徒手机器人路径教导的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及教导工业机器人以遵循路径而使得该机器人能够执行工作。
【背景技术】
[0002]工业机器人是一种自动控制的、可重复编程的、多目的操控设施，其能够在三条或更多的轴线中进行编程。工业机器人的示例是位于固定位置的机器人，其能够自行移动或者由于该机器人被安装在诸如机动车的本身能够移动的设备上或者是被安装在轨道或起重机架等上而能够进行移动。
[0003]诸如示教器之类的硬件设备目前被操作人员用来对工业机器人进行点动(jog)。点动向机器人教导当该机器人对工件执行工作时所要遵循的路径上的点，上述工件在下文中有时也被称作物体或部件。工作意味着机器人所执行的对工件造成物理改变的那些动作，诸如涂装、研磨、抛光、修边、焊接等，以及机器人与工件所进行并不对工件造成物理改变的那些交互，诸如从一个位置拾取工件并且将其移动至另一个位置或者将工件插入到具体位置。
【发明内容】
[0004]一种用于生成针对机器人的以便在工件中执行工作的指令的系统，具有:
[0005]提供机器人场景数据的机器人场景的一个或多个3D模型；
[0006]利用单手或双手所作出的手势中的单手或双手的数据；和
[0007]具有程序代码的计算设备，该程序代码被配置为对该机器人场景数据和手势数据进行处理而生成用以操作该机器人在该工件上执行工作的指令。
【附图说明】
[0008]图1示出了机器人系统的框图，其具有被用来在工件上执行工作的工业机器人。
[0009]图2a示出了使用手势指向机器人工件中的位置的操作人员。
[0010]图2b示出了相机所看到的图像以及操作人员的手与感兴趣工件的关系的一个示例。
[0011]图2c至2j示出了手势的示例。
[0012]图2k示出了执行使用徒手所教导的机器人目标的机器人。
[0013]图3示出了使用手势对工业机器人在对物体执行工作时将要遵循的路径进行编程的方法的流程图。
[0014]图4示出了使用手势对工业机器人在对物体执行工作时将要遵循的路径进行编程的另一种方法的流程图。
[0015]图5示出了获取并存储操作人员的手势的方法的一个实施例的流程图。
[0016]图6示出了具有所增加的指令的图5所示实施例的流程图。
[0017]图7a和7b示出了用于获取一个或多个手势的方法的两个实施例的流程图。
[0018]图8示出了从操作人员的手势创建用于机器人操作的指令集合的方法的流程图，其中包括识别操作人员已经作出了开始以及作为停止手势的结束。
【具体实施方式】
[0019]现在参考图1，示出了机器人系统10的框图，该机器人系统10具有被用来对工件14执行工作的工业机器人12。机器人12是具有“η”个数量的自由度的自动机器。
[0020]系统10还包括视觉传感器11、计算设备13和机器人控制器15。如果传感器11是智能传感器，则视觉传感器11和计算设备13能够处于相同外壳之中。用来操作工业机器人的程序处于机器人控制器15中。
[0021]以下描述了使用手势来教导机器人12在对工件14执行工作时所要遵循的路径。如图2a中所示，操作人员16使用手势指向机器人工件中的一个位置。作为3D视觉传感器11的相机被附接至机器人并且拍摄该手势的图像以及操作人员的手16a与工件14的关系。应当意识到的是，虽然在图2a中被示出，但是工件14可能并不处于相机所看到的视野之中。工件图像可以在不同时间进行拍摄，并且如以下所描述的，没有工件的手部的图像以及没有手部的工件的图像需要参照共同的坐标系统。
[0022]图2b示出了该图像以及操作人员的手部16a与工件14的关系的一个示例。该图像被计算设备13用来计算感兴趣部件/场景上的相对应位置和方位(机器人目标)。该机器人目标被发送至机器人控制器15或计算设备13。重复该过程直至不再有点需要向机器人12进行教导。
[0023]用于机器人12的指令存储在计算设备13中，其将从来自于相机所看到的单手或双手的手势以及如这里所描述的被指向的物体进行汇集，这是用于创建机器人12在其对工件14执行工作时所要遵循的路径和指令的场景数据。例如，一只手被用来教导机器人目标而另一只手则被用来生成抓取或放下指令。将特定手势与特定指令相关联取决于机器人操作人员。并没有对此的设定规则。
[0024]例如，如图2c所示，右手操作人员可能喜欢在右手拇指处于竖起位置的情况下用这只手的食指指向工件上的位置，作为开始指令的手势，而左手操作人员则可以利用左手的相同手势作为用于开始指令的手势。当然，在其中一个操作人员针对其它操作人员将要使用的机器人关联手势的情况下，这两个操作人员的雇主可以实施其自己的规则以避免混淆。被用于开始指令的相同手势也可以被用于停止指令。
[0025]应当意识到的是，这是相同手势被用于两个彼此相反的指令的情境。对于开始和停止指令，首先生成开始指令。因此，该相同手势首次被用于开始和停止指令时，其将被解释为表示开始指令，而其第二次使用则将被解释为表示停止指令。
[0026]在该情境中，沿着开始和停止点之间的路径将有机器人将在那里执行工作的其它点，上述工作诸如遵循路径、拾取物体、放下物体，并且唯一手势将与这些中间点中的每一个相关联。在该方法的一些实施例中，手指所指向的物体可能取决于所识别的手势并且因此能够生成具体的机器人指令。该方法在其最为简单的实施例中在物体上生成机器人目标。
[0027]图2d至2j中示出了其它手势的示例，其中作为示例而非限制，图2d中所示的手势可以使得机器人12拾取物体，而图2e中所示的手势可以使得机器人放下物体。图2f示出了触发手势，其中该手的食指指向物体并且拇指收回和打开，这是生成机器人目标指令的信号。
[0028]图2g和2h所示的手势例如可以表示诸如O度和180度的角度，因为它们并不必表示具体指令。这些手势也可以表示相机11的运动，例如将相机从左向右移动，因为在教导中，机器人手势能够被用来对相机11重新定位。
[0029]图2i示出了坐标系统手势。图2j示出了双手“T”字手势，其表示机器人12所使用的工具要进行更换。该手势将后跟有并未示出的指示工具编号的手势。
[0030]图2k示出了机器人12执行已经使用徒手进行过教导的机器人目标。
[0031]另外，机器人的用户可以在计算设备的指令集合中编码指令，该指令并未处于该设备中但是专用于机器人将要执行的应用。如以上所描述的，将唯一手势与特殊指令相关联取决于操作人员。
[0032]在手势和机器人指令之间存在映射。用户能够将一个手势与一个或多个指令相关联以及将一个或多个手势与一个指令相关联。该选择取决于用户。在该映射后可能存在来自手势、场景及其情境的信息如何被使用的特定实施方式。应当意识到的是，并非所有手势都必须使用一种情境，而是一系列手势中的至少一个手势必须要使用一种情境。
[0033]现在参考图3，示出了使用手势对工业机器人在对物体执行工作时将要遵循的路径进行编程的方法300的流程图。在步骤302，操作人员将附接至机器人的相机定位在感兴趣区域的上方。在步骤304，由操作人员作出手势以指向该机器人场景中的一