[发明专利]手动引导机器人操纵器时的姿势角度显示

说明书

本发明涉及一种机器人系统(1)，其具有机器人操纵器(3)和视觉输出单元(9)，其中，所述机器人操纵器(3)具有机器人节肢(5)且所述机器人节肢(5)具有惯性测量单元(7)，其中，所述惯性测量单元(7)被实施用于，在所述机器人节肢(5)不运动的状态下获知重力矢量的方向，且在多个时间点上借助于姿势回转仪获知所述机器人节肢(5)相对于所述重力矢量的当前定向，且将所述机器人节肢(5)相对于所述重力矢量的当前定向传输到所述视觉输出单元(9)上，且其中，所述视觉输出单元(9)被实施用于，显示所述机器人节肢(5)相对于所述重力矢量的当前定向。

技术领域

本发明涉及一种具有机器人操纵器和视觉输出单元的机器人系统，以及一种用于在视觉输出单元上输出机器人操纵器的机器人节肢相对于重力矢量的当前定向的方法。

背景技术

发明内容

本发明的任务在于，改善机器人操纵器的手动引导，使得使用者可以在手动引导时使机器人操纵器的机器人节肢更准确地在其定向上取向。

本发明从独立权利要求的特征中获得。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。

本发明的第一方面涉及一种机器人系统，其具有机器人操纵器和视觉输出单元，其中，所述机器人操纵器具有机器人节肢且所述机器人节肢具有惯性测量单元，其中，所述惯性测量单元被实施用于，在机器人节肢不运动的状态下获知重力矢量的方向，且经由多个时间点借助于姿势回转仪获知机器人节肢相对于重力矢量的当前定向，且将机器人节肢相对于重力矢量的当前定向传输到所述视觉输出单元上，且其中，所述视觉输出单元被实施用于，显示机器人节肢相对于重力矢量的当前定向。

优选地，所述机器人节肢是一种末端效应器，其中，该末端效应器被布置在机器人操纵器的远端末端上，且该末端效应器具有惯性测量单元。

所述惯性测量单元尤其是在利用惯性的情况下检测运动学数据的测量单元。尤其地可以由惯性测量单元来检测加速度传感器的加速度并获知惯性测量单元的壳体与姿势回转仪之间的定向。

所述机器人节肢的定向优选通过相对于一对地固定的坐标系的姿势角度、优选欧拉角、或替换地优选通过四元数(Quaternionen)来表现。所述机器人节肢的定向因此与机器人节肢相对于对地固定的坐标系的位置无关。

所述重力矢量是局部作用在机器人操纵器上的地球引力的矢量，且其特征在于一表现加速度的且时间恒定的值并在于一方向。

所述视觉输出单元尤其被实施用于，相对于机器人节肢的定向的获知实时地、尤其是与机器人节肢的定向的获知同时地显示机器人节肢相对于重力矢量的当前定向。

术语“实时地”是计算机技术中的固定术语，且它忽略了不可避免的延迟，因为无限短的计算时间自然是不可能的。因此，术语“实时地”被理解为近似同步的过程实施，其中，多个过程(在特定情况下，这些过程是检测机器人节肢相对于重力矢量的当前定向并显示该定向)之间的死时间和延迟远低于人类感知阈值。由此，机器人节肢相对于重力矢量的定向有利地如其被获知那样在几乎精确相同的时间上显示给使用者。机器人节肢相对于重力矢量的当前定向的获知在该意义上也实时地进行，也就是说仅以可忽略的延迟来进行。相同情况适用于术语“同时地”。

本发明的一有利效果是，给使用者提供如下反馈，机器人操纵器的机器人节肢相对于重力矢量处于哪种定向中。与水平仪相反，姿势回转仪即使在机器人节肢或者说惯性测量单元加速运动时也允许了，与姿势回转仪的运动状态无关地获知机器人节肢相对于重力矢量的正确定向。与之相反，水平仪会对相对于水位切向的、由运动所引起的加速度产生反应。如果与之相反在机器人节肢的静止状态下获知了重力矢量的方向，那么没有另外的进行干扰的加速度尤其通过加速度传感器被错误地检测到。在此，姿势角度稳定的姿势回转仪于是也可以有利地获知机器人节肢相对于重力矢量的当前定向，如果由于机器人节肢运动而存在加速度，例如科里奥利加速度或离心加速度的话。