[发明专利]用于末端执行器控制的机器人臂运动学

权利要求书

1.一种用于在物理环境内执行交互的系统，所述系统包括：

a)机器人底座，所述机器人底座相对于所述环境经历运动；

b)机器人臂，所述机器人臂被安装到所述机器人底座，所述机器人臂包括安装在所述机器人臂上的末端执行器；

c)跟踪系统，所述跟踪系统测量指示所述机器人底座相对于所述环境的定位的机器人底座定位；以及，

d)控制系统，所述控制系统：

i)获取末端执行器目的地的指示；

ii)确定基准机器人底座定位；

iii)至少部分地使用所述基准机器人底座定位来计算延伸到所述末端执行器目的地的末端执行器路径；

iv)使用来自所述跟踪系统的信号来确定当前机器人底座定位；

v)使用所述当前机器人底座定位和所述末端执行器路径来计算机器人臂运动学；

vi)基于所述末端执行器路径和所计算的机器人臂运动学来生成机器人控制信号；

vii)将所述机器人控制信号施加到所述机器人臂以使所述末端执行器沿着所述末端执行器路径朝向所述目的地移动；以及，

viii)重复步骤(iv)至(vii)以使所述末端执行器朝向所述末端执行器目的地移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述当前机器人底座定位指示所述机器人臂运动学的原点，并且所述机器人底座定位在环境坐标系中被确定，从而允许所述机器人臂在所述环境坐标系中被控制。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中，所述末端执行器目的地相对于环境坐标系被定义，并且所述控制系统计算在所述环境坐标系中的所述末端执行器路径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述控制系统：

a)确定末端执行器定位；和，

b)使用所述末端执行器定位来计算所述末端执行器路径。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制系统使用机器人臂运动学来确定所述末端执行器定位。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述控制系统：

a)基于所述机器人底座定位来计算机器人底座运动；和，

b)至少部分地基于所述机器人底座运动来计算所述机器人臂运动学。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述机器人底座运动是以下中的至少一项：

a)相对于初始机器人底座定位的运动；和，

b)基于延伸到所述机器人底座基准定位的机器人底座路径的相对于预期的机器人底座定位的运动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述基准机器人底座定位是以下中的至少一个：

a)当前机器人底座定位；

b)基于所述机器人底座相对于当前机器人底座定位的运动的预测的机器人底座定位；

c)基于所述机器人底座沿着机器人底座路径的运动的预测的机器人底座定位；和，

d)在末端执行器到达所述末端执行器目的地时的预想的机器人底座定位。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述控制系统：

a)确定在所述末端执行器路径上的期望的末端执行器定位；和，

b)使用所确定的当前机器人底座定位和在所述末端执行器路径上的所述期望的末端执行器定位来计算所述机器人臂运动学。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所计算的运动学指示反向运动学。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的系统，其中，所述期望的末端执行器定位是以下之一：

a)所述末端执行器目的地；

b)在所述末端执行器路径上的路径点。