本發(fā)明涉及用于控制機(jī)器人的一種方法和一種系統(tǒng)以及一種用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

由專利文獻(xiàn)US2004/0128026A1已知一種利用導(dǎo)納調(diào)節(jié)的機(jī)器人控制器，當(dāng)機(jī)器人靠近預(yù)設(shè)的邊界時(shí)，提高它的調(diào)節(jié)參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于改善對(duì)機(jī)器人的控制。

本發(fā)明的目的通過一種用于控制機(jī)器人的方法來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還涉及一種用于根據(jù)這里所描述的方法來控制機(jī)器人的系統(tǒng)或一種用于執(zhí)行在這里所描述的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。優(yōu)選的擴(kuò)展方案在下面給出。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，用于控制機(jī)器人的方法具有特別是自動(dòng)化的或通過計(jì)算機(jī)輔助的下述步驟：

-確定機(jī)器人的實(shí)際速度；

-確定額定速度；

-基于或者說根據(jù)額定速度和實(shí)際速度之間的差值來確定緩沖驅(qū)動(dòng)參量以及

-基于或者說根據(jù)該緩沖驅(qū)動(dòng)參量來操控機(jī)器人的具有一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，

其中，額定速度基于或者說根據(jù)

-預(yù)設(shè)最大速度，

-預(yù)設(shè)最小速度和/或

-機(jī)器人相對(duì)一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)邊界的距離

來確定。

在一種實(shí)施方式中，速度、特別是實(shí)際速度和/或額定速度可以包括機(jī)器人的固定于機(jī)器人的參照物的、特別是TCP的一維或多維的平移和/或旋轉(zhuǎn)速度，特別可以是機(jī)器人的固定于機(jī)器人的參照物的、特別是TCP的一維或多維的平移和/或旋轉(zhuǎn)速度，尤其是在一個(gè)或多個(gè)空間方向或者說自由度上的速度(分量)。同樣地，在一種實(shí)施方式中，一維或多維的速度、特別是實(shí)際速度和/或額定速度可以包括機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和/或關(guān)節(jié)或者說關(guān)節(jié)自由度的平移和/或旋轉(zhuǎn)速度，特別可以是機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和/或關(guān)節(jié)或者說關(guān)節(jié)自由度的平移和/或旋轉(zhuǎn)速度。速度在此概括地以來表示。

在一種實(shí)施方式中，實(shí)際速度可以借助于相應(yīng)的傳感器來檢測，在此，在一種擴(kuò)展方案中，固定于機(jī)器人的參照物的速度可以基于所測得的機(jī)器人關(guān)節(jié)的速度并借助于正向變換來確定。

在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人具有一個(gè)或多個(gè)、特別是至少六個(gè)或更多個(gè)軸或者說關(guān)節(jié)、特別是轉(zhuǎn)動(dòng)軸和/或線性軸或者說推力軸，或者說轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和/或線性關(guān)節(jié)，并且在一種擴(kuò)展方案中，機(jī)器人具有用于使軸或者說關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器、特別是電動(dòng)馬達(dá)。在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人。

在一種實(shí)施方式中，一維或多維驅(qū)動(dòng)參量可以包括機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)力和/或驅(qū)動(dòng)力矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)，特別可以是機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)力和/或驅(qū)動(dòng)力矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)。該驅(qū)動(dòng)參量在此概括地以τ來表示。

在一種實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是基于驅(qū)動(dòng)參量、特別是緩沖驅(qū)動(dòng)參量，并在一種擴(kuò)展方案中基于一個(gè)或多個(gè)另外的驅(qū)動(dòng)參量、特別是將在后面闡釋的柔性驅(qū)動(dòng)參量(Nachgiebigkeits-)被以如下的方式操控，即，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(也)(嘗試)試圖影響或者說施加上述的一個(gè)(多個(gè))驅(qū)動(dòng)參量，特別是(也)至少基本上影響或者說施加上述這樣的驅(qū)動(dòng)參量。相應(yīng)地，這種驅(qū)動(dòng)參量特別可以包括機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)額定的或?qū)嶋H的驅(qū)動(dòng)力和/或驅(qū)動(dòng)力矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)或者說其中的一部分，特別是可以是機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)額定的或?qū)嶋H的驅(qū)動(dòng)力和/或驅(qū)動(dòng)力矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)或者說其中的一部分。

在一種實(shí)施方式中，通過緩沖驅(qū)動(dòng)參量能夠以有利的方式減緩機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、特別是通過對(duì)機(jī)器人的柔性調(diào)節(jié)和/或手動(dòng)引導(dǎo)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)。換句話說，在一種實(shí)施方式中提供一種緩沖，在一種擴(kuò)展方案中，該緩沖以有利的方式相對(duì)于柔性調(diào)節(jié)框架內(nèi)的緩沖附加地或平行地起作用。

在一種實(shí)施方式中，通過基于特別是固定地或可變地設(shè)定的一維或多維最大速度來確定額定速度，可以有利地限定特別是在通過對(duì)機(jī)器人的柔性調(diào)節(jié)和/或手動(dòng)引導(dǎo)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)中機(jī)器人的速度：在一種擴(kuò)展方案中，如果實(shí)際速度超過預(yù)設(shè)的最大速度，那么緩沖驅(qū)動(dòng)參量特別是以分量的方式制動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)。

在一種實(shí)施方式中，通過基于特別是固定地或可變地設(shè)定的一維或多維最小速度來確定額定速度，將有利地在低于最小速度并且最大在所限定的環(huán)境中的情況下，使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、特別是通過對(duì)機(jī)器人的柔性調(diào)節(jié)和/或手動(dòng)引導(dǎo)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，特別是至少基本上不會(huì)受到緩沖驅(qū)動(dòng)參量的影響，特別是以分量的方式。

在一種實(shí)施方式中，通過基于機(jī)器人到預(yù)設(shè)邊界的一維或多維的距離來確定額定速度，將有利地在接近相應(yīng)邊界或者說在相應(yīng)邊界附近的情況下通過緩沖驅(qū)動(dòng)參量來劇烈地緩沖機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、特別是通過對(duì)機(jī)器人的柔性調(diào)節(jié)和/或手動(dòng)引導(dǎo)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，或者在到對(duì)應(yīng)邊界的距離較大的情況下通過緩沖驅(qū)動(dòng)參量來輕緩地緩沖機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、特別是通過對(duì)機(jī)器人的柔性調(diào)節(jié)和/或手動(dòng)引導(dǎo)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，從而能夠特別是由一個(gè)(多個(gè))邊界所限定的容許區(qū)域中有利地實(shí)現(xiàn)自由的(更自由的)運(yùn)動(dòng)，特別是以分量的方式。

在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人到預(yù)設(shè)邊界的距離可以是機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)固定于機(jī)器人的參照物、特別是TCP到預(yù)設(shè)在機(jī)器人工作空間中的邊界的距離。同樣地，在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人到預(yù)設(shè)邊界的距離可以包括關(guān)節(jié)位置和/或驅(qū)動(dòng)器位置到預(yù)設(shè)在機(jī)器人的關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間或驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間中的邊界的距離，特別可以是關(guān)節(jié)位置和/或驅(qū)動(dòng)器位置到預(yù)設(shè)在機(jī)器人的關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間或驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間中的邊界的距離。

概括地，以q_max來表示一維或多維的上邊界，以q_min來表示一維或多維的下邊界，并以q_ist來表示機(jī)器人在機(jī)器人的工作坐標(biāo)空間或關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間或者說驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間中的一維或多維的(實(shí)際)姿態(tài)或者說位置。在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人相對(duì)預(yù)設(shè)邊界i的一維或多維距離dist_i可以特別是以分量方式或者說針對(duì)第j個(gè)分量或者說坐標(biāo)，并根據(jù)

dist_i＝(q_max,i-q_ist)bzw.dist_j,i＝(q_j,max,i-q_j,ist) (1)，

或

dist_i＝(q_ist-q_min,i)bzw.dist_j,i＝(q_j,ist-q_j,min,i) (1′)，

來定義或確定。可以看出：在一種實(shí)施方式中，該距離通常具有正負(fù)號(hào)，當(dāng)機(jī)器人位于預(yù)設(shè)的上邊界之下或預(yù)設(shè)的下邊界之上或者說在允許范圍中時(shí)，特別是以分量方式剛好是正的；反過來，當(dāng)機(jī)器人位于預(yù)設(shè)的上邊界之上或預(yù)設(shè)的下邊界之下或者說不在允許范圍中時(shí)，特別是以分量方式剛好是負(fù)的。

相應(yīng)地在一種實(shí)施方式中，額定速度一般地特別是以分量方式被如下地確定：即，在機(jī)器人到同一預(yù)設(shè)邊界的距離數(shù)值相等的情況下，只要機(jī)器人處于該邊界的允許側(cè)上，則額定速度是(絕對(duì)地或者說考慮正負(fù)號(hào)地)較大的；只要機(jī)器人處在該邊界的不允許側(cè)上，則額定速度是(絕對(duì)地或者說考慮正負(fù)號(hào)地)較小的。

在一種實(shí)施方式中，如果設(shè)置n≥1個(gè)邊界，特別是針對(duì)機(jī)器人尤其是在工作坐標(biāo)空間或關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間或者說驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間中的姿態(tài)或者說位置的一個(gè)或多個(gè)分量或者說坐標(biāo)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)上邊界和下邊界，那么在一種擴(kuò)展方案中，(被絕對(duì)地視為)最小的距離、特別是多維距離的(被絕對(duì)地視為)最小的分量被確定為機(jī)器人到所有預(yù)設(shè)邊界的(一維)距離dist，即，可能的數(shù)值最大的負(fù)距離：

由此將有利地考慮到可能被打破的最強(qiáng)邊界。同樣地，特別是可以針對(duì)工作空間的各個(gè)空間方向或者機(jī)器人的不同的關(guān)節(jié)或者說驅(qū)動(dòng)器或以分量方式來確定作為確定額定速度的基礎(chǔ)的距離，該距離也可以相應(yīng)地是多維的：

在一種實(shí)施方式中，基于柔性調(diào)節(jié)、特別是阻抗調(diào)節(jié)或?qū)Ъ{調(diào)節(jié)來確定前面所提到的柔性驅(qū)動(dòng)參量，并附加地基于該柔性驅(qū)動(dòng)參量、特別是基于緩沖驅(qū)動(dòng)參量和柔性驅(qū)動(dòng)參量的和來操控驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

在一種實(shí)施方式中，阻抗或?qū)Ъ{調(diào)節(jié)以常見的方式通告了機(jī)器人的彈簧特性，特別是彈簧-緩沖器特性和/或質(zhì)量-彈簧特性，尤其是質(zhì)量-彈簧-緩沖器特性，從而使得機(jī)器人獲得虛擬的彈簧或者說彈簧-緩沖器組的結(jié)果，或者說作為具有能通過調(diào)節(jié)參數(shù)預(yù)設(shè)的剛性和/或緩沖的(質(zhì)量)-彈簧(-緩沖器)系統(tǒng)(作出反應(yīng))起作用。關(guān)于這一點(diǎn)請(qǐng)補(bǔ)充地參考開頭提到的專利文獻(xiàn)US2004/0128026 A1，它的內(nèi)容被明確地收入本申請(qǐng)中。為了實(shí)現(xiàn)緊湊的說明，在本文中也概括地將調(diào)節(jié)視為本發(fā)明意義下的控制，因此例如對(duì)機(jī)器人的控制或?qū)︱?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的操控特別是也包括對(duì)機(jī)器人的調(diào)節(jié)或?qū)︱?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)。

通過基本已知的柔性調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的有利表現(xiàn)，特別是手動(dòng)引導(dǎo)和/或有利的碰撞行為。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)除了柔性調(diào)節(jié)的柔性驅(qū)動(dòng)參量之外還附加地、特別是添加性地調(diào)節(jié)緩沖驅(qū)動(dòng)參量，或者基于緩沖驅(qū)動(dòng)參量和柔性驅(qū)動(dòng)參量的和來操控驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，則可以有利地使柔性調(diào)節(jié)的緩沖與其剛性相協(xié)調(diào)，特別是用于減少、尤其是避免超調(diào)并同時(shí)通過與此無關(guān)的緩沖驅(qū)動(dòng)參量提供關(guān)于最大速度的限定和/或在預(yù)設(shè)邊界附近的強(qiáng)烈緩沖。

相應(yīng)地在一種擴(kuò)展方案中，對(duì)柔性調(diào)節(jié)的緩沖、特別是緩沖參數(shù)或者說緩沖系數(shù)依賴于柔性調(diào)節(jié)的剛性、特別是剛性參數(shù)或者說剛性系數(shù)，特別是線性地和/或基于萊爾緩沖(Lehrschen)。

在一種實(shí)施方式中，額定速度(其在后面在不限于一般性的情況下以表示)特別是以分量方式在數(shù)值上向上受到預(yù)設(shè)的最大速度的限制，該最大速度在不限于一般性的情況下在下文中以表示。附加地或替換地，額定速度特別是以分量方式在數(shù)值上向下受到預(yù)設(shè)的最小速度的限制，該最小速度在不限于一般性的情況下在下文中以表示：

多維的速度可以按照分量方式相應(yīng)地被限定為：

在一種實(shí)施方式中，額定速度可以特別是以分量方式根據(jù)下述公式并利用預(yù)設(shè)的一維或多維的、正的常量和矢量來限定或確定：

或

其中，一維或多維距離特別可以根據(jù)公式(1)-(1″)來限定或確定，特別是在附加的邊緣條件(2)下：

或

換句話說，在一種實(shí)施方式中，當(dāng)機(jī)器人位于一個(gè)(多個(gè))預(yù)設(shè)邊界的不允許范圍中時(shí)(dist_(j)＞0)，特別是以分量方式將所預(yù)設(shè)的最小速度確定為額定速度。

附加地或替代地，在一種實(shí)施方案中，當(dāng)機(jī)器人位于一個(gè)(多個(gè))預(yù)設(shè)邊界的允許范圍中并相對(duì)于該允許范圍具有如下的預(yù)設(shè)距離時(shí)：

或者

特別是以分量方式在附加邊緣條件(2)的情況下將所預(yù)設(shè)的最小速度確定為額定速度。

附加地或替代地，在一種實(shí)施方式中，當(dāng)機(jī)器人位于該邊界的容許一側(cè)時(shí)，額定速度特別是以分量方式在數(shù)值上隨著機(jī)器人到一預(yù)設(shè)邊界的距離、特別是線性地或根據(jù)公式(3)或(3′)一起增加，尤其是增加至預(yù)設(shè)的最大速度。

就像前面闡釋的那樣，這點(diǎn)特別可以適合于分量方式，即，例如針對(duì)額定速度的第j個(gè)分量

或

其中，dist_(j)可以是一維距離或者根據(jù)等式(1)-(1″)的多維距離的相應(yīng)第j個(gè)分量，并且可以是一維最小速度或多維最小速度的相應(yīng)分量。

在一種實(shí)施方式中，緩沖驅(qū)動(dòng)參量(在這里被概括地表示為τ_d)特別以分量方式與實(shí)際速度(在這里概括地表示以)相反或者說反作用于實(shí)際速度，或者說試圖降低該實(shí)際速度。在注意到符號(hào)的情況下，在一種實(shí)施方式中特別適用的是：

或者

附加地或替代地，在一種實(shí)施方式中，緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d特別是以分量方式被如下地確定：即，只要額定速度(的分量)在數(shù)值上超過實(shí)際速度(的分量)，則緩沖驅(qū)動(dòng)參量在數(shù)值上不超過預(yù)設(shè)的、特別是正的最小值τ_d0、特別是至少基本上等于零：

或

換句話說，在一種實(shí)施方式中，只要實(shí)際速度在數(shù)值上低于額定速度，則至少基本上沒有緩沖驅(qū)動(dòng)參量在相應(yīng)的自由度上受到影響或發(fā)出。就像已提到的那樣，公式(7)，(7′)特別可以按照分量方式適用：

或

附加地或替代地，在一種實(shí)施方式中，緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d特別以分量方式在數(shù)值上向上受到預(yù)設(shè)最大參量的限制，該預(yù)設(shè)的最大參量在下文中在不限于一般性的情況下以τ_max表示：

|τ_d|≤τ_max (8)

或

|τ_j,d|≤τ_j,max (8)。

附加地或替代地，在一種實(shí)施方式中，緩沖驅(qū)動(dòng)參量特別以分量方式被如下地確定：即，如果實(shí)際速度(的相應(yīng)分量)在數(shù)值上超過額定速度(的相應(yīng)分量)，則緩沖驅(qū)動(dòng)參量在數(shù)值上隨著額定速度(的相應(yīng)分量)與實(shí)際速度(的相應(yīng)分量)之間的差值一起增加，特別是在數(shù)值上與額定速度(的相應(yīng)分量)與實(shí)際速度(的相應(yīng)分量)之間的差值成比例：

或

其中，K_Pv＝diag(K_1,Pv,K_2,Pv,...)為預(yù)設(shè)的一維或多維常量，特別是在附加邊緣條件(6)，(7)或(7′)和/或(8)下。邊緣條件(6)特別可以根據(jù)下述公式利用符號(hào)函數(shù)或者說正負(fù)號(hào)函數(shù)sgn來考慮，

其中，τ_d和被定義為符號(hào)相同，也就是說緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d與實(shí)際速度是反向的或反向地起作用。

就像已提到的那樣，等式(9)-(9″)還適用于分量方式：

或

或

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，用于特別是硬件技術(shù)和/或軟件技術(shù)或者說程序技術(shù)地控制機(jī)器人的系統(tǒng)被設(shè)置用于執(zhí)行在這里所描述的方法，和/或具有：

-用于確定機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)實(shí)際速度的器件；

-用于基于一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的最大速度、一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的最小速度和/或機(jī)器人到至少一個(gè)或者一個(gè)/多個(gè)預(yù)設(shè)邊界的距離來確定一個(gè)或多個(gè)額定速度的器件；

-用于基于額定速度和實(shí)際速度之間的一個(gè)或多個(gè)差值來確定一個(gè)或多個(gè)緩沖驅(qū)動(dòng)參量的器件；以及

-用于基于緩沖驅(qū)動(dòng)參量來操控機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的器件，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。

在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)具有用于基于一個(gè)或多個(gè)柔性調(diào)節(jié)、特別是阻抗調(diào)節(jié)或?qū)Ъ{調(diào)節(jié)來確定一個(gè)或多個(gè)柔性驅(qū)動(dòng)參量的器件，其中，用于操控驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的器件被設(shè)計(jì)，附加地基于柔性驅(qū)動(dòng)參量，特別是基于緩沖驅(qū)動(dòng)參量和柔性驅(qū)動(dòng)參量的和來操控驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)具有用于在數(shù)值上通過預(yù)設(shè)的最大速度向上限定和/或通過預(yù)設(shè)的最小速度向下限定額定速度的器件。

在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)具有如下的用于確定額定速度的器件：在機(jī)器人到同一預(yù)設(shè)邊界的距離數(shù)值相等的情況下，只要機(jī)器人位于該邊界的容許一側(cè)，則額定速度較大；只要機(jī)器人位于該邊界的不容許一側(cè)，則額定速度較小。

在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)具有如下的用于確定緩沖驅(qū)動(dòng)參量的器件：只要額定速度在數(shù)值上超過實(shí)際速度，則緩沖驅(qū)動(dòng)參量特別是以分量方式不超過預(yù)設(shè)的最小值，特別是至少基本等于零。

在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)具有用于通過預(yù)設(shè)的最大參量特別是以分量方式在數(shù)值上向上限定緩沖驅(qū)動(dòng)參量的器件。

在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)具有如下的用于確定緩沖驅(qū)動(dòng)參量的器件：當(dāng)實(shí)際速度在數(shù)值上超過額定速度時(shí)，緩沖驅(qū)動(dòng)參量特別是以分量方式在數(shù)值上隨著額定速度與實(shí)際速度之間的差值一起增加，特別是在數(shù)值上與額定速度和實(shí)際速度之間的差值成比例。

本發(fā)明意義下的器件可以通過硬件技術(shù)和/或軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，特別是具有：優(yōu)選與存儲(chǔ)系統(tǒng)和/或總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)或信號(hào)連接的處理單元，特別是數(shù)字處理單元，尤其是微處理器(CPU)；和/或一個(gè)或多個(gè)程序或程序模塊。CPU可以被設(shè)計(jì)為：使執(zhí)行儲(chǔ)存在存儲(chǔ)系統(tǒng)中的程序的命令運(yùn)行；檢測數(shù)據(jù)總線的輸入信號(hào)和/或?qū)⑤敵鲂盘?hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線上。存儲(chǔ)系統(tǒng)可以具有一個(gè)或多個(gè)特別是不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，尤其是光學(xué)介質(zhì)、磁性介質(zhì)、固體介質(zhì)和/或其他的非易失性介質(zhì)。所述程序可以被如下地提供：即，該程序能夠使在此所述的方法具體化或者說能夠?qū)嵤┰诖怂龅姆椒?，從而使得CPU可以執(zhí)行該方法的步驟，并由此特別是可以控制機(jī)器人。

附圖說明

其他的優(yōu)點(diǎn)和特征由從屬權(quán)利要求和實(shí)施例給出。為此部分示意性地示出：

圖1：根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的機(jī)器人和用于控制該機(jī)器人的系統(tǒng)；

圖2：機(jī)器人到預(yù)設(shè)邊界的距離；

圖3：取決于距離的額定速度；

圖4：取決于額定速度和實(shí)際速度的緩沖驅(qū)動(dòng)參量；以及

圖5：根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的、用于控制機(jī)器人的方法。

其中，附圖標(biāo)記列表如下：

1機(jī)器人

2控制器

A₁，...，A₆驅(qū)動(dòng)器

q₁，...，q₆關(guān)節(jié)角度

q_ist實(shí)際位置

q_max，q_min上邊界/下邊界

額定速度

實(shí)際速度

最大/最小速度

dist距離

τ_d緩沖驅(qū)動(dòng)參量

τ_max最大參量

具體實(shí)施方式

圖1和圖5分別示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的、具有驅(qū)動(dòng)器A1,...,A6的機(jī)器人1和一種具有用于控制機(jī)器人1的控制器2的系統(tǒng)或者說一種由控制器2執(zhí)行的用于控制機(jī)器人1的方法。

在第一步驟S10中，控制器2根據(jù)前面闡釋的等式(1)至(1″)來確定機(jī)器人2與預(yù)設(shè)邊界q_max、q_min的距離dist。這在圖2中示出。在此，q_ist表示被檢測到的機(jī)器人1的實(shí)際位置，例如它的一個(gè)或多個(gè)如圖1所示的關(guān)節(jié)角度q₁，...，q₆或者它的TCP在工作空間中的與這些關(guān)節(jié)角度相應(yīng)的位態(tài)和/或定向的一個(gè)或多個(gè)分量。相應(yīng)地，q_max，q_min同樣特別是可以在關(guān)節(jié)角度空間或工作空間中被預(yù)設(shè)。

在所示出的機(jī)器人1的姿勢中，根據(jù)等式(1′)的到下邊界q_min的正的距離小于根據(jù)等式(1)的到上邊界q_max的同樣為正的距離，并因此根據(jù)等式(1″)將其確定為機(jī)器人1到預(yù)設(shè)邊界q_max、q_min的距離dist。為了實(shí)現(xiàn)圖解說明，也以虛線簡示出機(jī)器人位于預(yù)設(shè)上邊界q_max上方的不容許區(qū)域(圖1中的陰影)中的另一實(shí)際位置，該實(shí)際位置對(duì)應(yīng)于負(fù)的距離<0。

因此，如果在多個(gè)空間方向或者說關(guān)節(jié)上預(yù)先設(shè)定邊界，則特別是可以將(絕對(duì)可看到的或帶正負(fù)號(hào)的)最小距離確定為距離dist，如圖2所示。

這樣的距離確定同樣可以如同在后面所描述一種實(shí)施方式中的步驟那樣以分量方式進(jìn)行，由此，q_min，q_max和q_ist可以分別表示該位置沿著如圖2所示坐標(biāo)軸的一個(gè)分量。

然后，控制器2在步驟S20中根據(jù)等式(3′)并在基于等式(2)的附加邊緣條件下確定額定速度這一點(diǎn)在圖3中示出。在該圖示中，一方面可以看到額定速度與機(jī)器人1到預(yù)設(shè)邊界的(取決于實(shí)際位置的)距離(見等式(3′))的線性相關(guān)性，另一方面還可以看到通過預(yù)設(shè)最大速度在數(shù)值上對(duì)額定速度的向上限定和通過預(yù)設(shè)的最小速度在數(shù)值上對(duì)額定速度的向下限定(見等式(2))。這可以就像已提到的那樣特別是以分量方式進(jìn)行，從而使得和可以分別表示速度的一個(gè)分量。

然后，控制器2在步驟S30中根據(jù)等式(9″)在附加邊緣條件(7′)和(8)下確定了緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d。這一點(diǎn)在圖4中示出。在該圖示中，一方面可以看到根據(jù)等式(8)通過預(yù)設(shè)最大參量τ_max在數(shù)值上對(duì)緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d的限定。另一方面可以清楚地看到緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d以如下方式被確定：即，只要額定速度數(shù)值上超過實(shí)際速度(參見等式(7′))，那么該緩沖驅(qū)動(dòng)參量等于零。反過來，如果實(shí)際速度數(shù)值上超過了額定速度那么根據(jù)等式(9″)以如下方式來確定緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d：即，該緩沖驅(qū)動(dòng)參量在數(shù)值上與額定速度和實(shí)際速度之間的差值成比例地增加，直至其通過最大參量τ_max被限定。在此，緩沖驅(qū)動(dòng)參量τ_d根據(jù)等式(6)與實(shí)際速度反向。這也可以如同所描述的那樣特別是以分量方式進(jìn)行，從而使得和τ_d或τ_max可以分別表示速度的一個(gè)分量或者驅(qū)動(dòng)器A1，...A6的一個(gè)驅(qū)動(dòng)力或者驅(qū)動(dòng)力矩(轉(zhuǎn)矩)。

控制器2在步驟S40中還附加于柔性驅(qū)動(dòng)參量τ_d地發(fā)出緩沖驅(qū)動(dòng)參量到機(jī)器人1的驅(qū)動(dòng)器A1，...，A6上，該柔性驅(qū)動(dòng)參量基于柔性調(diào)節(jié)、特別是阻抗調(diào)節(jié)或?qū)Ъ{調(diào)節(jié)以基本已知并因此在這里未詳細(xì)示出的方式來確定。

雖然在前面的描述中闡釋了示例性的實(shí)施方案，但是要指出的是還可能有很多的變型方案。

因此就像多次提到的那樣，可以特別是分別針對(duì)機(jī)器人1的一個(gè)或多個(gè)位置分量、速度分量和驅(qū)動(dòng)參量分量或者說自由度來執(zhí)行這些步驟，這些參量或自由度相應(yīng)于前面被標(biāo)記為矢量的參量特別也是純量(skalar)的，并表示了在一空間方向上或者一驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)自由度或關(guān)節(jié)坐標(biāo)自由度上的位置、速度或驅(qū)動(dòng)參量。

這些單個(gè)的計(jì)算或公式特別可以分別在機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間或者說關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間或工作空間中實(shí)施，其中，這些參量可以在需要時(shí)通過正向轉(zhuǎn)換或逆向轉(zhuǎn)換在這些空間之間轉(zhuǎn)換。因此，例如可以將在工作空間中設(shè)定的邊界轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間或者說關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中，然后在那里直接確定驅(qū)動(dòng)力或者驅(qū)動(dòng)力矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)。同樣地，也可以將在工作空間中確定的驅(qū)動(dòng)參量轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)器坐標(biāo)空間或者說關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中。

此外要指出的是，這些示例性實(shí)施方案僅僅是示例，它們不應(yīng)以任何方式限制保護(hù)范圍、應(yīng)用方案和結(jié)構(gòu)。相反，通過前面的描述給本領(lǐng)域技術(shù)人員提供了用于對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施方案進(jìn)行轉(zhuǎn)換的教導(dǎo)，其中，特別是關(guān)于所描述的組成部分的功能和設(shè)置的不同變化可以在不離開例如從權(quán)利要求書和與權(quán)利要求書等效的特征組合所獲得的保護(hù)范圍的情況下進(jìn)行。