂)的常见控制方法不考虑被操纵的零件的质量或惯性。基于在高速下的最小移动，规划运动的速度和设备的部件的路径。太迅速地移动或在错误方向上移动会引起问题，因为关节上的转矩会太高。这可由设备上的应变引起过度磨损，或者可能甚至破坏设备。

在当前的工业实践中，设备的用户被赋予设计不破坏关节的运动路径的责任。用户可使用计算机自动化设计(CAD)工具通过模拟估计关节上的转矩或可能的振动。然而，在设计时并不总是知道在现场如何使用设备。工作产品可比预期更重。或者可经由原始设计者不能控制的运动规划动态地计算路径。

标准解决方案是观察在现场起作用的设备，并且看该设备是否超出或超越该设备的路径参数。如果用户看到问题，他将重置设备的参数，使得设备更缓慢地移动。他也可回到设计阶段，并且通过使用CAD工具手动地计算转矩来重新设计运动路径，并且在设备的控制器中重新部署新路径。在一些情况下，用户将用新设备替换设备，该新设备具有用更强的电机构成的关节，使得该新设备能够完成任务。这样做需要为新设备重编程序以处理任务，并且具有更强电机的设备通常会更昂贵。

发明内容

本发明的实施方式通过提供与规划使用物理系统的模拟抬起重物的运动相关的方法、系统和装置，解决和克服上面的缺点和缺陷中的一个或多个。简略地，本文所述的技术允许设备自动调整该设备的运动路径以添加对质量和转矩限制的考虑。

根据一些实施方式，一种用于规划使用机器人系统抬起物体的运动的计算机实施的方法包括计算机系统接收各种输入数据项。该输入数据包括(a)机器人运动学数据，该机器人运动学数据将机器人描述为第一组刚体以及根据第一组旋转位置连接第一组刚体的第一组关节，(b)机器人质量数据，该机器人质量数据描述第一组刚体中的每个刚体的质量特性，(c)端部执行器运动学数据，该端部执行器运动学数据将附接到机器人的端部执行器描述为第二组刚体以及根据第二组旋转位置连接第二组刚体的第二组关节，(d)端部执行器质量数据，该端部执行器质量数据描述第二组刚体中的每个刚体的质量特性，(e)负载质量数据，该负载质量数据描述负载的质量特性，以及(f)驱动配置数据，该驱动配置数据描述对应于操作第一组关节和第二组关节的一个或多个驱动器的速度限制和转矩限制。计算系统将运动路径搜索算法应用于输入数据，以识别一个或多个可行的机器人路径。当评估包括在可行的机器人路径中的点时，运动路径搜索算法使用机器人质量数据、端部执行器质量数据和负载质量数据，确定第一组关节和第二组关节中的每个的速度和转矩。如果第一组关节和第二组关节中的每个的速度和转矩没有超过在驱动配置数据中指定的速度限制和转矩限制，则评估的点仅被包括在可行的机器人路径中。使用从一个或多个可行的机器人路径中选择的更新的机器人路径操作机器人。