本公開大體上涉及機器人，并且更具體地涉及機器人的末端執(zhí)行器和/或主體的控制。

背景技術(shù)：

1、機器人通常是可重新編程和多功能的操縱器，通常被設(shè)計為通過可變的編程運動來移動材料、零件、工具或?qū)Ｓ迷O(shè)備以執(zhí)行任務(wù)。機器人可以是物理錨定的操縱器(例如，工業(yè)機器人臂)、在整個環(huán)境中移動的移動機器人(例如，使用腿、輪子或基于牽引的機構(gòu))，或操縱器和移動機器人的一些組合。機器人用于各種行業(yè)，包括例如制造、倉庫物流、運輸、危險環(huán)境、勘探和醫(yī)療保健。

2、一些機器人具有鉸接臂，該鉸接臂可以被操作以通過操作臂的機動化關(guān)節(jié)來執(zhí)行各種任務(wù)。這種臂可以在臂的末端處具有設(shè)備，通常稱為“末端執(zhí)行器”，其被設(shè)計為與環(huán)境相互作用并且可以通過操作臂在環(huán)境中四處移動。末端執(zhí)行器的性質(zhì)取決于機器人的類型，但是可以包括諸如鉗口的抓持器以及工具。抓持器可以具有各種抓持表面，例如鉗口、爪或機械手指。在一些情況下，末端執(zhí)行器可以用于執(zhí)行受約束的任務(wù)，該受約束的任務(wù)本質(zhì)上是將末端執(zhí)行器的運動約束到特定路徑的任務(wù)，諸如打開門或轉(zhuǎn)動曲柄的任務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)一些方面，提供了一種控制機器人的方法，機器人包括主體和耦接到主體的末端執(zhí)行器，該方法包括使用至少一個處理器獲得主體的當前姿勢和末端執(zhí)行器的預(yù)測的未來軌跡；至少部分地基于主體的當前姿勢和末端執(zhí)行器的預(yù)測的未來軌跡來確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動；以及控制主體以執(zhí)行運動。

2、根據(jù)一些實施方式，獲得預(yù)測的未來軌跡包括基于指示末端執(zhí)行器的一個或多個先前姿勢的數(shù)據(jù)來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，末端執(zhí)行器的一個或多個先前姿勢由機器人先前測量的數(shù)據(jù)表示。根據(jù)一些實施方式，該方法還包括通過將指示末端執(zhí)行器的一個或多個先前姿勢的數(shù)據(jù)擬合到線、圓或曲線來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，該方法還包括基于當前正在執(zhí)行的任務(wù)的類型來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，在假設(shè)末端執(zhí)行器的速度恒定的情況下確定預(yù)測的未來軌跡。

3、根據(jù)一些實施方式，該方法還包括響應(yīng)于確定在末端執(zhí)行器根據(jù)預(yù)測的未來軌跡移動時控制主體執(zhí)行運動將不會使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)，而減小末端執(zhí)行器的速度。根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動包括：當末端執(zhí)行器沿著預(yù)測的未來軌跡移動時，確定滿足第一轉(zhuǎn)向目標(steering?object)的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，第一轉(zhuǎn)向目標相對于主體的姿勢約束末端執(zhí)行器的姿勢和/或約束將末端執(zhí)行器耦接到主體的鉸接臂的一個或多個關(guān)節(jié)中的至少一個的角度。根據(jù)一些實施方式，第一轉(zhuǎn)向目標相對于主體的姿勢約束末端執(zhí)行器的姿勢，以避免鉸接臂的過度伸展。根據(jù)一些實施方式，第一轉(zhuǎn)向目標相對于主體的姿勢約束末端執(zhí)行器的姿勢，以避免末端執(zhí)行器和主體之間的碰撞。

4、根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動還包括：當末端執(zhí)行器沿著預(yù)測的未來軌跡移動時，確定滿足與第一轉(zhuǎn)向目標不同的第二轉(zhuǎn)向目標的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動包括將所確定的滿足第一轉(zhuǎn)向目標的主體的運動與所確定的滿足第二轉(zhuǎn)向目標的主體的運動組合。根據(jù)一些實施方式，該方法還包括在控制末端執(zhí)行器的運動的同時確定末端執(zhí)行器的預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，該方法還包括基于末端執(zhí)行器的姿勢并且基于描述靠近末端執(zhí)行器的環(huán)境的數(shù)據(jù)來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，該方法還包括基于預(yù)計的任務(wù)來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，預(yù)測的未來軌跡包括se(3)空間中的多個點。根據(jù)一些實施方式，將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的所確定的主體的運動包括se(2)空間中的多個點。

5、根據(jù)一些實施方式，基于末端執(zhí)行器的姿勢和/或末端執(zhí)行器的當前速度來確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的所確定的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，該方法還包括測量末端執(zhí)行器的當前速度。根據(jù)一些實施方式，確定主體的運動還基于來自碰撞避免系統(tǒng)的輸出。根據(jù)一些實施方式，機器人還包括鉸接臂，該鉸接臂將末端執(zhí)行器耦接到主體，并且具有一個或多個關(guān)節(jié)。根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動包括：當末端執(zhí)行器沿著預(yù)測的未來軌跡移動時，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，控制主體以執(zhí)行運動包括在末端執(zhí)行器根據(jù)預(yù)測的未來軌跡移動時控制主體以執(zhí)行運動。

6、根據(jù)一些方面，提供了一種移動機器人設(shè)備，其包括主體、耦接到主體的末端執(zhí)行器，以及至少一個控制器，至少一個控制器被配置為獲得主體的當前姿勢和末端執(zhí)行器的預(yù)測的未來軌跡，至少部分地基于主體的當前姿勢和末端執(zhí)行器的預(yù)測的未來軌跡來確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動，以及控制主體以執(zhí)行運動。

7、根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為通過基于指示末端執(zhí)行器的一個或多個先前姿勢的數(shù)據(jù)確定預(yù)測的未來軌跡來獲得預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，移動機器人設(shè)備還包括至少一個計算機可讀存儲介質(zhì)，并且末端執(zhí)行器的一個或多個先前姿勢由機器人先前測量并且記錄在至少一個計算機可讀介質(zhì)上的數(shù)據(jù)表示。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為通過將指示末端執(zhí)行器的一個或多個先前姿勢的數(shù)據(jù)擬合到線、圓或曲線來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為基于當前正在執(zhí)行的任務(wù)的類型來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為響應(yīng)于確定在末端執(zhí)行器根據(jù)預(yù)測的未來軌跡移動時控制主體執(zhí)行運動將不會使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)，而減小末端執(zhí)行器的速度。

8、根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動包括：當末端執(zhí)行器沿著預(yù)測的未來軌跡移動時，確定滿足第一轉(zhuǎn)向目標的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，移動機器人設(shè)備還包括將末端執(zhí)行器耦接到主體的鉸接臂，并且第一轉(zhuǎn)向目標相對于主體的姿勢約束末端執(zhí)行器的姿勢和/或約束鉸接臂的一個或多個關(guān)節(jié)中的至少一個的角度。根據(jù)一些實施方式，第一轉(zhuǎn)向目標相對于主體的姿勢約束末端執(zhí)行器的姿勢，以避免鉸接臂的過度伸展。根據(jù)一些實施方式，第一轉(zhuǎn)向目標相對于主體的姿勢約束末端執(zhí)行器的姿勢，以避免末端執(zhí)行器和主體之間的碰撞。

9、根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動還包括：當末端執(zhí)行器沿著預(yù)測的未來軌跡移動時，確定滿足與第一轉(zhuǎn)向目標不同的第二轉(zhuǎn)向目標的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動包括將所確定的滿足第一轉(zhuǎn)向目標的主體的運動與所確定的滿足第二轉(zhuǎn)向目標的主體的運動組合。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為在控制末端執(zhí)行器的運動的同時確定末端執(zhí)行器的預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為基于末端執(zhí)行器的姿勢并且基于描述靠近末端執(zhí)行器的環(huán)境的數(shù)據(jù)來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為基于預(yù)計的任務(wù)來確定預(yù)測的未來軌跡。根據(jù)一些實施方式，預(yù)測的未來軌跡包括se(3)空間中的多個點。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器還被配置為測量末端執(zhí)行器的當前速度。根據(jù)一些實施方式，確定主體的運動還基于來自碰撞避免系統(tǒng)的輸出。

10、根據(jù)一些實施方案，移動機器人設(shè)備還包括鉸接臂，該鉸接臂將末端執(zhí)行器耦接到主體，并且具有一個或多個關(guān)節(jié)。根據(jù)一些實施方式，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動包括：當末端執(zhí)行器沿著預(yù)測的未來軌跡移動時，確定將使末端執(zhí)行器保持在可用工作空間內(nèi)的主體的運動。根據(jù)一些實施方式，至少一個控制器被配置為在末端執(zhí)行器根據(jù)預(yù)測的未來軌跡移動的同時控制主體執(zhí)行運動。

11、前述裝置和方法實施例可以利用上面描述的或下面進一步詳細描述的方面、特征和動作的任何合適的組合來實現(xiàn)。從以下結(jié)合附圖的描述中，可以更全面地理解本教導(dǎo)的這些和其他方面、實施例和特征。