[发明专利]用于确定机器人臂的可能的位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定机器人臂的可能的位置的方法。

背景技术

专利文献US5550953公开了一种移动机器人和一种用于运行该移动机器人的方法。该移动机器人包括机器人臂和承载车辆，其中，机器人臂具有多个可彼此相对运动的节肢，并且机器人臂被固定在承载车辆上。机器人臂的位置例如可以通过承载车辆改变。

发明内容

本发明的目的在于提出一种改进的方法，用于确定机器人臂的可能的位置。

本发明的目的通过一种用于确定机器人的机器人臂的可能的位置的方法实现，在此，机器人臂包括支架、多个依次设置且关于轴可彼此相对运动的节肢和用于使节肢运动的驱动器，该方法具有以下步骤：

设定与机器人臂或固定在机器人臂上的末端执行器相对应的工具中心点在空间中的目标位置和目标方向，该工具中心点对应于具有极坐标的参考坐标系，

确定机器人臂的支架的基于机器人臂的几何形状而在空间中以及在参考坐标系的极坐标中的潜在的可能的位置，从而使工具中心点能够处于设定的目标位置和目标方向上。

借助于根据本发明的方法，可以例如在机器人室的内部找到或规划机器人臂的例如可能的安装地点或安装位置。为此，根据本发明确定机器人臂或固定在机器人臂上的末端执行器的工具中心点的目标位置和目标方向，即目标地点或目标姿势。然后通过对应于工具中心点的参考坐标系在平面（2D）中的位置的极坐标或在空间（例如在三轴门座中）中的位置的球坐标，确定支架的潜在的可能位置，例如机器人臂的潜在的可能安装地点。

机器人臂的潜在的可能位置特别是位于球体内部，球体的中心点是在其目标位置上的工具中心点。优选极坐标是球坐标。

工具中心点的目标位置和目标方向可以首先以静态世界坐标系的坐标来设定。

一般情况下，机器人臂不能被放置在所有潜在的可能位置上。在根据本发明方法的一种实施方式中，该方法还具有以下步骤：

根据所确定的潜在的可能位置和至少一个限定支架的潜在可能位置的边界条件，确定机器人臂的支架的可能位置。该可能位置例如是描述潜在可能位置的球体内部与至少一个限定边界条件的交集。

用于限定支架的潜在的可能位置的边界条件例如是机器人臂的支架可能被固定在其上或其上方的区域。例如，该区域例如是机器人室的地板，机器人臂通过其支架固定在地板上。

机器人还可以包括至少一个线性轴，机器人臂的支架可以通过该线性轴线性运动。限定支架的潜在的可能位置的边界条件可以通过线性轴的一个或多个扩展获得。因此，例如可以在例如机器人室中更好地规划具有线性轴的机器人臂的安装。例如可以借助于所谓的门座实现多个线性轴，该门座例如被固定在天花板上。机器人臂通过其支架固定在门座上。借助于该门座特别是可以使机器人臂的支架沿着天花板关于两个线性轴行进。附加的还可以这样实现门座：使机器人臂也可以与其支架一起沿着垂直于天花板取向的线性轴上下运动。

机器人还可以被设计为移动机器人，其具有移动承载装置，该移动承载装置具有用于使其运动的驱动器，机器人臂通过支架固定在该承载装置上。限定支架的潜在的可能位置的边界条件例如描述了承载装置的可能的位置或地点。

优选将移动承载装置设计为具有车轮的承载车辆，在此，移动承载装置的驱动器设计用于使车轮运动。根据本发明的移动机器人也可以被设计为类人机器人，并将其移动承载装置设计为机器人腿。

在常规的移动机器人中，整个系统的特定平台的运动冗余通过世界坐标系的坐标在2D平面上实现。

优选将承载车辆设计为可全向移动的承载车辆（完整平台（holonome Plattform）。因此，优选将承载车辆的车轮设计为全向轮。全向轮的一个例子是为本领域技术人员所公知的Mecanum轮。这种全向轮可以使得根据本发明的移动机器人或其承载车辆能够在空间中自由运动。因此，这种承载车辆不仅可以向前、向后或侧向运动，而且还可以例如围绕垂直取向的轴转动。

在根据本发明方法的另一种变形中，该方法另外还包括：基于参考坐标系的极坐标以静态世界坐标系的坐标确定支架的潜在的可能位置。

根据本发明的方法具有以下优点：

可以给出关于零空间解的有目的的迭代，因为可以返回用于冗余的解区间

在考虑待执行的任务时，可以找到用于在机器人室中安装机器人臂的解，即工具中心点的目标地点。相应地还可以在移动机器人中找到承载车辆或移动承载装置的定位。