[发明专利]用于控制机器人设备的方法

说明书

用于控制机器人设备的方法。根据各种实施方式，描述一种用于控制机器人设备的方法，所述方法包括提供用于通过机器人执行技能的演示，其中每个演示对于时间点序列中的每一时间点具有机器人位姿、起作用的力以及对象位姿；对于每个演示确定吸引子演示；从所述吸引子轨迹中针对所述技能训练任务参数化机器人轨迹模型；和根据所述任务参数化机器人轨迹模型控制所述机器人设备。

技术领域

本公开涉及用于控制机器人设备的方法。

背景技术

执行具有力传递的技能是用于在工业中通过机器人执行任务的重要功能性。刚性运动轨道跟踪对于简单的拾取和放置任务通常是足够的，而所述刚性运动轨道跟踪对于需要与环境进行显式交互的任务来说是不够的。在装配例如发动机时，（作为第一技能）必须例如将金属轴牢固地压入孔中。然后（作为第二技能）与此不同地必须将套筒轻柔地滑过金属轴，其中必须转动所述套筒，以便使套筒的内部结构遵循金属轴的外部结构，并且避免损坏。这两种技能需要明显不同的运动轨迹、力轨迹和刚度值。

与此相应地，控制机器人、执行在由机器人施加的力方面具有不同要求（即如果机器人在执行技能时遇到阻力时机器人的顺从性）的技能的方法是值得期望的。

发明内容

根据各种实施方式，提供一种用于控制机器人设备的方法，所述方法包括：提供用于通过机器人执行技能的演示，其中每个演示对于时间点序列中的每一时间点具有机器人设备的组件的位姿、作用在所述机器人设备的组件上的力以及通过所述技能操纵的对象的位姿；通过以下方式对于每个演示确定吸引子（Attraktor）演示，即通过对于所述时间点序列中的每个时间点计算通过对于该时间点的位姿的线性组合引起的吸引子位姿、所述机器人设备的组件在该时间点的速度、所述机器人设备的组件的加速度以及在该时间点作用在所述机器人设备的组件上的力来确定训练吸引子轨迹，其中用阻尼矩阵和逆刚度矩阵对所述速度进行加权并且用所述逆刚度矩阵对所述加速度和所述力进行加权，并且对于所述时间点序列的每个时间点通过由所述技能操纵的对象的位姿将所述吸引子轨迹补充到所述吸引子演示；从所述吸引子轨迹中针对所述技能训练任务参数化机器人轨迹模型；和根据所述任务参数化机器人轨迹模型控制所述机器人设备。

用于控制机器人的上面描述的方法能够实现机器人对于各种场景（还有未在演示中明确显示的这种场景）以期望的力传递（即以柔度或刚度的期望程度、即以机器人对阻力做出反应所利用的期望的力）来执行技能。

下面说明各种实施例。

实施例1是如上所描述的用于控制机器人的方法。

实施例2是根据实施例1所述的方法，其中通过所述对象位姿对所述机器人轨迹模型进行任务参数化。

这也使得能够在具有未出现在演示之一中的对象位姿的场景中进行控制。

实施例3是根据实施例1或2所述的方法，其中所述机器人轨迹模型是任务参数化高斯混合模型。

任务参数化高斯混合模型使得能够从演示中进行高效训练，并且在这种情况下被应用于吸引子演示。

实施例4是根据实施例3所述的方法，其中所述控制包括：

确定高斯分量的第一序列以便最大化所述高斯分量提供给定的初始配置和/或期望的最终配置的概率；根据高斯分量的第一序列控制所述机器人设备；观测在控制时出现的配置，并且在控制过程中的至少一个时间点，将高斯分量的序列适配为高斯分量的第二序列，以便最大化所述高斯分量提供给定的初始配置和/或期望的最终配置和所观测的配置的概率；和根据高斯分量的第二序列控制所述机器人设备。

从而，在控制（“在线”）时观测达到的或出现的配置（尤其是对象位姿），并且相应地适配控制序列。尤其是可以均衡控制差错或外部干扰。