用于确定预定交互机器的至少一个元件的交互机器位置的机器人设备和方法与流程

本发明涉及一种用于确定预定交互机器的至少一个元件相对于机器人设备的交互机器位置的机器人设备以及一种用于确定预定交互机器的至少一个元件相对于机器人设备的交互机器位置的方法。

背景技术：

1、为了实现机器人设备与机器的交互，根据当前现有技术需要对机器人设备进行手动训练。典型的交互过程例如包括将容器从输送技术设备中取出或将构件提供给机器。在这种训练过程期间，向机器人设备训练机器的精确的交互机器位置。这种手动训练阶段与人的大量手动劳动消耗相关。这种额外的劳动消耗通过以下方式加剧，即每次随着机器人设备相对于相应机器的位置改变都要重复该劳动消耗。这种情况例如当机器人设备必须与多个不同机器交互时可能是必要的。

2、在us9465390b2中公开了一种位置受控的机器人队。在其中描述了一种控制系统设置用于基于第一机器人设备和第二机器人设备之间的相对定位识别待由第一机器人设备和第二机器人设备执行的协作操作。第一机器人设备和第二机器人设备设置用于执行视觉握手，该视觉握手指示第一机器人设备和第二机器人设备之间的相对定位，以进行协作操作。握手可以包括相互检测机器人设备的视觉标记。

3、us9916506b1公开了一种控制系统，所述控制系统设置用于至少检测机器人设备上的不可见的基准标记的位置并确定机器人设备的位置。

技术实现思路

1、因此，本发明的任务是提供一种解决方案，其能够为机器人设备简单地检测交互机器及交互机器的位置。

2、根据本发明，该任务通过具有根据独立权利要求1的特征的机器人设备和具有根据独立权利要求10的特征的方法来解决。本发明的有利实施方式是从属权利要求和说明书以及附图的技术方案。

3、本发明的第一方面涉及一种机器人设备，其设置用于确定预定交互机器的至少一个元件相对于机器人设备的交互机器位置。换言之，机器人设备设置用于确定交互机器的位置或交互机器的至少一个元件的位置。机器人设备例如可以是运输机器人，其设置用于从交互机器接收物体或将物体提供给交互机器。交互机器例如可以是传送带或移动式运输机器人，其应与机器人设备交互。所述至少一个元件例如可以是交互机器的容器、臂或输出元件。机器人设备设置用于借助于光学检测装置检测机器人设备的环境的环境图像。光学检测装置例如可以具有摄像机，所述摄像机可以设置用于拍摄可见光谱范围内的环境图像或拍摄红外线或紫外线范围内的摄像。

4、规定，机器人设备具有控制装置。控制装置例如可以是电子部件，该电子部件可以具有微处理器和/或微控制器。在控制装置中存储有预定的参考标记和参考标记相对于预定交互机器的所述至少一个元件的预定参考位置。换言之，在该控制装置中存储有预定的参考标记，所述参考标记可以是光学标记，其可以施加在交互机器上或交互机器的所述至少一个元件上。预定参考位置也存储在控制装置中，参考标记在交互机器上施加在所述预定参考位置处。控制装置设置用于在机器人设备的环境的环境图像中检测交互机器的再现参考标记的图像部分。换言之，机器人设备可以从拍摄的环境图像中确定参考标记所在的图像部分。这例如可以通过简单地检测交互机器来进行，在第二步骤中创建图像部分，该图像部分显示交互机器的设置有预定的参考标记的区域。控制装置设置用于在图像部分中检测预定的参考标记并且确定预定的参考标记在图像部分中的失真。换言之，控制装置设置用于识别图像部分中的参考标记并且确定所识别的参考标记在图像部分中具有何种失真。控制装置设置用于由参考标记的失真确定参考标记相对于机器人设备的空间位置。换言之，检测到的参考标记的失真用于确定参考标记相对于机器人设备位于哪个位置。

5、空间位置例如可以包括参考标记相对于机器人设备的距离或定向。控制装置设置用于由参考标记相对于机器人设备的空间位置和参考标记相对于交互机器的参考位置确定交互机器相对于机器人设备的交互机器位置。换言之，控制装置设置用于由检测到的参考标记的空间位置和所存储的参考位置(所述参考位置说明参考标记在预定交互机器上所在的位置)确定交互机器或交互机器的所述至少一个元件相对于机器人设备位于哪个位置处。控制装置设置用于调节和/或控制机器人设备，以便执行与在交互机器位置处的交互机器的至少一个元件的预定交互操作。

6、预定交互操作例如可以包括将预定目标物体放置在交互机器的预定接收位置处和/或从交互机器的预定存放位置接收预定目标物体。换言之，规定，控制装置使用推导出的交互机器位置来控制机器人设备，使得通过机器人设备执行与交互机器的预定交互操作。尤其是可以规定，将预定目标物体放置在交互机器的预定接收位置处或从交互机器的预定存放位置接收预定目标物体。预定目标物体例如可以是机动车的构件，其应由机器人设备放置在预定接收位置处。

7、通过本发明产生以下优点：当交互机器相对于机器人设备的位置改变时，不再需要重新对机器人设备进行训练。只需对待执行的过程进行一次教授。通过经由参考标记间接检测交互机器的位置可以更简单且无误地确定交互机器的位置。

8、本发明还包括可选的扩展方案，通过这些扩展方案得到其它优点。

9、本发明的一种扩展方案规定，控制装置设置用于通过机器学习方法检测图像部分和/或预定的参考标记的失真。换言之，控制装置设置用于通过使用机器学习方法来检测交互机器上的参考标记所在的图像部分和/或参考标记的失真。机器学习方法尤其可以是通过机器视觉的自动图像识别。换言之，借助于人工智能的表现形式即机器学习识别参考标记所在的图像部分并且此外随后在该区域中确定参考标记及其失真。机器学习例如可以通过一种尤其是具有学习能力的算法实现。通过使用机器学习例如可以特别有利地执行该方法并且此外以简单的方式适配于新的参考标记和交互机器。

10、本发明的一种扩展方案规定，控制装置设置用于使用包括神经网络的机器学习方法。机器学习主要可以采用两种方案：第一种是符号方案，例如命题逻辑系统，在其中明确地表示知识(实例和诱导规则)，其例如可以通过算法表达。第二种是子符号系统，例如尤其是人工神经网络，其根据人脑的模型工作并且在其中隐含地表示知识。在此也可以想到所述至少一个算法和所述至少一个神经网络的组合。在此算法可以具有学习能力、尤其是自学能力并且例如通过神经网络实施或者神经网络根据学习算法获得用于其预测和/或用于识别和/或用于评估的指示，识别和/或评估例如可以借助于模式识别实现，所述模式识别可通过神经网络或算法学习。由此得到的优点是，机器学习例如不必通过算法在传统的处理器架构上进行，而是基于神经网络的使用可以在识别方面获得特定的优势。

11、本发明的一种扩展方案规定，所述参考标记包括条形码和/或平面码。换言之，参考标记具有构造为条形码的区域或平面码，所述平面码可以是二维码。二维码尤其可以是apriltag、artag、aruco或qr码。通过该扩展方案得到的优点是，用于控制装置的参考标记具有可简单识别的区域，所述区域的失真可以通过控制单元简单且精确地确定。通过使用条形码和/或平面码也可以单独标记交互机器的安置位置。

12、本发明的一种扩展方案规定，所述预定交互操作包括通过机器人设备将目标物体移交到交互机器和/或通过交互机器将目标物体移交到机器人设备。换言之，控制装置设置用于控制机器人设备，以便在交互操作期间将目标物体移交到交互机器和/或从交互机器接收目标物体。该移交例如可以包括通过机器人设备在交互机器的输出口处抓取目标物体。也可以规定，机器人设备设置用于通过抓取臂接收移交的目标物体。

13、本发明的一种扩展方案规定，所述预定交互操作包括使机器人设备行驶到交互机器上和/或中。换言之，控制装置设置用于控制机器人设备，使得机器人设备行驶到交互机器上和/或中。例如可以规定，交互机器是升降台、传送带、运输车辆或升降机，其位置可以通过参考标记推导出。可以规定，控制装置设置用于检测参考标记，由此机器人设备在预定交互操作期间可以占据升降机上的预定位置。

14、本发明的一种扩展方案规定，机器人设备设置为叉车。换言之，机器人设备为叉车。该叉车可以设置用于借助于叉子来提升、运输或降低预定目标物体。机器人设备尤其是可以设置用于借助于检测到的目标物体位置来确定用于保持或提升目标物体的点。

15、本发明的一种扩展方案规定，机器人设备设置为抓取机器人或起重机。换言之，机器人设备具有抓取臂或设置为起重机。机器人设备可以设置用于抓取目标物体，以便提升或移动它。

16、本发明的一种扩展方案规定，机器人设备具有光学检测装置，该光学检测装置具有至少两个摄像机。所述摄像机分别设置用于由相应摄像机的至少两个子图像生成机器人设备的环境的环境图像，所述至少两个摄像机设置用于从相应的不同视角拍摄子图像。由此得到的优点是，与仅具有一个摄像机的光学检测装置相比可以实现更大的环境图像。

17、本发明的第二方面涉及一种用于确定预定交互机器相对于机器人设备的交互机器位置的方法。在该方法中，通过机器人设备的光学检测装置检测机器人设备的环境的环境图像。规定，通过机器人设备的控制装置存储预定的参考标记和参考标记相对于预定交互机器的预定参考位置。在下一步骤中，通过控制装置在机器人设备的环境的环境图像中检测交互机器的再现参考标记的图像部分。通过控制装置在图像部分中检测预定的参考标记并且确定预定的参考标记在图像部分中的失真。通过控制装置由参考标记的失真确定参考标记相对于机器人设备的视觉位置/空间位置并且由参考标记相对于机器人设备的空间位置和参考标记相对于交互机器的参考位置确定交互机器相对于机器人设备的交互机器位置。最后，通过控制装置调节和/或控制机器人设备，以便通过机器人设备执行与交互机器的预定交互操作。

18、本发明的其它特征由权利要求、附图和附图说明得出。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合、而且也可以以其它组合或单独地使用。