以下内容中，将参照附图详细地描述本发明，在附图中:
[0036]图1a描绘了根据本发明一个实施例的用于确定操纵器的接头特性的系统。
[0037]图1b展示了用于确定单一接头的接头特性的装备，该单一接头与例如在图1a中表示为轴线2的操纵器接头类似、但是为了清楚的目的被示出为具有暴露的传动系和简单的手动夹持物品。
[0038]图1c是图1b的细节的特写，展示了属于该传动系(为图1b的一部分)的多个齿轮，所述齿轮展示为在一侧啮合并在另一侧反冲。
[0039]图2描绘了根据本发明一个实施例的用于确定操纵器的接头特性的方法的流程图。
[0040]图3描绘了根据本发明一个其他实施例的用于确定操纵器的接头特性的方法的流程图。
[0041]图4描绘了根据本发明又一个实施例的用于确定操纵器的接头特性的方法的流程图。
[0042]图5描绘了根据本发明另一个实施例的用于确定操纵器的接头特性的方法的流程图。
[0043]图6描绘了根据本发明又一个实施例的用于确定操纵器的接头特性的方法的流程图。
[0044]图7描绘了根据本发明又一个实施例的用于确定操纵器的接头特性的方法的流程图。
[0045]图8a示出了一个图表，展示了本发明一个实施例的工作方式。
[0046]图8b和8c各自展示了理想的反冲和滞差运动(lost mot1n)，目的在于解释这些特性。
[0047]图8d展示了一个理想的迟滞循环，是从具有反冲和理想摩擦的顺性接头获得的。
[0048]图Se展示了两个叠加的、真实的、因此非理想的迟滞循环，是对于不同位置获得的并且因此展现出不同的最大扭矩。
[0049]在下文中，术语机器人被定义为一个被配置成用于在工作物品上进行操作的操纵器与一个控制该操纵器以及该操纵器的一个或多个接头的运动的控制器的组合。应当认为本发明的以下例举性实施例是仅用于展示的目的并且不限制本发明自身。例如，临时或永久受伺服控制的、或者以任何其他方式可以从传动系参数的知识中获益的任何(外卷的或棱柱形的)接头运动形成了技术上等效的系统。
[0050]图1a图示了一种使用夹持物品160来确定操纵器110的接头特性的系统100。控制器140被设计为用于控制操纵器110的、以及任选地一个夹持物品的运动。取决于优选项，控制器140可以是外部的、处于手动或自动操作的控制单元或者数字计算机的形式，或者是内部的，即内置到操纵器110自身中。等效地，该夹持物品、或用于夹持该操纵器的所选的可移动部分的类似设备被手动或自动(经由用于该操纵器的控制器或通过另一种控制)定位，使得对该操纵器的可移动部分的夹持得以实现。
[0051]如该图中所示，操纵器110包含多个接头112、114、116、117、118和119，这些接头以技术人员已知的方式连接该操纵器的不同链节。操纵器110的每个接头被一个传动系(未示出)驱动，该传动系被一个马达致动，使得马达旋转被转换成接头112、114、116-119的低速旋转。在此应当提及的是，系统100可以包含任何数量的接头，即一个或多个接头，并且操纵器接头的数目对于实践本发明不是关键的。
[0052]如上所提及的，该传动系可以包含齿轮或其他传动元件。大多数操纵器包含内置传感器，如附接到马达轴的编码器或解析器或类似物，以用于感测这些接头的致动器位置，因为一方面该机器人需要知道它相对于一个内部坐标系统的位置(跨过一个接头空间)并且另一方面需要知道它相对于一个外部坐标系统的位置(通常跨过一个笛卡尔空间)。
[0053]在图1a中的本发明实施例中，先前提及的这些内置传感器用于对于操纵器110的接头112、114、116-119中的每一个来确定接头特性。使用接头和笛卡尔空间类比，将描述致动器空间的参数(例如由力或扭矩驱动的接头马达角度)转换成描述接头空间的参数(例如从运动学校准所获知的接头位置)。
[0054]从图1a中显然，接头112、114和116-119被安排成使得操纵器110具有总共六个自由度(D0F)，其中DOF用粗箭头展示出、描述了围绕旋转轴线I到6旋转的方向。在图1a中还展示出，可以安装一个工具安装凸缘120，一个工具交换器121 (为了清晰，展示为被拆卸)的操纵器侧被安装到该工具安装凸缘上，该操纵器侧与该工具交换器的、安装在各种工具(未展示)上的工具部分(未展示)相配合，这允许在没有手动辅助的情况下更换工具。这种操纵器结构在现今的工业机器人中常见，但是还存在其他结构，如并联运动学机器(PKM)的那些结构。不论运动学结构如何，致动和传动系以类似的方式工作(虽然典型地在PKM的情况下略简单)，并且用于获得传动系模型参数的方法/系统实际上是完全相同的。
[0055]在图1a中呈现的系统还包含一个夹持物品160，该夹持物品包含一个头部163和附接到一个基板169的三对支腿168。应当强调的是，图1a中的实施例中的夹持物品160的形状和结构无论如何不应被解释为限制要在根据本发明的系统中使用的夹持物品的形状和结构。事实上，夹持物品160可以具有任何结构或形状，只要它可以提供空间中的一个点使得操纵器110停靠在其上。现在，在夹持物品头部163的顶部上，对应于该工具交换器的工具侧的一个用于停靠的突出部162被定位成使得，该突出部162是该操纵器110可触及的并且与工具交换器121的对应的操纵器侧相配合。额外地，头部163和这三对支腿168的一端经由接头164相连，使得头部163可以围绕这些接头164中的一个或多个旋转。
[0056]此外，支腿168的另一端还可以经由接头165-167附接到基板169，每个接头包含其自身的旋转轴线(未展示)。由于这些支腿168中的每一个具有固定的长度，该夹持物品头部163也被锁定。当释放一个或若干支腿的锁定套筒161时，夹持物品头部163也被释放。另外，套筒161的锁定可以由控制器140控制，使得夹持物品160的支腿168(在释放模式下是可伸缩的)可以被锁定为不同的长度。以此方式，头部163以及由此突出部164可以移动到空间中的几乎任何点。然而注意，根据本发明的系统100的夹持物品160可以具有简单得多的结构并且仍然满足其作为夹持物品的功能，如果它可以提供空间中的一个点使得将该操纵器110夹持到其上的话。与图1a中所示的可自由移动的夹持物品相关的一个优点在于，可以容易地提供彼此相近的多个被夹持的姿势，这有助于确定可能随内部齿轮或轴承角度或者所涉及的传动元件的类似细节而改变的传动系特性。
[0057]现在，使夹持物品头部163对应于工具交换器(未示出)的工具侧的在图1a中的本发明实施例采用如下原理:从工具加工视角来看，末端器的更换可以被认为相当于操纵器与夹持物品对接。这种更换可以手动或自动地进行，其中后一种情况对应于将机器人编程以通过使用该工具交换器连接到工具架中的一个工具来改变其末端器。在其正常操作中未配备工具交换器的操纵器110可以确切地针对校准阶段来手动地配备该工具交换器。替代地，用于夹持的物品可以被附接到操纵器链节或附接到末端器的某一侧上。因此，可以校准任何机器人操纵器。
[0058]在本实施例中，夹持工具是夹持物品160或更确切地是定位在该夹持物品头部163上的突出部162。突出部162被配置成提供空间中的一个点以用于使工具交换器121停靠到其上。因为夹持物品头部163被配置成用于在宽范围内进行定位，它可以提供用于使工具交换器121停靠到其上的可能的空间中的点的广泛选择。根据一个实施例，夹持点被选择成使得这些操纵器区段围绕这六条轴线中的每一者的旋转运动可以被唯一地识别，例如从而避免奇点(singularities)。这是对接头112、114和116-119中每一者的接头参数进行确定的一种方式。然而，根据另一个实施例，选择突出部162的一个任意位置，使得对于操纵器110的工具交换器121实现空间中的一个夹持点，该点可以是奇点。即使在这种情况下，这些接头中每一者的接头参数也是可以确定的，因为控制器140被配置成用于将操纵作器从空间中的第一夹持点移动到一个第二夹持点和可能的第三夹持点(以此类推，未示出)，并且通过计算针对空间中的这些夹持点中每一者的接头运动学方程的解，操纵器110的这些接头112、114、116-119中每一者的接头参数可以唯一地确定。控制器140可以为了相同的目的也将操纵器I1保持夹持到夹持物品160，同时将操纵器110移动至对应于空间中的第二或第三或可能甚至更多的夹持点的一个或多个另外的位置。
[0059]在此应当提及的是，不仅夹持物品160的突出部162可以用于将工具交换器121停靠在空间中的一个点，而且夹持物品160的任何如下部分都可以被认为足以执行夹持功能:可以将工具交换器121或操纵器110的任何其他部分夹持到其上以到达空间中的一个明确限定的点。现在，虽然可以将工具交换器121夹持到其上的在空间中的该一个或多个点是唯一限定的，但操纵器在空间中这一点实现的姿势可能不是唯一的，因为操纵器可以受控制器140的控制以到达多个相互的接头位置，所有这些位置可以造成工具交换器121或操纵器的某一其他部分被夹持到由突出部162或夹持物品160的某一其他部分所提供的在空间中的相同点。
[0060]在工具交换器121被夹持到空间中的一个或多个点上时，控制器140被配置成用于读出来自该操纵器110的这些接头的内部传感器的输出值。这些值反映了可能转化成接头参数的传动系特性，如反冲、顺性和其他可能的参数。
[0061]然而，在工具交换器121被夹持到空间中的一个或多个点上之前，控制器140可以被配置成对于这些接头112、114、116-119中的每一者来确定动摩擦和可能的粘滞摩擦。而且，在工具交换器121被夹持之前，操纵器110可以被撞击并且控制器140可以被配置成用于从针对操纵器110的该一个或多个接头所监测的扭矩和位置来确定操纵器110的一个或多个共振频率、并且从这个或这些共振频率来确定对于该夹持/受夹持运动的控制而言以及对于接头致动器扭矩和接头位置的监测而言适合的带宽。
[0062]这将结合图5-7的实施例来更详细进行解释。
[0063]现在，根据一个实施例，控制器140被配置成用于直接从每个接头的内部传感器输出中读出接头马达扭矩和接头位置。根据另一个实施例，如果接头马达扭矩不是直接可获得的，控制器140被配置成用于监测可以由其来间接计算马达扭矩的其他致动器量，如基于其他伺服控制状态的马达扭矩控制或扭矩观察器动力学。马达扭矩还可以通过测量马达电流并计算所使用的马达类型的实际扭矩来获得。然而，可以预期控制器140具有容易获得的当前接头位置，因为工业机器人在大多数情况下配备有对应的位置传感器。
[0064]还可以确立，夹持该操纵器是指将操纵器110的可移动部分夹持到由夹持物品160提供的在空间中的一个点。将该操纵器的另一端(基部)附接到底板或地面并不认为是夹持操作并且在本说明中不作如此处理。操纵器110的基部和夹持物品160的基板169需要在受夹持的运动过程中刚性地连接到彼此，但是这些基部当然也可以被夹持到彼此上，例如通过一个可移动机器人停靠(未示出)到其中刚性地附接了基板169的环境中。
[0065]一种技术上等效的夹持状况可以对于操纵器110的单一接头通过将一个链节夹持到空