[发明专利]用于将触觉反馈提供到示教器的装置及相关方法

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求2012年9月6日提交的美国临时专利申请序列号No.61/697,600的优先权，其整体内容通过引用结合于此。 

技术领域

本发明涉及用于机器人（或自动装置）的示教器。更具体地说，本发明涉及一种用于在示教器上提供触觉反馈以警示操作者系统的某些状态的装置与方法。 

背景技术

已知的是在外科手术与机器人遥控领域中利用作用力反馈形式的触觉装置。通常，触觉装置是由操作者握持以引导机械手运动的操纵杆或相似装置形式。由于操作者所握持的控制装置的物理位置直接与致动装置的运动相关，因此操作者直接感觉到触觉反馈。 

美国专利No.8,095,200描述了将触觉装置用于电脑辅助外科手术的系统与方法。该触觉装置用作输入装置，允许信息从用户传送到电脑辅助外科手术系统。其可以用于限定解剖参考几何、操纵虚拟植入件的位置和/或定向、操纵外科手术接近轨迹的位置和/或定向、操纵骨切除术的位置和/或定向、以及任何其它解剖或外科手术特征的选择或布置。触觉装置是利 用诸如触碰、作用力、速度、位置和/或转矩的感觉信息与用户互动和通信的机械或机电装置。 

触觉装置通过触碰为用户提供信息并且已经被结合到呼机中并且适用于现代智能手机。这些装置通过不同强度、频率、与模式的振动安静地通知用户事件或其它发现。通过触碰为用户提供信息的其它现有技术的触觉装置包括触觉转矩扳手、作用力反馈触觉教导装置、振动握持条形码阅读器、以及具有“双震”的电子游戏控制器。 

现有技术不包括触觉装置在工业机械人环境中的使用并且通常不涉及通过按压键以控制机器人运动的示教器的操作。现有技术不涉及机器人与设备接触、或者命令机器人进行过度过激移动时、或者当示教器作出进入错误时的通知。现有技术不涉及接近干扰区、用于焊接的机器人的焊枪角、或者达到特定定向或位置的其它工具角的通知。 

用于工业机器人的通知装置包括音响报警，该音响报警在嘈杂工厂环境中很难听到。此外，目视报警信号也用于工业机器人。然而，除非用户直接观察示教器，否则目视警报信号不被用户所察觉。漏掉事件或环境的通知可能导致包括质量降低、生产延迟增加、以及成本增加在内的生产能力的降低。 

因此，需要一种一种装置和方法来提供用于工业机器人的触觉反馈用以改进用户与它们的示教器之间的互动以提高生产能力与质量并且减小延迟与成本。 

发明内容

根据当前公开，惊奇地揭示了在示教器上提供触觉反馈的改进的装置与方法。 

在本发明的实施方式中，公开了一种用于将触觉反馈提供到示教器的装置。该装置包括：具有壳体与布置在其中的处理器的示教器，处理器与自动装置控制器信号通信（通过信号通信），机器人控制器构造为监视并且控制机械人；布置在示教器上的至少一个触觉装置，该触觉装置与处理器信号通信并且构造为当发生触觉事件时将触觉反馈通过示教器提供到用户；以及与所述触觉装置信号通信的触觉软件。 

在本发明的另一个实施方式中，用于将触觉反馈提供到示教器的装置包括：示教器，其具有壳体与布置在其中的处理器，处理器与机械人控制器信号通信，机械人控制器构造为监视并且控制机械人；布置在示教器上的至少一个触觉装置，触觉装置与处理器信号通信并且构造为当发生触觉事件时将触觉反馈提供到用户；以及与所述触觉装置信号通信的触觉软件程序，所述触觉软件程序具有触觉事件监视器、触觉事件处理器、以及触觉效果发生器，其中触觉事件处理器在发生触觉事件时接收来自触觉事件监视器的信号并且将信号提供到触觉效果发生器以将信号提供到至少一个触觉装置。 

在本发明的另一个实施方式中，公开了一种用于在示教器上提供触觉反馈的方法。该方法包括步骤：通过构造为与机械人控制器通信的触觉软件程序检测至少一个触觉事件，机器人控制器构造为控制并且监视机器人；将信号发送到布置在示教器上的触觉装置，该信号与至少一个触觉事件相对应；以及通过触觉装置通过示教器产生触觉反馈，触觉反馈基于触觉装置接收到的信号。 

附图说明

当根据附图考虑时，通过下面优选实施方式的详细描述，对于本领域的技术人员来说，本发明的上述以及其它优点将变得显而易见。 

图1示出了根据本发明的实施方式的示例性示教器的主视图； 

图2示出了结合有图1的示教器的机器人系统的示意图； 

图3a-图3c示出根据本发明的实施方式的示例性机器人状态的示意图，其中具有触觉装置的示教器用于提供反馈；以及