发明内容

本发明所基于的任务在于提供一种用于有效地确定机器人从起始位置到目标位置的轨迹的概念。

该任务借助于独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利构型是各从属权利要求的主题。

根据第一方面，提供了一种用于确定机器人从起始位置到目标位置的轨迹的方法，包括以下步骤：

接收第一用户输入信号，所述第一用户输入信号表示在第一时间点的第一用户输入，即应当存储机器人在第一时间点的第一当前位置作为起始位置，

响应于对第一用户输入信号的接收，存储机器人的第一当前位置作为起始位置，

接收第二用户输入信号，所述第二用户输入信号表示在不同于第一时间点的第二时间点的第二用户输入，即应当存储机器人在第二时间点的第二当前位置作为目标位置，

响应于对第二用户输入信号的接收，存储机器人的第二当前位置作为目标位置，

接收环境信号，所述环境信号表示机器人的环境，并且

基于机器人的环境，确定机器人从存储的起始位置到存储的目标位置的无碰撞轨迹。

根据第二方面，提供了一种设备，该设备被设置为实施根据第一方面的方法的所有步骤。

根据第三方面，提供了一种机器人系统，该机器人系统包括机器人和根据第二方面的设备。

根据第四方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当计算机程序由计算机实施时，所述指令促使计算机实施根据第一方面的方法。

根据第五方面，提供了一种机器可读存储介质，在其上存储了根据第四方面的计算机程序。

本发明基于的认识是，可以通过如下方式解决以上任务：用户通过用户输入明确机器人的真实环境中的起始位置以及目标位置。

然后自动确定起始位置和目标位置之间的轨迹，其中在此情况下考虑机器人的环境以确定从起始位置到目标位置的无碰撞轨迹。

这因此意味着，根据这里描述的概念，尤其是规定用户将机器人行驶到第一位置，其中然后用户通过第一用户输入明确该第一位置要么是起始位置要么是目标位置。

还尤其是规定，用户将机器人移动到第二位置。然后，用户又执行第二用户输入以明确该第二位置是目标位置或者是起始位置。

因此没有规定，用户在模拟环境中明确起始位置和目标位置。因此，起始位置和目标位置的明确在机器人的真实环境中执行。因此，起始位置和目标位置是实际位置。

而从起始位置到目标位置的轨迹的确定不必再由用户来执行。更确切地，该确定以计算机实现的方式执行。这因此意味着，可以在没有用户方面的任何动作的情况下执行该确定。

因此，在说明书开头中描述的做法的一些部分方面以协同方式彼此组合。可以说将两种做法的优点挑选出来，从而以协同方式结合了两种做法的优点：一方面对从起始位置到目标位置的无碰撞轨迹的计算机实现的自动确定。另一方面，简单地明确了现实世界中的起始位置和目标位置。因此，用户例如有利地不必了解必须如何操作计算机程序来确定轨迹。

用户将机器人行驶到相对应的位置就足够了，以便然后通过简单的用户输入明确其在这里是起始位置或目标位置。

此外，例如实现了如下技术优点，即可以有效地、舒适地和快速地执行轨迹教导。

因此，尤其是引起了如下技术优点，即提供了一种用于有效确定机器人从起始位置到目标位置的轨迹的概念。

由环境信号表示的机器人的环境例如是真实环境、模拟或虚拟环境或组合的真实/模拟虚拟（模拟）环境。

机器人的虚拟或模拟环境例如由 CAD 环境确定。

例如在使用一个或多个环境传感器的情况下确定机器人的真实环境。这意味着，机器人的环境借助于这样的环境传感器或借助于多个这样的环境传感器来以传感方式检测，其中基于相对应的检测确定机器人的真实环境。

环境传感器是例如以下环境传感器之一：雷达传感器、超声波传感器、视频传感器、激光雷达传感器或磁场传感器。

在机器人的组合的真实/虚拟环境中，尤其是环境的一个或多个元素是模拟的，并且尤其是环境的一个或多个元素是真实的，也就是说尤其是在使用一个或多个环境传感器的情况下检测。

在一个实施方式中规定，接收第三用户输入信号，所述第三用户输入信号表示在第三时间点的第三用户输入，即应当存储机器人在第三时间点的第三当前位置作为中间位置，其中所述第三时间点不同于第一时间点且不同于第二时间点，其中响应于对第三用户输入信号的接收存储机器人在第三时间点的第三当前位置，其中基于存储的中间位置以这样的方式确定轨迹，即存储的中间位置位于轨迹上。

由此例如引起如下技术优点，即可以有效地确定轨迹。尤其是，由此引起如下技术优点，即用户可以有效地明确机器人应该驶向的一个或多个中间位置。

在一个实施方式中规定，产生并输出表示所确定的无碰撞轨迹的轨迹信号。

由此例如引起如下技术优点，即可以有效地提供所确定的轨迹。

根据一个实施方式规定，基于机器人的环境确定机器人从存储的起始位置到存储的目标位置的多个无碰撞轨迹。

涉及一个无碰撞轨迹的实施方式类似地适用于多个无碰撞轨迹，并且反之亦然。这因此意味着，如果“轨迹”是单数，则应始终一并阅读复数，并且反之亦然。与一个轨迹相关的实施类似地适用于多个轨迹，并且反之亦然。

同样的情况类似地适用于中间位置。这因此意味着，根据一种实施方式规定，多个中间位置应该位于所确定的轨迹上。相对应地于是例如规定，接收第四、第五和尤其是任意其他用户输入信号，其表示在相对应时间点的第四、第五和任意相对应的其他用户输入，即应当存储机器人在相对应的时间点的相对应当前的位置作为相对应的中间位置。

根据一个实施方式规定，基于所确定的轨迹和基于预先给定的最大速度，以这样的方式产生并输出用于控制机器人的机器人控制信号，使得在基于机器人控制信号控制机器人时，机器人以预先给定的最大速度沿着所确定的轨迹从起始位置运动到目标位置。

由此引起例如如下技术优点，即可以借助于用户在真实环境中有效地检查确定的轨迹。通过在这种情况下机器人仅以预先给定的最大速度运动，有利地引起可以有效地提高安全性。如果例如确定的轨迹有错误，则在可能碰撞时通过预先给定的最大速度有效地降低碰撞严重程度。预先给定的最大速度例如为25cm/s，例如3.3cm/s，例如5cm/s，例如小于或小于等于5cm/s。

对于自动化制造系统中的运动部件，即当前对于机器人，尤其是对于机器人的各个关节，VDI 2854 规定在没有（由碰撞造成的）挤压和剪切风险的危险运动时的“可靠”降低的速度为最大25 cm / s 以及在具有挤压和剪切风险的危险运动时的“可靠”降低的速度为最大 3.3 cm / s。力驱动的分离保护装置的复位速度应 <= 5 cm / s （DIN EN12203）。

通过预先给定相对应的最大速度，尤其是引起如下技术优点，即可以遵守相关标准。

根据一个实施方式规定，基于所确定的轨迹并且基于机器人的环境，以这样的方式产生和输出显示控制信号，使得在基于显示控制信号控制显示装置时，借助于显示装置与机器人的环境一起显示所确定的轨迹。

由此例如引起如下技术优点，即可以有效地检查所确定的轨迹。根据该实施范式规定，向用户显示所确定的轨迹，从而用户可以在视觉上对此进行有效地检查。

根据一个实施方式，显示装置包括一个或多个屏幕。

屏幕例如是英语中称为“Touchscreen（触摸屏）”的触敏屏幕。

屏幕例如由终端设备、例如移动终端设备、例如智能手机或平板电脑包括。

这因此意味着，用户可以例如在使用其移动终端设备的情况下检查所确定的轨迹。

借助于显示装置与机器人的环境一起显示所确定的轨迹有利地引起如下技术效果，即可以有效地检查所确定的轨迹以确定机器人与环境的要素是否可能发生碰撞，而在此情况下在真是世界中不会发生机器人与该要素或对象的碰撞。

所确定的轨迹与环境一起显示在此尤其应在“增强现实（Augmented Reality）”的意义上理解，即扩展现实。

根据一种实施方式规定，接收边界条件信号，该边界条件信号表示针对要确定的轨迹的边界条件，其中该轨迹基于边界条件来确定。

由此例如引起如下技术优点，即可以有效地确定轨迹。尤其是，由此引起如下技术优点，即用户可以有效影响要确定的轨迹。

例如，边界条件明确了机器人和/或机器人的抓手的位置或姿态、机器人和/或机器人的抓手在特定位置或在沿着要确定的轨迹运动期间的取向。

根据一个实施方式规定，如果不能确定满足边界条件的轨迹，则以这样的方式适配边界条件，使得可以确定满足适配的边界条件的轨迹，从而基于适配的边界条件确定轨迹。

由此例如引起如下技术优点，即当最初无法满足边界条件时，也可以确定轨迹。

要遵守的边界条件可以例如是不允许机器人驶入的区域。另一个边界条件可以是必须遵守抓手的特定取向。两个边界条件于是都可以不那么有限制。

边界条件的适配因此例如意味着，上述两个边界条件不那么有限制。

与一个边界条件相关的实施类似地适用于多个边界条件，并且反之亦然。这因此意味着，如果“边界条件”是单数，则应始终一并阅读复数，并且反之亦然。在多个边界条件的情况下，这些边界条件例如是不同的。

根据一个实施方式规定，在多个边界条件的情况下，这些边界条件被不同地加权，其中相应的权重说明是否允许以及如果是的话，允许以何种顺序适配相对应的边界条件。

根据一个实施方式规定，在多个边界条件的情况下，输出提示信号，所述提示信号表示已经适配了哪些边界条件的提示。

由此例如引起如下技术优点，即能够有效地使用户随后决定其是否同意相对应的适配。

根据一个实施方式规定，确定多个无碰撞轨迹，这些轨迹分别包括从起始位置到目标位置的最短轨迹和/或最快轨迹和/或最均匀轨迹。

由此例如具有如下技术优点，即可以有效地为用户提供可能的无碰撞轨迹的选择。因此，用户可以选择他想要最短轨迹、最快轨迹还是最均匀轨迹。

本领域技术人员将最均匀轨迹理解为能量最优的轨迹，即具有最低能量消耗的轨迹，这又也包括小的加速度变化（“最均匀轨迹”）。

“最均匀轨迹”在这里尤其是被视为与时间最佳轨迹（“最快轨迹”）相关，该时间最佳轨迹是最快的轨迹并且具有强加速度变化，这可意味着更大的机械磨损。

“最均匀轨迹”在此尤其是与几何上最短的轨迹（“最短轨迹”）有关。

根据一个实施方式规定，接收机器人参数信号，所述机器人参数信号表示机器人环境中的另一机器人的机器人参数，其中基于机器人参数确定轨迹，其中机器人参数是选自以下机器人参数的组中的要素：另一机器人的另一轨迹的另一起始位置、另一机器人的另一轨迹的另一目标位置、另一机器人从另一起始位置到另一目标位置的另一轨迹、另一机器人的尺寸、另一机器人的轮廓。

由此例如引起如下技术优点，即在确定无碰撞轨迹时可以有效地考虑机器人的环境中是否存在另一机器人。

根据一个实施方式规定，该方法借助于该设备来实施或执行。

设备特征类似地由相对应的方法特征产生，并且反之亦然。这因此尤其意味着，该方法的技术功能以类似的方式由设备的相对应的技术功能产生，并且反之亦然。

表达“或（bzw.）”尤其是代表表达“或（respektive）”，其尤其代表“和/或”。

根据一个实施方式，机器人包括一个或多个机器人臂，所述机器人臂分别借助于关节彼此铰接连接。

根据一个实施方式，机器人包括一个或多个抓手。

确定从起始位置到目标位置的无碰撞轨迹尤其包括为机器人臂中的每一个确定自己的无碰撞子轨迹。

确定从起始位置到目标位置的无碰撞轨迹尤其包括为每个抓手确定自己的无碰撞子轨迹。

为了检测相对应的用户输入，根据一个实施方式设置人机接口或者根据一个实施方式设置几个人机接口。

根据一个实施方式，人机接口是选自以下人机接口的组中的要素：键盘、触敏屏幕、鼠标、按钮、开关。

例如规定，在机器人处布置这样的人机接口。

根据一个实施方式，可以提供触敏屏幕作为人机接口以及用于显示所确定的轨迹，尤其是在扩展现实的意义上与机器人的环境一起显示。

根据一个实施方式，根据第一方面的方法是计算机实现的方法。

根据一个实施方式，轨迹的确定是计算机实现的确定。

说明书意义上的位置，即尤其是开始位置、目标位置和中间位置，尤其是明确了机器人的空间位置和/或机器人的取向和/或机器人的抓手的取向和/或机器人臂的取向。

机器人的紧固点通常是固定的，除非机器人臂紧固在其他移动轴上。在这种情况下，这些轴与这些附加运动轴变成为机器人运动学的一部分。可以通过两种方式明确机器人位置：

通过所有关节值（旋转或平移）的位置，可以借助“正向运动学”来计算夹具的空间位置。

由于抓手的空间位置，即其位置和取向，可以借助“逆运动学”计算机器人的关节值。

根据一个实施方式规定机器人控制装置，该机器人控制装置被设置为控制机器人，尤其是控制机器人的运动。根据一个实施方式，基于所确定的轨迹来执行对机器人的控制。

根据一个实施方式，该方法包括借助于显示装置显示所确定的轨迹。

根据一个实施方式，该方法包括控制机器人，尤其是基于所确定的轨迹和预先给定的最大速度进行控制。

根据一个实施方式，第一时间点在第二时间点之前。根据一个实施方式，第二时间点在第一时间点之前。

这因此意味着，例如规定首先存储起始位置并且然后存储目标位置，或者相反。

这因此尤其意味着，根据一个实施方式，用户可以首先明确起始位置并且然后明确目标位置，或者相反。

相同的情况类似地适用于在第三时间点存储中间位置。因此，第三时间点尤其可以在第一时间点之前或在第一时间点之后或在第二时间点之前或在第二时间点之后或在第一时间点与第二时间点之间。

这因此尤其意味着，可以首先存储中间位置，其中于是首先存储起始位置，并且然后存储目标位置，或者相反。

这因此意味着，用户未明确其想要以哪个顺序存储位置中的哪一个。

同样的情况类似地适用于表示机器人的环境的环境信号的接收。

该步骤可在任意时间点执行。这因此意味着，例如，首先明确各个位置，其中然后才接收环境信号。例如也可以规定，首先接收环境信号，其中然后才明确位置。

这因此尤其意味着可以在该方法的流程中的任意时间点执行接收环境信号的步骤，只要该步骤在确定机器人的无碰撞轨迹的步骤之前执行。