[发明专利]通过机器人操纵对象的方法和操纵系统

说明书

一种方法，其中在遵守约束（NB），特别是障碍物（H1，H2，H3）的情况下生成机器人（R）对对象（OB）从起始状态（MS）到操纵目标（MT）的运动或操纵，其中操纵划分为不同的操纵模式（M1，M2，M3）或子段，所述不同的操纵模式或子段包括不同的约束（NB），其中随机生成（RGEN）多个操纵模式特定的调节器（R1，R2，R3，R4）以用于调节在不同操纵模式（M1，M2，M3）或子段中的子操纵，并且随机生成（SGEN）所述调节器（R1，R2，R3，R4）的优化序列，特别是所述调节器的序列，其中特别是由调节器（R1，R2，R3，R4）指定向量场或方向场，其中模拟模块（SIM）针对每个调节器序列（RS）模拟所述操纵或所述运动，并确定对到达所述操纵目标（MT）进行量化的耗费值（AW）或成本值，以及其中所述调节器序列（RS）和所述耗费值（AW）作为训练数据被输送给机器学习模块（NN），以说明优化耗费的调节器（OR），该调节器例如优化或最小化所述耗费值（AW）。借助于优化耗费的调节器（OR），基于以传感器方式检测到的当前操纵状态（AMZ）生成用于操控所述机器人（R）的控制数据（CD）。

背景技术

在许多领域，特别是在产品制造、物流以及许多服务中，越来越多地使用机器人，特别是工业机器人、服务机器人、运输机器人、门式机器人或其他用于操纵对象的自动化操纵系统。在这种情况下，典型的操纵任务特别是包括对象的抓取、加工和/或处理。例如，机器人可以首先将相机移动到要操纵的对象上方，借助于所述相机来定位所述对象，将夹具移动到所述对象的附近，抓取所述对象，将抓取的对象移动到放置位置并再次释放所述对象。

在这种操纵的情况下，通常需要遵守多个约束，这些约束可能特别是涉及机器人的运动限制、对象的固定、力限制、距离限制或避免与其他机器人或障碍物发生碰撞。

迄今为止，这种操纵的规划在许多情况下都是手动进行的。然而，手动规划通常很耗时。此外，通常只能对机器人有限数量的行为方式编程。

此外，还提供计算机辅助的规划器，所述规划器允许自动规划机器人操纵。在这种规划的范围中，通常从操纵的任务描述和在此过程中要遵守的约束出发，为所述操纵确定满足所述约束的一个或多个轨迹。然后机器人可以执行所确定的轨迹。然而，在许多情况下，这样的轨迹不适合反应式的，即受控的实施。因此，在实际操纵偏离所确定的轨迹的情况下，机器人通常不能以受控方式作出反应。

Philipp S. Schmitt等人在文献“Modeling and Planning Manipulation inDynamic Environments（动态环境中的建模和规划操纵）”，Int. Conf. on Robotics andAutomation，IEEE，2019，在线预印http://ais.informatik.uni-freiburg.de/publications/papers/schmitt19icra.pdf（于2019年7月10日检索到）中公开了一种方法，通过该方法可以生成所谓的基于约束的调节器，用于在预给定的约束下受控地执行操纵。然而，以这种方式生成的许多调节器可能会在形状不利的障碍物那里受挫。下文以[1]指代上述文献。

发明内容

本发明的任务是实现用于通过机器人操纵对象的方法和操纵系统，它们允许以受控和灵活的方式绕过障碍物。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法、通过具有权利要求12的特征的操纵系统、通过具有权利要求13的特征的计算机程序产品以及通过具有权利要求14的特征的计算机可读存储介质来解决。