[发明专利]机器人的预测控制方法及相关控制系统

说明书

本公开涉及一种控制协作机器人或“cobot”的方法。根据公开的方法，控制“cobot”以使其仅在人类操作员将要移入工作分区以执行与机器人协作的任务时才准备好与人类操作员协作执行任务。本公开的控制方法可以通过包括检测装置、存储器以及控制微处理器单元的控制系统来实施，检测装置例如是一个或多个相机或配备有传感器的垫，其在工作空间中检测操作员的手或整个身体的位置，存储器用于存储人类操作员占用的工作分区、工作分区中的持久时间以及人类操作员在其中移动的工作分区的顺序的标识数据，以及控制微处理器单元根据本公开的方法处理存储在存储器中的数据，以预测操作员将在哪个工作分区中移动其手以及这将何时发生，并且基于预测信息来控制机器人。可以通过由微处理器单元执行的软件来实现本公开的方法。

技术领域

本公开涉及机器人控制方法，并且更特别地，涉及用于控制旨在与人类操作员协作的机器人，预测人类操作员将要执行的活动以便准备遵守此活动的方法，以及系统、机器人的控制微处理器和相关的计算机程序。

背景技术

随着机器人技术的发展，可以预见的是，在将来，被设计为与人类操作员合作的机器人的存在将会增加，以帮助操作员执行他们的工作。特别地，机器人可以方便地用于以基本上机械的方式快速完成任务，而人类操作员可以与机器人独立地完成要执行的最困难的任务。

由于工业机器人的改进的运动控制程序，因此有可能实现可以自主执行与一个或多个人类操作员共享工作空间的任务的机器人。这样的解决方案允许机器人与人类操作员在同一环境中共存，但是在该环境中，每个或两个主体必须独立于另一个主体完成其任务，以实现自己的目标。

但是，当要执行的工作由需要人类智慧的操作以及机械操作组成，而这些操作可以在不知道要完成的所有工作和要达到的目的的情况下被单独地执行时，这种类型的细分并不总是可行的。一般而言，在存在需要高度理解的操作的所有那些工作中，除非使用复杂且昂贵的技术，否则人类操作员可以轻松完成操作，而机器人不容易完成操作，这将需要大量投资并增加生产成本，因此将整个工作分配给人类操作员似乎是必不可少的。

为了克服此限制，实现了协作机器人，有时也称为新词“cobot”或“co-robot”，其可以与共享相同工作空间并与他们紧密协同地交互的人类操作员协作，以达到期望的结果。例如，可以由“cobot”执行的任务可以是图1中示意性说明的任务。人类操作员可以在以数字1到4标识的四个工作分区的一个中动作，在从1到3的分区中工作，并在分区4中释放一件，当人类操作员在分区1到3中工作时，机器人必须执行另一项任务，并且一旦件被放置，机器人中断他的任务以从分区4中取出该件并将其移到其他地方。

可以使用的解决方案基本上是基于对分配给人类操作员而非机器人的不同任务的仔细规划，但事实证明它们并不是特别灵活或高效。尤其是，机器人与人类操作员之间紧密合作的局限性在于，人类操作并非总是严格按照相同的方式或相同的持续时间重复。例如，人类操作员的规划工作时间的小延迟会导致机器人工作效率的损失，机器人可能在分区4中等待取件较长时间而保持静止，而不是仅在人类操作员实际释放工件时才中断其活动。

发明内容

为了克服这些限制，已经设计了一种用于预测人类操作员活动的程序，可用于机器人的控制方法中，以使得仅当人类操作员即将进入工作分区以与机器人协作执行任务时，才使机器人准备好与人类操作员协作来执行任务。

本公开的预测控制方法可以通过包括检测设备、存储器以及对微处理器的控制单元的控制系统来实现，检测设备例如是一个或多个相机或配备有传感器的垫，其检测工作空间中操作员的手或整个身体的位置，在存储器中存储人类操作员从事的工作的分区的标识数据，在分区中的停留时间的标识数据以及人类操作员在其中移动的后续工作分区的标识数据，控制单元根据本公开的方法处理存储在存储器中的这些数据，以预测操作员将在哪个工作领域中移动他的手以及将何时发生，并基于预测信息控制机器人。

可以通过由微处理器单元执行的软件来实现本公开的方法。