阅读说明：本技术 机器人和用于运行机器人的方法 (Robot and method for running robot ) 是由 斯文·帕鲁泽尔 西蒙·哈达丁 托拜厄斯·恩德 约翰内斯·施密德 比约恩·皮奇 洛伦佐·莫泽 于 2018-04-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种机器人,其具有：用于确定关于机器人与环境的机械式接触事件的信息KE的系统(101)；用于将所确定的信息KE转换成反应该信息KE的反馈信息FI的转换单元(102)；以及在机器人上、尤其是在机器人的机器人操纵器上布置的发光器件(103),用于输出取决于反馈信息FI的光信号。(The present invention relates to a kind of robot, the system (101) for determining the information KE of the mechanical type contact event about machine human and environment is included；For identified information KE to be converted into react the converting unit (102) of the feedback information FI of information KE；And the luminescent device (103) arranged in robot, especially in the robotic manipulator of robot, for exporting the optical signal for depending on feedback information FI.)

机器人和用于运行机器人的方法

技术领域

本发明涉及一种机器人以及一种用于运行机器人的方法。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种机器人以及一种用于运行机器人的方法，从而能够为用户实现关于机器人、特别是机器人操纵器与环境的接触事件的反馈。特别地，反馈应当能够实现改善机器人的″示教″编程。

本发明由独立权利要求的特征得出。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。本发明的其他特征、应用可能性和优点从下面的描述以及对本发明在附图中示出的实施例的阐述中得出。

本发明的第一方面涉及一种机器人，其具有下列装置：用于确定关于机器人与环境的机械式接触事件的信息KE的系统；用于将所确定的信息KE转换成反映所述信息KE的反馈信息FI的转换单元；以及布置在机器人上、特别是布置在机器人的机器人操纵器上的发光器件，所述发光器件用于输出取决于反馈信息FI的光信号L(FI)。

术语″机器人的接触事件″当前涉及机械式接触并且当前被宽泛地理解。该术语例如包括与环境的对象或与操作机器人的人员的机械式接触或机器人与其自身的接触事件。机器人的接触原则上可以是希望的或不希望的。希望的接触例如在通过机器人来根据程序处理对象时或在所谓的″示教″编程时出现，在该″示教″编程中，人员尤其是引导机器人操纵器，并且机器人由此例如学习机器人操纵器的姿势和位置。不希望的机械式接触未计划地或随机地出现。

接触事件可以通过多个参数来物理地描述。有利地，通过如下参数来描述接触事件：机器人在其上发生接触的当前位置和/或姿势；机器人上的位置，在该位置上作用接触力和/或接触力矩；起作用的力和/或力矩的数值和方向；机器人的在接触事件中出现的速度和/或加速度；机器人的出现的材料变形等。信息KE有利地基于对接触进行描述的这种参数的测量/估计和/或基于从中推导出的参量。因此，信息KE有利地是多维的。信息KE有利地还包括对基于机器人的当前状态和相应预测模型所确定的可能的未来接触事件的预测。用于确定信息KE的系统为此有利地包括预测计算机，在所述预测计算机上运行相应的预测模型。

转换单元将信息KE转换成反馈信息FI，反馈信息又作为光信号L(FI)由发光器件输出。信息KE到反馈信息FI的转换有利地通过预设的转换矩阵或通过预设的转换函数进行。

有利地，信息KE到反馈信息FI由转换单元实施的转换取决于机器人的当前工作模式。如果机器人例如处于″示教″编程模式中，则例如可以由转换单元实施相应配属的第一转换规则，而在″实施程序″模式中由转换单元实施相应配属的第二转换规则。

通过输出光信号L(FI)，特别是在对机器人执行″示教″编程时，为机器人的使用者提供了在对应的语境中对于刚进行的接触的直观的、即容易理解的光反馈。

用于确定信息KE的系统、转换单元和发光器件有利地通过控制程序控制。此外，控制程序通过相应的控制和调节参数来限定。通过相应地预设控制程序或当前配属的控制和调节参数，限定了机器人的当前反馈行为。通过改变控制程序和/或改变所配属的控制和调节参数，可以相应地改变机器人的反馈行为。

有利地，该系统具有至少一个传感器器件，其用于确定关于接触事件的测量数据并且用于确定/估计基于测量数据的信息KE。有利地，信息KE包括下列(测量)参量中的一个或多个：力；力矩、压力；电压；电流；所配属的作用点/面等。信息KE原则上可以包括描述机器人与外部对象的接触的所有的信息和说明。有利地，信息KE还包括在外部接触作用期间机器人的当前状态(机器人的各个部分的位置、姿势、速度、加速度等、机器人的工作模式、机器人控制程序中的当前程序步骤等)。反馈信息FI还有利地对机器人的当前状态进行编码。因此，例如用户可以根据输出的光信号L(FI)识别机器人是否例如处于″示教″编程模式中，例如通过输出的光色对该模式进行编码。

机器人的一有利改进方案的特征在于，发光器件被实施和设置用于，取决于反馈信息FI来控制光强和/或光色和/或光强的调制和/或光色的调制和/或输出的光信号L(FI)的(光)模式和/或发光器件的光源的数量。发光器件为此具有相应的控制电子装置。发光器件包括一个或多个光源。光源例如可以是发光二极管LED、卤素灯、白炽灯等。光源尤其可以被设计用于发射不同色谱的光或不同的光色。有利地，发光器件包括至少一个光源与光导体的组合，光源在输入侧将光耦入到光导体中，并且在输出侧将光从光导体耦出到环境中。反馈信息FI在此对待输出的光信号L(FI)进行编码。

机器人的一有利改进方案的特征在于，转换单元被实施和设置为，使得所确定的信息KE到反映信息KE的反馈信息FI的转换被提供作为查找表或作为转换矩阵。因此，在该改进方案中，信息KE借助查找表或转换矩阵被转换成反馈信息FI。

机器人的一有利改进方案的特征在于，转换单元被实施和设置为，使得所确定的信息KE到反映信息KE的反馈信息FI的转换被提供作为函数/算法。有利地，查找表或转换矩阵取决于机器人的当前状态和/或机器人的当前工作模式。

机器人的一有利改进方案的特征在于，转换单元被实施和设置为，使得将所确定的信息KE中的模式转换成反馈信息FI的反映该模式的模式。在本文中所使用的术语″模式″尤其是涉及描述接触事件的参数中的可识别的模式/特性，例如涉及描述信息KE参数中的一个或多个参数的个性化时间历程。有利地，术语″模式″在此附加地考虑机器人的当前状态和/或当前工作模式。这类的″参数模式″例如可以在描述接触事件时表示一个或多个参数的随时间历程。特别地，如果所述模式通过多个参数被个性化，则信息KE到相应的反馈信息FI(考虑或不考虑机器人的当前状态和/或机器人的当前工作模式)的适当转换能够实现关于复杂接触过程的直观反馈。

机器人的一有利改进方案的特征在于，转换单元被实施和设置为，使得将所确定的信息KE分类为类别，其中，给每个类别配属个性化的反馈信息FI。

机器人的一有利改进方案的特征在于，信息KE的分类基于对应的信息KE的时间历程和/或幅度和/或频率进行。有利地，在分类时还考虑机器人的当前状态和/或工作模式。

机器人的一有利改进方案的特征在于，预设的类别之一代表机器人与环境的碰撞。根据机器人的工作模式而定，这种碰撞可能发生在例如″示教″过程期间，或者在控制机器人的控制程序的自主实施期间。有利地，代表机器人与环境碰撞的该类别被配属以红色的光信号输出。

有利地，预设类别之一代表由机器人确定的机器人故障。有利地，代表机器人故障的该类别被配属以橙色或黄色的光信号输出。

有利地，预设类别之一代表正常状态，即没有故障的状态。有利地，向说明机器人正常状态的该类别配属以绿色的光信号输出。

光学输出单元有利地具有一个或多个发光二极管。光学输出单元可以具有发光带、光导体、光导元件等。有利地，光学输出单元具有环形发光面，其平面地射出均匀的光。有利地，光学输出单元具有圆形发光面，其平面地射出均匀的光。

机器人的一有利改进方案的特征在于，机器人具有与数据网络(例如互联网、LAN、本地局域网)的数据接口，并且机器人被设置并实施用于从数据网络中加载用于控制机器人的控制程序。有利地，机器人为此具有数据界面以及相应的程序存储器。有利地，用于机器人控制单元的控制程序可由中央供应商在对应的数据网络中提供。有利地，数据网络是有线连接的数据网络、无线数据网络或其组合。

有利地，机器人被设置和实施用于，从数据网络加载关于控制程序的控制和调节参数。控制和调节参数限定了相应的控制程序的具体应用。控制和调节参数尤其是与待解决的任务相适配。有利地，机器人为此具有相应的数据存储器。

有利地，机器人被设置并实施用于，通过机器人的手动输入接口(例如在机器人区域中提供的人机接口)和/或通过″示教过程″来加载关于控制程序的控制和调节参数，在该示教过程中，机器人被手动引导，即通过由用户施加力而运动。此外，不仅手动输入接口，而且利用机器人执行的″示教过程″都能够实现对从数据网络加载的控制和调节参数的修正或适配。

有利地，机器人被设置和实施用于，使得来自数据网络的控制程序和/或所属的控制和调节参数的加载由同样与数据网络连接的远程站控制。这类远程站例如可以是平板PC、智能手机、笔记本电脑、个人电脑(PC)等。有利地由中央供应商来运行远程站。

有利地，机器人被设置和实施用于，根据数据网络中的参与者的要求和/或自主地，例如在存在预设条件时，向数据网络中的其它参与者发送在机器人中本地存在的控制程序和/或所属的控制和调节参数。这种″参与者″原则上可以是每个为该数据交换而设置的计算机单元和/或存储器单元。

有利地，机器人被设置和实施用于，在机器人内的控制程序以所属的控制和调节参数由同样与数据网络连接的远程站启动本地加载。这类远程站例如可以是平板PC、智能手机、笔记本电脑、个人计算机等。有利地由中央供应商来运行远程站。

有利地，远程站和/或机器人上的手动输入接口具有人机接口，其被实施和设置用于输入控制程序和/或所属的控制和调节参数；和/或被实施和设置用于从多个可用的控制程序和/或所属的控制和调节参数中选出控制程序和/或所属的控制和调节参数。

人机接口有利地能够通过触摸屏上的″拖放″输入、被引导的输入对话框、键盘、计算机鼠标、触觉输入接口、虚拟现实眼镜、声学输入接口、身体跟踪、基于肌电图数据、基于脑电图数据、经由到操作者大脑的神经接口或者它们的组合实现输入。

有利地，人机接口被实施和设置用于输出视听的、触觉的、嗅觉的、触感的、电性的反馈或者它们的组合。

本发明的另一方面涉及一种用于运行机器人的方法，具有以下步骤：确定关于机器人与环境的机械式接触事件的信息KE；将所确定的信息KE转换为反映所述信息KE的反馈信息FI；以及通过布置在机器人上、尤其是布置在机器人的机器人操纵器上的发光器件输出取决于反馈信息FI的光信号L(FI)。

该方法的一有利改进方案的特征在于，至少一个传感器器件确定关于机器人接触事件的测量数据并确定/估计基于测量数据的信息KE。有利地，传感器器件还根据机器人的当前状态和或当前工作模式来确定信息KE。

有利地，接触信息参量包括以下参量中的一个或多个：力、力矩、压力、电压、电流、所配属的作用点/面等。

有利地，发光器件根据反馈信息FI来控制光强和/或光色和/或光强的调制和/或光色的调制和/或输出的光信号L(FI)的模式和/或发光器件的光源的数量。″输出的光信号的模式″有利地涉及待输出的光信号的空间的、平面的和/或随时间的布置。因此，例如发光器件的特定的表面元件能够在特定时间输出特定颜色的光信号。

该方法的一有利改进方案的特征在于，转换单元提供所确定的信息KE到反映信息KE的反馈信息FI的转换作为查找表，从而借助查找表进行转换。

该方法的一有利改进方案的特征在于，转换单元提供所确定的信息KE到反映信息KE的反馈信息FI的转换作为函数/算法。针对整个说明，上述术语″反映″应当被一般性地理解为″取决于其″，即，通过转换生成的反馈信息FI取决于信息KE。

该方法的一有利改进方案的特征在于，转换单元执行将所确定的信息KE分类成类别，其中，给每个类别配属个性化的反馈信息FI。有利地，基于对应信息KE的时间历程和/或幅度和/或频率对信息KE进行分类。

该方法的一有利改进方案的特征在于，机器人具有与数据网络的数据接口，并且机器人被设置和实施为从数据网络加载一个或多个控制程序。

本方法的一有利改进方案的特征在于，机器人从数据网络加载关于控制程序的控制和调节参数。

该方法的一有利改进方案的特征在于，机器人通过本地输入接口和/或通过机器人被手动引导的示教过程加载关于在机器人中本地存在的控制程序的控制和调节参数。

该方法的一有利改进方案的特征在于，从数据网络到机器人中的控制程序和/或所属的控制和调节参数的加载由同样与数据网络连接的远程站控制。

本方法的一有利改进方案的特征在于，机器人中本地存在的控制程序以所属的控制和调节参数由同样与数据网络连接的远程站启动。

通过上述对根据本发明的机器人的实施方式的适宜且类似的转用，可以获得本方法的优点和有利的改进方案以及相应的阐释。

本发明的另一方面涉及一种具有数据处理装置的计算机系统，其中，数据处理装置被构造为，使得如上所述的方法在数据处理装置上被实施。

本发明的另一方面涉及一种具有电子可读控制信号的数字存储介质，其中，控制信号可以与可编程计算机系统协作，使得实施如上所述的方法。

本发明的另一方面涉及一种计算机程序产品，其具有存储在机器可读载体上的程序代码，用于当程序代码在数据处理装置上实施时执行如上所述的方法。

本发明的另一方面涉及一种具有程序代码的计算机程序，当该程序在数据处理装置上运行时，该程序代码用于执行如上所述的方法。为此，数据处理装置可以被构造为现有技术中已知的任意计算机系统。

附图说明

其它的优点、特征和细节由以下的说明中得出，在其中(必要时参考附图)详细地描述至少一个实施例。相同的、类似的和/或功能相同的部件设有相同的附图标记。

其中：

图1示出了所提出的机器人的结构的高度示意性视图；

图2示出了所提出的方法的高度示意性流程图。

具体实施方式

图1示出了具有机器人操纵器的机器人的结构的高度示意性视图，其具有：用于确定关于机器人操纵器与环境的机械式接触事件的信息KE的系统101；用于将所确定的信息KE转换成反映该信息KE的反馈信息FI的转换单元102；以及布置在机器人操纵器上的发光器件103，用以输出取决于反馈信息FI的光信号。系统101特别地包括用于检测从外部作用到机器人操纵器上的力和力矩的传感器。转换单元102尤其是被构造为计算单元，其中，转换相应地被预设为转换矩阵。发光器件103包括至少三个不同颜色的发光二极管作为光源，所述发光二极管分别将光馈入光导体中。光导体分别在输出侧平面地输出光。光导体的输出侧耦出部位彼此邻接地布置。

图2示出了用于运行机器人的所提出的方法的高度示意性流程图，具有以下步骤：确定201关于机器人与环境的机械式接触事件的信息KE；将所确定的信息KE转换202成反映该信息KE的反馈信息FI；并且通过布置在机器人上、尤其是布置在机器人的机器人操纵器上的发光器件输出203取决于反馈信息FI的光信号。

尽管通过优选实施例详细图解并阐释了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制并且本领域技术人员可以从中推导出其他变形方案，而不脱离本发明的保护范围。因此清楚的是，存在大量变型可能性。同样清楚的是，示例性地提到的实施方式实际上仅示出了示例，这些示例不以任何方式理解为例如对本发明的保护范围、应用可能性或配置的限制。确切地说，上述说明和附图说明使得本领域技术人员能够具体转换示例性的实施方式，其中，本领域技术人员在了解所公开的发明构思的情况下，例如可以在各个在示例性实施方式中提到的元件的功能或布置方面进行各种变化，而不偏离保护范围，该保护范围通过权利要求及其法律上例如在说明书中例如很大程度上阐述那样的等同方案来限定。