[发明专利]用于动态路径规划的状态机

说明书

状态机控制器，用于动态地规划机器人的路径。诸如多臂关节机器人的工业机器人根据程序在工作空间中操作。传感器或照相机监视工作空间并检测接近或进入工作空间的任何物体，例如人。传感器向状态机控制器提供输入，该输入包括以下状态；跟踪当前路径、改变速度和重新规划路径。当物体接近或进入工作空间时，状态机确定是否需要转换到改变速度状态。在改变速度状态中降低机器人速度之后，如果物体已经离开工作空间，则状态机可以恢复原始路径和速度，如果必要的话进一步将速度降低到零以避免碰撞，或者转换到重新规划路径状态以计算到目标位置的新路径，该新路径避开工作空间中的物体。

技术领域

本公开涉及工业机器人运动控制领域，并且更具体地，涉及用于动态规划机器人路径的状态机控制器，其中物体传感器将工作空间数据流传输到状态机，并且状态机确定状态和转换，并且状态包括；跟踪当前路径、改变速度，并重新规划新路径。

背景技术

使用工业机器人重复地执行各种各样的制造和组装操作是众所周知的。在一些机器人工作空间环境中，人或诸如叉车的车辆穿过机器人的运动场所是可能的。必须绝对避免机器人与人、车辆或其它障碍物之间的碰撞。

在诸如以上讨论的那些应用中，用于控制机器人的现有技术通常涉及使用预定的安全区域。一种类型的安全区域限定了操作人员必须保持的区域，并且机器人被相应地编程以一直避开安全区域。另一种类型的安全区域使用传感器来检测安全区域内的人或另一物体的存在，并且如果存在这样的障碍物，则防止机器人进入安全区域，通常意味着机器人必须停止。又一种类型的安全区域限定了机器人的可允许操作的区域，并且通常通过使用安全围栏或其他物理障碍物，必须防止人和其他物体进入机器人的操作区域。

尽管上述技术通常在防止机器人与任何类型的障碍物之间的碰撞方面是有效的，但是它们依赖于机器人能够或不能够操作的指定空间的预定安全区域，并且这些技术不能处理可能在任意时间、位置、速度等移动到机器人的操作工作空间中的障碍物。此外，安全区域技术限制了机器人的移动性。

状态机是计算的数学模型。它是一种抽象机，它在任何给定时间响应于某些外部输入可以正好处于有限数量的状态之一。在诸如自主道路车辆、移动机器人和无人飞行器的应用中使用状态机来避免碰撞是已知的。然而，状态机的这些和其它应用没有考虑无缝地适应移入和移出关节型机器人的路径的障碍物所必需的状态和转换。

鉴于上述情况，需要一种使用状态机来进行动态路径规划的改进的机器人控制器。

发明内容

根据本公开的教导，公开了一种动态规划机器人路径的状态机控制器。工业机器人，例如多臂关节型机器人，根据定义的程序在工作空间中操作。传感器或相机监视工作空间并且检测接近或进入工作空间的任何物体，诸如人、叉车或移动机器人。传感器向状态机控制器提供输入，该输入包括以下状态；跟踪当前路径、改变速度和重新规划路径。当物体接近或进入工作空间时，状态机确定是否需要转换到改变速度状态。在改变速度状态中降低机器人速度之后，如果物体已经离开工作空间，则状态机可以恢复原始路径和速度，如果必要的话进一步将速度降低到零以避免碰撞，或者转换到重新规划路径状态以计算到目标位置的新路径，该新路径避开工作空间中的物体。

附图说明

结合附图，根据以下描述和所附权利要求，当前公开的装置和方法的附加特征将变得显而易见。

图1是根据本公开的实施例的具有在工作空间中操作的工业机器人的系统的图示，该系统包括传感器和状态机控制器，该状态机控制器基于接近或进入工作空间的被感测物体来动态规划机器人的路径；

图2是根据本公开的实施例的描述图1的状态机控制器的基本操作特性的事件和对应动作的表；

图3是根据本公开的实施例的示出图1的状态机控制器的状态和转换的状态图；以及

图4是根据本公开的实施例的用于动态规划机器人的路径以避免与机器人工作空间中的物体碰撞的方法的流程图。

具体实施方式