CN106458476B - 用于搬运物体的方法和器具 - Google Patents

Abstract

一种用于搬运物体的方法，其包括以下步骤：a)将物体(1)与操纵器以及与输入工具(7)连接，借助于所述输入工具，与输入工具(7)相关的内部坐标系统(K')内的方向

能够被输入；d)基于外部坐标系统(K)中已知的方向

启动操纵器的测试运动；e)在内部坐标系统(K')中确定由操纵器的测试运动引起的输入工具(7)的运动的方向

f)确定坐标变换(T)，所述坐标变换将内部坐标系统(K')中所得运动的方向变换成外部坐标系统(K)中已知的方向g)在内部坐标系统(K')内检测由用户使用输入工具(7)输入的内部方向

h)将坐标变换(T)应用至检测的内部方向

以便获得外部方向

以及i)基于所述外部方向

控制操纵器的运动。

Description

用于搬运物体的方法和器具

技术领域

本发明涉及用于例如在仓库、生产工厂或类似地点中搬运物体的方法和器具，所述物体尤其为重的、庞大的或出于其它原因笨重的物体。

背景技术

从专利公开文献CN 102 581 852 A已知用于搬运物体的方法，其中输入工具附接至物体，该物体由操纵器保持并且将由操纵器移动，并且通过牵拉和推动输入工具上的操作杆来控制物体的运动。然而，如果所述输入工具安装成使得操作杆被牵拉或推动的方向与以该方式受控的物体的运动方向一致，则利用该输入工具仅仅可以的是物体运动的直观控制。

从专利公开文献DE 38 83 109 T2已知的是物体搬运系统，其中输入工具具有管形本体和从该管的六个表面其中之一突伸的操纵杆。所述输入工具可利用所述管的五个其它表面放置在支承部上并配备有取向传感器，所述取向传感器使得其能够识别管的哪个表面面朝下。当实施由用户使用操纵杆所输入的输入时，控制单元考虑到管的五个表面中的哪一个处于底部。如果输入工具利用沿z方向向上指向的操纵杆设定，那么操纵杆的致动被转化成被搬运物体在x-y平面中的运动；如果其位于侧面上，从而操纵杆可向上或向下偏转，那么物体沿z方向的运动也通过该偏转控制。在此也并不确保直观可操作性，是因为输入工具绕z轴线的旋转无法检测，从而所述输入工具的由用户沿水平方向的致动方向以及由响应的控制单元所启动的物体的运动方向会是随机的。

从专利公开文献DE 10 2009 041 946 A1已知的是一种输入装置，其用于针对操纵器的控制和程序命令的组合输入。所述输入装置包括人工控制杆和多轴线手指输入装置，所述人工控制杆可相对于底座沿多个轴线运动以便输入控制命令，所述多轴线手指输入装置用于输入程序命令。

专利公开文献EP 1 738 881 B1公开了一种机器人控制系统，其包括输入装置，所述输入装置带有由用户操纵的控制开关。所述输入装置具有6自由度的磁性传感器，用于检测该输入装置的位置和姿势以便相应地控制所述机器人。

专利公开文献US 5 345 540 A公开了一种方法，其用于对操纵器编程以便将操纵器从初始点移动至一个或多个模块。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于搬运物体的方法，其中能在所有时间确保物体运动的舒适的、直观可控性。

该问题通过如下方法解决，所述方法包括以下步骤：

a)将物体与操纵器以及与输入工具机械地连接，借助于所述输入工具，能在与输入工具相关的内部坐标系统内输入一方向；

d)基于外部坐标系统中已知的方向由控制单元启动操纵器的测试运动；

e)在内部坐标系统中确定由操纵器的测试运动引起的输入工具的运动的方向；

f)确定坐标变换，所述坐标变换将内部坐标系统中所得运动的方向变换成外部坐标系统中已知的方向；

g)在内部坐标系统内检测由用户使用输入工具输入的内部方向；

h)将坐标变换应用至检测的内部方向以便获得外部方向；以及i)基于所述外部方向控制操纵器的运动。

由于所述输入工具能与所述物体和操纵器以任何期望的取向连接，因此外部坐标系统与内部坐标系统之间的关系最初是未知的。然而，由于外部坐标系统中测试运动的方向是已知的并且能在内部坐标系统中测量，所以坐标系统之间的关系也能被确定，并且由用户输入的方向能变换成外部坐标系统，以使得由控制单元响应于用户的输入而启动的运动方向与输入的方向一致。以该方式，保证了物体搬运系统的直观可操作性。

因为输入工具与操纵器以及与由该操纵器所搬运的物体连接，因此输入工具的取向上的改变仅仅在其与物体取向上的对应改变相关联并且因此由操纵器的控制单元启动的情况下是仍旧可能的。不像从专利公开文献DE 38 83 109 T2已知的输入工具，这种取向上的改变可通过在控制单元使物体移动时基于由用户在输入工具上所输入的输入对坐标变换更新而被控制单元考虑，从而输入方向与所得的物体运动方向之间的一致性在输入工具空间上的取向改变的情况下也能被保持。

所述测试运动能为平移。为了检测其方向，输入工具能配备有加速度传感器，借助于所述加速度传感器，测试运动起始处作用于输入工具的加速度的方向或者在测试运动的结尾处减速的方向能被检测。

根据优选的替代例，所述测试运动为旋转，并且所述已知的方向为该旋转的轴线的方向。这样的旋转也能利用加速度传感器通过检测旋转之前和之后输入工具的内部坐标系统内的重力加速度的方向而被检测。旋转轴线的方向然后能没有问题地计算，例如通过形成两个被检测的重力加速度矢量的叉积而计算。

为了允许尽可能准确地确定内部坐标系统内的方向，所述已知的方向应优选为水平的。

如果所述输入工具包括用于与物体连接的底座以及包括能相对于所述底座从中立位置移动的头部，那么所述头部的运动方向可被检测作为由用户输入的内部方向。

根据并不需要头部相对于底座可移动的替代实施例，在输入工具的头部与底座之间作用的力或扭矩的方向也可被检测作为所输入的内部方向。

测试运动的已知方向可为预定的并且每当执行上述方法时可为相同的。如果每当物体搬运系统被开动或跟随输入工具与物体和操纵器连接并且没有与输入工具所附接取向有关的信息可用时执行所述方法，则这是特别实用的。替代地，还可以在步骤a)与步骤d)之间附加地执行以下步骤：

b)检测由用户使用输入工具输入的内部方向；

c)将预定的坐标变换应用至所检测的内部方向，

以便以该方式获得针对测试运动的方向，尽管不必在每当执行所述方法时是相同的，但是该方向能基于预定的坐标变换而被计算并且因此是已知的。

有利地，该预定的坐标变换可尤其为在该方法的早先迭代中确定的坐标变换。这增加了如下的可能性，即测试运动的方向至少大体地与用户希望通过他的输入而引导物体的方向一致，防止了用户由于物体沿他所不期望方向的运动而恼怒。

还有，这些附加的步骤尤其使得可以在物体搬运系统的操作过程期间连续地检查所应用的坐标变换是否仍匹配输入工具的取向，并且若有必要对坐标变换进行调节。

有利地，如果检测到输入工具的未通过操纵器的运动所引起的运动或者如果响应于操纵器的运动没有检测到输入工具的运动，则检测到故障，例如由于在输入工具以及待搬运的物体之间缺少物理连接而造成的故障。

本发明的主题还涉及一种物体搬运系统，其包括操纵器、输入工具以及控制单元，待搬运的物体能暂时地附接至所述操纵器，所述输入工具能附接至所述物体，所述控制单元用于基于由使用输入工具的用户所输入的输入而控制所述操纵器，其中所述输入工具具有取向传感器以用于检测输入工具在空间中的取向，并且所述输入工具被设定以将取向传感器的检测结果通信至所述控制单元。

所述输入工具可包括用于附接至物体的底座以及被设计成由用户操纵的头部，藉此所述头部和底座有利地经由输入传感器物理地连接，所述输入传感器被设定以相对于输入工具的内部坐标系统地检测由用户施加至头部的至少一个矢量控制参数以便输入一方向。

所述取向传感器可为任何类型的传感器，所述传感器使得可以测量输入仪器的参照方向与外部优选方向(诸如重力加速度的方向或地球磁场方向)之间的角度。尤其地，所述取向传感器可为加速度传感器，其检测结果至少定量地指明相对于输入工具的内部坐标系统作用于输入工具上的加速度的方向、可能还有加速度的量。该加速度传感器的分辨率越好，用于充分精确地确定坐标变换所必需的测试运动的幅度就越小。期望的是小幅度的测试运动以便防止物体在测试运动期间与外部障碍碰撞。加速度传感器的角分辨率因此应有利地处于几个度数或更好的范围内。

为了不对输入工具在物体上放置的可能性进行限制，输入工具和控制单元应有利地配备有用于相互通信的无线接口装置。

所述操纵器可为带有铰接式构件的机器人臂的末端执行器；然而，本发明并不限于此，而是可例如适用于可借助于高架起重机或起重机吊运车移动的操纵器。

本发明的又一主题为用于上述物体搬运系统的输入工具。这种输入工具可有利地包括开关，所述开关对所述输入工具周围的环境区域中存在的外来体作出响应。这种开关的状态是对输入工具是否附接至待搬运物体的一种指示。所述开关能通过与物体接触而被机械地致动，或者能以免接触方式作用。免接触开关优选包括尤其是感应开关，因为该感应开关能够大体上不管构成物体的材料而检测所述物体。

有利地，这样的开关设置在所述输入工具的底座上，并且其监控的周围环境的区域位于底座的背离头部的一侧上。

借助于所述开关，所述输入工具能在停用状态与启用状态之间切换，在所述停用状态，取向传感器和/或输入传感器的检测结果未被输出；在所述启用状态，所述检测结果被输出。一方面，这样的切换减少了检测结果被供应至控制单元而输入工具并未安装在物体上的可能性，并且另一方面，其有助于使输入工具的能量消耗最小化，如果输入工具从诸如电池或蓄电池的内部源吸取其操作能量，则这是尤其有利的。

本发明的又一主题是计算机程序产品，其带有程序代码器具，所述程序代码器具使得计算机能够执行上述方法。

附图说明

本发明进一步的特征和优点在以下参照所附附图的示例性实施例的说明中得以解释，在所述附图中：

图1示出了根据本发明的物体搬运系统的图解视图；

图2示出了通过物体搬运系统的输入工具的示意性剖视图；

图3示出了根据第一实施例的图1的控制单元的工作方法的流程图；

图4示出了所述方法的第二实施例；以及

图5示出了根据图3或图4的方法的又一改进例。

具体实施方式

图1示出了用于搬运物体1的物体搬运系统的图解视图。物体1在此示意性地表示为管，但是显而易见的是该物体的形式和材料特性原则上不受限制。机器人臂2包括底座3和多个铰接式构件4，所述底座在于本文中称作为外部坐标系统的坐标系统内固定就位，所述多个构件形成底座3与保持物体1的末端执行器5之间的链并且以铰接方式与底座3或与末端执行器5彼此连接。通常为微型计算机的控制单元6与机器人臂2连接以便控制所述铰接式构件4和所述末端执行器5在带有x、y、z轴的坐标系统K(在此称作为外部坐标系统)内的运动，在所述坐标系统中机器人臂2的底座3是不可移动的。为了简化标记，在下文中假设的是重力矢量指向负z轴的方向。

输入工具7暂时地附接至物体1。输入工具7包括底座8，在该情况下具有扁平的圆柱形形式，底座的一端面朝向物体1并且附接至该物体，并且所述底座的另一端面携载由用户操纵的头部9。头部9在该情况下也具有扁平的圆柱形形式，并且具有略微小于底座8的直径。

图2示出了通过输入工具7的示意性剖视图。用于暂时性附接的器具设置在朝向物体1的那个端面10上，在该情况下例如为双面胶带条11，其仅需要压靠物体1的侧部以便使输入工具7粘附至物体，并且如果双面胶带条变脏并不再充分粘的话则可更换。

取决于待搬运的物体1的性质，用于暂时性附接的其它器具会是实用的。如果例如待搬运的物体是木质运输箱，则取代胶带条11，端面10也可携载多个长钉，所述多个长钉钻入木质表面中并且如果所述端面由用户压靠所述箱则为输入工具7提供支承。如果待搬运的物体为容器或由铁磁性材料制成的一般物体，则用于暂时性附接的可能器具还包括永磁体或电磁体。如果待搬运的物体为托盘笼(pallet cage)，则钩也可附接至端面10以便将输入工具从托盘笼的壁上的线材悬置。另外的变型是可预想到的。

图2中所示的控制单元6的头部9经由传感器12与底座8连接，借助于所述传感器能检测通过用户施加至头部9的矢量控制参数。取决于所述连接的设计，头部9能相对于底座8(例如操纵杆)或多或少的移动或者也可完全不能移动(例如压力传感器)。

由传感器12检测的控制参数可尤其为力或扭矩。直观地，用户施加至头部9的张力或压紧力将沿着他希望平移物体1的方向取向，或者由该用户施加的扭矩沿着他希望旋转物体1所绕着的轴线方向取向。取决于构造类型，传感器12可对力、对扭矩或对二者敏感。对于每个感测的控制参数而言优选具有三个传感器组件14，每个传感器组件设计成检测相关控制参数的三个相互正交分量的其中之一。这些传感器组件14可例如为在将头部9与底座8连接的杆13上设置的光电传感器(PSD)、压电元件或应变仪。三个传感器组件14对其所敏感的三个空间方向有利地形成了内部坐标系统x'、y'、z'相对于控制单元6的轴线，从而由三个传感器组件14供应的三个一组的测量值可被解释为所述控制参数在相对于内部坐标系统x'、y'、z'的笛卡尔表示中的矢量。为了有助于简化，可假设的是该内部坐标系统的轴线x'沿着杆13的纵向方向延伸，轴线y'在图2的剖面中横向于所述杆，并且轴线z'垂直于该剖面延伸。

底座8还容纳用于测量矢量加速度的加速度传感器15。类似于传感器12，加速度传感器15也可包括三个传感器组件，所述三个传感器组件分别对三个正交的空间方向上的加速度敏感，藉此有利的是，这些空间方向也应为内部坐标系统x'、y'、z'的轴向方向。

无线电接口装置16与传感器12、15连接以便将它们的检测结果传输至控制单元6的补充的无线电接口装置17。在底座8中安装的可更换电池或蓄电池18用于为无线电接口装置16和传感器12、15供应操作能。

在图2所示的实施例中，开关19一方面设置在蓄电池18与传感器12、15之间以及另一方面设置在蓄电池与无线电接口装置16之间，所述开关具有突伸超过端面10的按钮20，所述按钮可通过与物体1接触而被致动。如果按钮20被压入，则开关19闭合。如果输入工具7安装在物体1上并且按钮20被迫使回退，则传感器12、15以及无线电接口装置16因而供应有能量，并且在该状态下将检测结果供应至控制单元6。如果输入工具7从物体1脱离并且按钮20被释放，则开关19打开；没有检测结果被供应并且没有能量被消耗。

可设置其它类型的开关19以便检测输入工具7在物体1上的附接；例如电容式接近开关，其基于在其附近介电常数的改变而检测向物体1的靠近。如果物体1是铁磁性的且用于暂时性附接输入工具7的器具包括永磁体，那么开关19也可由围绕永磁体的线圈形成，当永磁体接近物体1时，所述线圈对磁通量的改变起反应。

图3示出了根据第一实施例的控制单元6的工作方法的流程图。启动步骤S1可包括控制单元6被接通或者在输入工具7已附接至物体1之后开始从该输入工具接收数据。

通过将由加速度传感器15检测的与内部坐标系统相关的重力加速度矢量的三个分量传输至控制单元6，输入工具7对其至物体1的附接起反应；在步骤S2中这些分量被控制单元6接收并被储存为矢量

在步骤S3中，控制单元6致动机器人臂2以便使物体1绕着测试运动中的轴线旋转。该轴线方向对于控制单元6而言是已知的并且可在外部坐标系统中表述为与该轴线平行的矢量

(藉此在下文中于矢量以及由所述矢量指定的轴线之间不作区分)，并且符号用于二者。

如果轴线

选择为水平的话，则所述方法是尤其简单的。为了简化标记，于是可进一步假设所述测试运动是绕着外部坐标系统K的x轴线的旋转，即为沿x方向的矢量。

该旋转导致了在输入工具7的内部坐标系统内重力加速度方向上的改变；在S4中，改变的重力加速度矢量再次被控制单元6接收并储存为矢量

旋转轴线的方向在内部坐标系统中通过下式表示并且在步骤S5中计算。

矢量

和

横跨内部坐标系统内的一平面，在旋转的过程期间所出现的所有重力加速度矢量位于该平面中并且叉积垂直于该平面。如果轴线

并不水平，那么代替的是，所述重力加速度矢量限定围绕旋转轴线的锥体，并且在不同时间所测量的重力加速度矢量的叉积具有不与轴线方向相一致的不同方向，从而在该情况下以上公式并不适用。由于在旋转的开始、旋转的期间、以及旋转的结尾时所测量的重力加速度矢量

和

都具有同样的量，然而它们的区别是垂直于旋转轴线，从而在该情况下内部坐标系统内旋转轴线的方向可通过下式获得

因而，在旋转的结尾处，内部坐标系统K'内归一化的加速度矢量

对应于外部坐标系统K中的z单位矢量，

对应于x单位矢量并且

对应于y单位矢量。

在下一步骤S6中，控制单元6确定坐标变换(旋转矩阵)T₁，其将内部坐标系统K'变换成外部坐标系统K。旋转矩阵由K'的单位矢量的分量构成，即如果在内部坐标系统K'内所述矢量具有成笛卡尔表示的以下分量

那么用于坐标变换的旋转矩阵通过下式获得

控制单元6现在处于一位置以正确地处理通过用户诸如将牵拉或推动力或扭矩施加在头部9上而输入的输入。为此目的，在步骤S7中，控制单元接收由传感器12在内部坐标系统内检测到的矢量控制参数

在步骤S8中通过应用坐标变换T而从该矢量控制参数计算外部坐标系统内的对应输入

并且然后在步骤S9中启动沿对应方向

的运动。

如果由用户输入的控制参数

为力，那么在步骤S9中控制单元6启动物体1沿变换力方向的平移。如果控制参数

为扭矩，那么控制单元启动物体1绕着沿方向取向的轴线的旋转。如果传感器12设计为同时登记力和扭矩，则由控制单元6启动的物体1的运动也能是沿力方向的平移以及绕着由扭矩方向指定轴线的旋转的叠加。

如果在步骤S9中启动的物体1的运动为纯平移，则该运动对坐标变换T₁没有效果。如果在步骤S9中启动的运动为旋转，那么在该运动期间坐标变换T也通过由代表旋转的坐标变换R相乘而更新：

T_n+1＝RT_n，

以为了确保在任何时间在内部坐标系统中检测的控制参数

正确地变换成外部坐标系统并且能够在进一步的运动控制中被考虑。

图4示出了所述方法的替代实施例。步骤S1、S2与参照图3的描述相同并且将不再解释。在步骤S3中执行的测试运动在该情况下并非是旋转而是平移。该测试运动能根本上沿任何方向发生；然而仅仅水平分量是与随后的估算相关。所述测试运动因此应优选与重力加速度正交地取向、即水平地取向。在平移开始处，物体1经受加速，其中该加速度在外部坐标系统中至少矢量

的方向是已知的。为了简化标记，在该情况下假设的是测试运动沿x轴线的方向发生，也就是说该矢量

在方向上与外部坐标系统的x轴线对应。

在加速阶段期间，作用于传感器15的加速度被再次测量并且在步骤S4中在控制单元6中储存为

内部坐标系统中加速度的方向

在步骤S5中被计算为

与之间的差。

朝着测试运动的终点，如果物体1受到与测试运动方向相反的加速度那么导致由加速度传感器15检测的所得整体加速度若需要也能被测量并且储存为

以便随后从差

计算内部坐标系统中加速度

的方向。

利用矢量

和

表示内部坐标系统的外部坐标系统K的z和x单位矢量是已知的。y单位矢量推导为

将坐标系统K'变换成外部坐标系统的坐标变换T的确定以如图3中所表示方法相同的方式发生。步骤S7至S8也是相同的。

如果在物体1上连续执行大量的旋转，那么在物体1旋转情况下所必需的坐标变换T的更新能导致误差，后果是物体1由控制单元6移动的方向或该物体所绕着旋转的轴线不再与由用户向输入工具施加的力的方向或是与所施加扭矩的方向准确地对应。

为了避免这样的偏差，在根据图3和图4的方法中，跟随运动的完成，可设置步骤S10，其中重力加速度在内部坐标系统K'中被测量并变换成外部坐标系统K。如果因而获得的矢量方向显著地不同于负z方向，那么坐标变换T不准确，并且所述方法跳回至步骤S3，以便重复测试运动并且再次推导坐标变换T。如果所述方向相对应，则所述方法直接返回至步骤S7以便处理下一个用户输入。

变换T中仅影响变换结果x和y分量的误差，即控制参数

的纯水平取向矢量以及由此通过控制单元6推导的运动方向

之间的偏差，在以上描述的步骤S10中保持不受人注意。

这样的偏差能利用根据图5的方法被检测和补救。该方法的步骤S1至S9与图3或图4中相同。在根据图5的方法的步骤S10'中，控制单元检查步骤S9中启动的物体1的运动是平移还是旋转。

在所述运动为沿方向

的平移(如参照图4的步骤S5所描述)情况下，在步骤S11中，控制单元计算由该平移引起的的加速度通过形成之前由传感器15测量的加速度值与在步骤S9的运动期间所测量的一个加速度值之间的差或者形成在加速阶段期间测量的加速度值与在运动的减速阶段期间测量的一个加速度值之间的差，加速度被校正以考虑重力加速度。该差的方向应与由传感器12检测的输入

的方向对应。

如果在步骤S12中确立了这些方向以充分的精确性对应，则所述方法直接返回至步骤S7以便处理由用户的又一输入；在有显著偏差的情况下，坐标变换T在步骤S13中被校正。这样的校正可包含拒绝之前使用的变换T，以及基于外部坐标系统中已知的方向

和步骤S11中测量的内部坐标系统中所得加速度确定更新的坐标变换T*_n+1，针对该更新的坐标变换以下公式适用：

然而，T_n和T*_n+1的加权总和也能例如用作更新的变换T_n+1。为了允许不等价地确定T*_n+1，与以上参照步骤S6描述的过程相类似，针对内部坐标系统K'中重力加速度的当前测量值应是可用的；该测量值能例如在刚好步骤S9中物体运动开始之前的步骤S8'中测量。

以对应的方式，如果沿方向

的运动为旋转，则跟随所述旋转的完成，重力加速度矢量

被再次测量(S14)，内部坐标系统中所得的旋转轴线

的取向被计算(S15)并且检查(S16)其方向与在输入工具7上输入的输入方向

的对应性以便在过度偏差的情况下在步骤S17中作出校正。

可选地，如果在步骤S12或S16中确定显著的偏差，则可检查是否存在无法通过坐标变换的校正而补救的误差。例如，如果输入工具7已经从物体1掉落或移除，如果输入工具7与控制单元6之间的通信中断或者输入工具7已故障，则发生这样的误差。响应于这种检测的误差，将中止所述过程并且将误差状态信号展示给用户。

能够通过由传感器15检测的加速度与针对由来自控制单元6的控制命令引起的对末端执行器5致动的加速度值之间的比较而检查输入工具7是否附接至物体1。为此目的，控制单元6确定被校正以考虑重力加速度的所测量加速度与从控制命令计算的加速度之间的偏差。如果所述偏差超过特定阈值，则能从该情况断定输入工具7不再牢固地与物体1连接。

如果输入工具7从物体1移除或是如果输入工具7已从物体1掉落，则在物体1运动的情况下，所述输入工具不再随物体一起运动。因此，输入工具7的传感器15将不会检测通过物体1的运动引起的任何加速度。换句话说，即使末端执行器5或物体1运动，由传感器15检测的被校正以考虑重力加速度的值也采用零值并且维持该数值。如果控制单元6从输入工具7接收到被校正以考虑重力加速度的、零的测量值，并且如果末端执行器5或物体1与此同时运动的话，则控制单元6能将其理解为误差。

输入工具7与控制单元6之间的通信能连续地被监控，是在于输入工具7将连续测试信号传输至控制单元6。如果控制单元6没有接收到测试信号，则这能被认识为通信上的中断。

通过检查由重力加速度g引起的加速度信号而能认识到由有缺陷传感器15引起的输入工具7的故障。如果加速度矢量g或g'的量与近似9.81(m/s²)有偏差，或者如果(当机器人静止时)在内部坐标系统中检测的加速度矢量g'的方向与基于重力场所预期的方向不同，那么这能被理解为输入工具7的故障。测试程序能通过控制单元6执行。

附图标记

1.物体

2.机器人臂

3.底座

4.构件

5.末端执行器

6.控制单元

7.输入工具

8.底座

9.头部

10.端面

11.胶带条

12.传感器

13.杆

14.传感器组件

15.传感器

16.无线电接口装置

17.无线电接口装置

18.蓄电池

19.开关

20.按钮

Claims (17)

1.一种用于搬运物体的方法，其包括以下步骤：

a)将待搬运的物体(1)与操纵器机械地连接；

b)将待搬运的物体(1)与输入工具(7)机械地连接，借助于所述输入工具，与输入工具(7)相关的内部坐标系统(K')内的方向能够以任何期望的取向被输入，所述内部坐标系统(K')与一外部坐标系统(K)之间的坐标变换现在是未知的；

e)基于所述外部坐标系统(K)中已知的方向

由控制单元(6)启动(S3)操纵器的测试运动；

f)在内部坐标系统(K')中确定(S5)由操纵器的测试运动引起的输入工具(7)的运动的方向

g)基于测试运动的已知方向

和所得运动的方向

确定(S6；S13)所述坐标变换(T)，所述坐标变换将内部坐标系统(K')中所得运动的方向

变换成外部坐标系统(K)中已知的方向

h)在内部坐标系统(K')内检测(S7)由用户使用输入工具(7)输入的内部方向

i)将坐标变换(T)应用(S8)至检测的内部方向

以便获得外部方向

以及

j)基于所述外部方向

控制(S9)操纵器的运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果在步骤i)中启动的操纵器的运动包括旋转，则更新所述坐标变换(T)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述测试运动为旋转并且所述已知的方向

为旋转轴线的方向。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述已知的方向

是水平的。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在输入工具(7)的头部(9)与底座(8)之间作用的力或扭矩的方向被检测作为输入的内部方向或者如果头部能相对于底座运动离开中立位置，则头部的运动方向被检测作为输入的内部方向。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤a)和步骤d)之间执行以下步骤：

c)检测(S7)由用户使用输入工具输入的内部方向

d)将预定的坐标变换(T_n)应用(S8)至内部方向

以便获得所述已知的方向

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定的坐标变换(T_n)为所述方法的早先迭代中确定的坐标变换。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果检测到并未通过操纵器的运动导致的输入工具(7)的运动，或者如果响应于操纵器的运动没有检测到输入工具(7)的运动，则为检测到故障。

9.一种物体搬运系统，其特征在于，所述物体搬运系统适于执行根据前述权利要求中之一所述的方法。

10.根据权利要求9所述的物体搬运系统，其特征在于，所述输入工具(7)包括用于附接至物体(1)的底座(8)以及被设计成由用户操纵的头部(9)，并且所述头部(9)和底座(8)经由输入传感器(12)物理地连接，所述输入传感器被设定以检测由用户相对于输入工具的内部坐标系统施加至头部(9)的至少一个矢量控制参数

11.根据权利要求9或10所述的物体搬运系统，其特征在于，所述输入工具具有用于检测该输入工具在空间中取向的取向传感器，所述取向传感器(15)为加速度传感器，所述加速度传感器的检测结果

至少定量地指明相对于输入工具(7)的内部坐标系统(x'，y'，z')作用于该输入工具上的加速度的方向。

12.根据权利要求9或10所述的物体搬运系统，其特征在于，所述输入工具(7)和控制单元(6)配备有用于相互通信的无线接口装置(16，17)。

13.根据权利要求9或10所述的物体搬运系统，其特征在于，所述操纵器为带有铰接式构件(4)的机器人臂(2)的末端执行器(5)。

14.一种用于根据权利要求9至13中之一所述物体搬运系统的输入工具，其特征在于，所述输入工具包括开关(19)，所述开关对所述输入工具周围的环境区域中存在的外来体作出响应。

15.根据权利要求14所述的输入工具，其特征在于，所述开关(19)设置在所述输入工具(7)的底座(8)上，并且周围的环境区域位于底座(8)的背离头部(9)的一侧(10)上。

16.根据权利要求14或15所述的输入工具，其特征在于，借助于所述开关(19)，所述输入工具能在停用状态与启用状态之间切换，在所述停用状态，取向传感器(15)和/或输入传感器(12)的检测结果未被输出；在所述启用状态，所述检测结果被输出。

17.一种计算机程序产品，其带有程序代码器具，所述程序代码器具使得计算机能够执行根据权利要求1至8中之一所述的方法。

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