徒手機(jī)器人路徑教導(dǎo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及教導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人以遵循路徑而使得該機(jī)器人能夠執(zhí)行工作。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人是一種自動控制的、可重復(fù)編程的、多目的操控設(shè)施，其能夠在三條或更多的軸線中進(jìn)行編程。工業(yè)機(jī)器人的示例是位于固定位置的機(jī)器人，其能夠自行移動或者由于該機(jī)器人被安裝在諸如機(jī)動車的本身能夠移動的設(shè)備上或者是被安裝在軌道或起重機(jī)架等上而能夠進(jìn)行移動。
[0003]諸如示教器之類的硬件設(shè)備目前被操作人員用來對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行點(diǎn)動(jog)。點(diǎn)動向機(jī)器人教導(dǎo)當(dāng)該機(jī)器人對工件執(zhí)行工作時所要遵循的路徑上的點(diǎn)，上述工件在下文中有時也被稱作物體或部件。工作意味著機(jī)器人所執(zhí)行的對工件造成物理改變的那些動作，諸如涂裝、研磨、拋光、修邊、焊接等，以及機(jī)器人與工件所進(jìn)行并不對工件造成物理改變的那些交互，諸如從一個位置拾取工件并且將其移動至另一個位置或者將工件插入到具體位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種用于生成針對機(jī)器人的以便在工件中執(zhí)行工作的指令的系統(tǒng)，具有:
[0005]提供機(jī)器人場景數(shù)據(jù)的機(jī)器人場景的一個或多個3D模型；
[0006]利用單手或雙手所作出的手勢中的單手或雙手的數(shù)據(jù)；和
[0007]具有程序代碼的計算設(shè)備，該程序代碼被配置為對該機(jī)器人場景數(shù)據(jù)和手勢數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而生成用以操作該機(jī)器人在該工件上執(zhí)行工作的指令。
【附圖說明】
[0008]圖1示出了機(jī)器人系統(tǒng)的框圖，其具有被用來在工件上執(zhí)行工作的工業(yè)機(jī)器人。
[0009]圖2a示出了使用手勢指向機(jī)器人工件中的位置的操作人員。
[0010]圖2b示出了相機(jī)所看到的圖像以及操作人員的手與感興趣工件的關(guān)系的一個示例。
[0011]圖2c至2j示出了手勢的示例。
[0012]圖2k示出了執(zhí)行使用徒手所教導(dǎo)的機(jī)器人目標(biāo)的機(jī)器人。
[0013]圖3示出了使用手勢對工業(yè)機(jī)器人在對物體執(zhí)行工作時將要遵循的路徑進(jìn)行編程的方法的流程圖。
[0014]圖4示出了使用手勢對工業(yè)機(jī)器人在對物體執(zhí)行工作時將要遵循的路徑進(jìn)行編程的另一種方法的流程圖。
[0015]圖5示出了獲取并存儲操作人員的手勢的方法的一個實(shí)施例的流程圖。
[0016]圖6示出了具有所增加的指令的圖5所示實(shí)施例的流程圖。
[0017]圖7a和7b示出了用于獲取一個或多個手勢的方法的兩個實(shí)施例的流程圖。
[0018]圖8示出了從操作人員的手勢創(chuàng)建用于機(jī)器人操作的指令集合的方法的流程圖，其中包括識別操作人員已經(jīng)作出了開始以及作為停止手勢的結(jié)束。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在參考圖1，示出了機(jī)器人系統(tǒng)10的框圖，該機(jī)器人系統(tǒng)10具有被用來對工件14執(zhí)行工作的工業(yè)機(jī)器人12。機(jī)器人12是具有“η”個數(shù)量的自由度的自動機(jī)器。
[0020]系統(tǒng)10還包括視覺傳感器11、計算設(shè)備13和機(jī)器人控制器15。如果傳感器11是智能傳感器，則視覺傳感器11和計算設(shè)備13能夠處于相同外殼之中。用來操作工業(yè)機(jī)器人的程序處于機(jī)器人控制器15中。
[0021]以下描述了使用手勢來教導(dǎo)機(jī)器人12在對工件14執(zhí)行工作時所要遵循的路徑。如圖2a中所示，操作人員16使用手勢指向機(jī)器人工件中的一個位置。作為3D視覺傳感器11的相機(jī)被附接至機(jī)器人并且拍攝該手勢的圖像以及操作人員的手16a與工件14的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)意識到的是，雖然在圖2a中被示出，但是工件14可能并不處于相機(jī)所看到的視野之中。工件圖像可以在不同時間進(jìn)行拍攝，并且如以下所描述的，沒有工件的手部的圖像以及沒有手部的工件的圖像需要參照共同的坐標(biāo)系統(tǒng)。
[0022]圖2b示出了該圖像以及操作人員的手部16a與工件14的關(guān)系的一個示例。該圖像被計算設(shè)備13用來計算感興趣部件/場景上的相對應(yīng)位置和方位(機(jī)器人目標(biāo))。該機(jī)器人目標(biāo)被發(fā)送至機(jī)器人控制器15或計算設(shè)備13。重復(fù)該過程直至不再有點(diǎn)需要向機(jī)器人12進(jìn)行教導(dǎo)。
[0023]用于機(jī)器人12的指令存儲在計算設(shè)備13中，其將從來自于相機(jī)所看到的單手或雙手的手勢以及如這里所描述的被指向的物體進(jìn)行匯集，這是用于創(chuàng)建機(jī)器人12在其對工件14執(zhí)行工作時所要遵循的路徑和指令的場景數(shù)據(jù)。例如，一只手被用來教導(dǎo)機(jī)器人目標(biāo)而另一只手則被用來生成抓取或放下指令。將特定手勢與特定指令相關(guān)聯(lián)取決于機(jī)器人操作人員。并沒有對此的設(shè)定規(guī)則。
[0024]例如，如圖2c所示，右手操作人員可能喜歡在右手拇指處于豎起位置的情況下用這只手的食指指向工件上的位置，作為開始指令的手勢，而左手操作人員則可以利用左手的相同手勢作為用于開始指令的手勢。當(dāng)然，在其中一個操作人員針對其它操作人員將要使用的機(jī)器人關(guān)聯(lián)手勢的情況下，這兩個操作人員的雇主可以實(shí)施其自己的規(guī)則以避免混淆。被用于開始指令的相同手勢也可以被用于停止指令。
[0025]應(yīng)當(dāng)意識到的是，這是相同手勢被用于兩個彼此相反的指令的情境。對于開始和停止指令，首先生成開始指令。因此，該相同手勢首次被用于開始和停止指令時，其將被解釋為表示開始指令，而其第二次使用則將被解釋為表示停止指令。
[0026]在該情境中，沿著開始和停止點(diǎn)之間的路徑將有機(jī)器人將在那里執(zhí)行工作的其它點(diǎn)，上述工作諸如遵循路徑、拾取物體、放下物體，并且唯一手勢將與這些中間點(diǎn)中的每一個相關(guān)聯(lián)。在該方法的一些實(shí)施例中，手指所指向的物體可能取決于所識別的手勢并且因此能夠生成具體的機(jī)器人指令。該方法在其最為簡單的實(shí)施例中在物體上生成機(jī)器人目標(biāo)。
[0027]圖2d至2j中示出了其它手勢的示例，其中作為示例而非限制，圖2d中所示的手勢可以使得機(jī)器人12拾取物體，而圖2e中所示的手勢可以使得機(jī)器人放下物體。圖2f示出了觸發(fā)手勢，其中該手的食指指向物體并且拇指收回和打開，這是生成機(jī)器人目標(biāo)指令的信號。
[0028]圖2g和2h所示的手勢例如可以表示諸如O度和180度的角度，因為它們并不必表示具體指令。這些手勢也可以表示相機(jī)11的運(yùn)動，例如將相機(jī)從左向右移動，因為在教導(dǎo)中，機(jī)器人手勢能夠被用來對相機(jī)11重新定位。
[0029]圖2i示出了坐標(biāo)系統(tǒng)手勢。圖2j示出了雙手“T”字手勢，其表示機(jī)器人12所使用的工具要進(jìn)行更換。該手勢將后跟有并未示出的指示工具編號的手勢。
[0030]圖2k示出了機(jī)器人12執(zhí)行已經(jīng)使用徒手進(jìn)行過教導(dǎo)的機(jī)器人目標(biāo)。
[0031]另外，機(jī)器人的用戶可以在計算設(shè)備的指令集合中編碼指令，該指令并未處于該設(shè)備中但是專用于機(jī)器人將要執(zhí)行的應(yīng)用。如以上所描述的，將唯一手勢與特殊指令相關(guān)聯(lián)取決于操作人員。
[0032]在手勢和機(jī)器人指令之間存在映射。用戶能夠?qū)⒁粋€手勢與一個或多個指令相關(guān)聯(lián)以及將一個或多個手勢與一個指令相關(guān)聯(lián)。該選擇取決于用戶。在該映射后可能存在來自手勢、場景及其情境的信息如何被使用的特定實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)意識到的是，并非所有手勢都必須使用一種情境，而是一系列手勢中的至少一個手勢必須要使用一種情境。
[0033]現(xiàn)在參考圖3，示出了使用手勢對工業(yè)機(jī)器人在對物體執(zhí)行工作時將要遵循的路徑進(jìn)行編程的方法300的流程圖。在步驟302，操作人員將附接至機(jī)器人的相機(jī)定位在感興趣區(qū)域的上方。在步驟304，由操作人員作出手勢以指向該機(jī)器人場景中的一