CN108139747B - 确定用于机器人的、由手动施加于机器人的力来输入的输入指令 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动确定机器人(1)的输入指令(T_d)的方法，通过在机器人上手动施加外力(F)来输入该输入指令，其中，根据由外力(F)引起的关节力(T_e)的试图使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动的分量来确定输入指令。

Description

确定用于机器人的、由手动施加于机器人的力来输入的输入 指令

技术领域

本发明涉及一种用于自动确定机器人的输入指令的方法，由手动地施加于机器人的外力来输入该输入指令；本发明还涉及一种用于手动引导机器人的运动的方法，在此执行所确定的运动指令；本发明又涉及一种机器人控制器和一种用于执行所述方法的计算机程序产品以及一种具有所述机器人控制器的机器人装置。

背景技术

由专利文献DE102013218823A1已知一种用于手动引导地调整工业机器人的姿态或运动的方法，在该方法中，检测由操作者施加在机器人上的引导力并且力调节地操控机器人的驱动器，使得对固定于机器人的参照物(Referenz)的调整只能在参照物坐标系的沿其方向引导力具有其最大的力方向分量的自由度中进行。

由此，例如可以通过相应的向下强力竖直牵拉并随后水平移动，使得TCP多次在位于参照物坐标系的两个坐标轴方向中的其中一个上首先准确地沿竖直的X轴被手动引导地运动，然后再紧接着准确地沿水平的Y轴或Z轴被手动引导地运动。

专利文献WO2014/043702A1提出了一种顺从调节，其中，虚拟束缚(virtuellenFesselung)的弹力在规范姿态下被投影到在运动学上冗余的机器人的零空间中。

发明内容

本发明的目的在于，通过在机器人上手动施加外力、特别是手动引导机器人的运动来改善机器人的指令输入。

本发明的目的通过一种具有权利要求1或11所述特征的方法来实现。权利要求12-14提出了一种用于执行上述方法的机器人控制器、一种具有该机器人控制器的机器人装置、或者一种用于执行所述方法的计算机程序产品。优选的扩展方案由从属权利要求给出。

根据本发明的一个方面，用于机器人的、由手动施加外力于机器人来输入的输入指令是根据由该外力引发的关节力的分量来自动确定的，该分量试图使或者致使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动；或者用于机器人的、由手动施加外力于机器人来输入的输入指令是根据由该外力引发的关节力的试图使或者致使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动的分量来自动确定的。特别是可以将作用在机器人的关节中的力或者作用在关节中的转矩或轴向力矩理解为关节力。适宜地，可以通过关节的转矩传感器来检测或测量关节中的转矩或轴向力矩。

关节坐标空间的子空间适宜地具有比关节坐标空间更小的维度。例如，7轴曲臂机器人的关节坐标空间可以具有七个维度，而相应的用于输入指令的子空间中的一个具有六个维度、五个维度、四个维度、三个维度、二个维度或优选仅一个维度。

在本发明的一种实施方式中，基于关节力或其分量所进行的这种确定，可以有利地以相同的物理量纲为基础，而相比之下例如在上述的专利文献DE102013218823A1中必须基于到工作空间[N]和[Nm]中的投影来比较并必须为此进行适当加权。

附加地或替代地，在一种实施方式中，基于关节力或其分量所进行的这种确定能够比在工作空间中更精确和/或更可靠地进行，特别是比在奇异

姿态的附近(由于那里的雅可比矩阵中的灵敏度)更精确和/或更可靠。

附加地或替代地，在一种实施方式中，基于关节力或其分量所进行的这种确定对于冗余的情况、特别是对于具有至少七个关节的在运动学上冗余的机器人的情况和/或少于七个维度的工作空间的情况是有利的。根据前述专利文献DE102013218823A1的在工作空间中的投影会导致信息减少。特别地，在一种实施方式中，可以基于这种根据关节力或其分量所进行的确定而有利地获知通过手动引导使机器人在运动学零空间中有意地运动，并因此特别是降低了错误阐释手动引导的风险。

在一种实施方式中，机器人具有：至少三个、特别是至少六个、特别是至少七个关节、特别是可致动的(aktuierbare)或被致动的关节，特别是分别通过至少一个电驱动器、特别是电动机可致动或被致动的关节、尤其是转动关节；以及节肢，这些节肢分别通过这些关节中的一个彼此连接，这些节肢特别是基部、转盘、摇臂、手臂、手、(工具)法兰和/或末端执行器。通过具有至少七个关节或(运动)轴的机器人，可以有利地使一末端节肢的相同的三维位置和方向被不同的姿态或关节位置体现并因此有利地选择例如无碰撞的姿态。

在一种实施方式中，为了通过在机器人上手动地施加外力来确定输入指令、特别是手动引导的运动，机器人被顺从地、特别是重力补偿地调节、特别是位置调节和/或力调节、特别是导纳调节或者阻抗调节，例如在前述专利文献DE102013218823A1或WO2014/043702A1中所描述的那样，所述参考文献被全文补入。

为了更紧凑地进行说明，在本文中也将反平行力偶、也就是转矩在本领域中概括地称为力。

在本发明中，关节力特别是在本领域中被理解为如下的力，亦即特别是被理解为如下的转矩：其作用在关节中或作用在两个通过关节相连接的机器人节肢之间、特别是作用在关节的促动器或驱动器中或其上。例如，水平保持的臂的重力在臂的近身体中心侧的转动关节中引起

或产生

相应的呈保持(转动)力矩形式的关节力，而竖直向下地手动施加在该臂上的外力则引起或产生相应的(附加)转矩。

在一实施方式中，该由外力引起的关节力(该力或其一分量被用于确定输入指令)可以包括机器人的所有、特别是可致动或被致动的关节中的关节力，又或(仅)包括这些关节的(真正的)子集中的关节力，特别可以就是机器人的所有、特别是可致动或被致动的关节中的关节力，又或(仅)就是这些关节的(真正的)子集中的关节力。在本发明中，试图致使机器人(仅)在机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间中运动的关节力分量，特别被理解为(仅)致力于机器人在该特定于输入指令的子空间中运动的关节力分量。因此在本发明意义下，例如，作用在滑块(Klotz)上的、使滑块在水平平面上移动的力的水平分量导致滑块在水平平面上的运动，而该力的朝该平面按压该滑块的竖直分量则试图致使滑块在朝向平面的方向上竖直运动。

在一种实施方式中，机器人的关节坐标空间在本领域中是由机器人的关节坐标撑开而成并受到关节坐标范围限定的(数学)空间，例如，对于七轴的或七关节的曲臂机器人或转动关节机器人而言，关节角度q₁，...，q₇就构成七维空间。

在一种实施方式中，待确定的输入指令包括用于使机器人在特定于该输入指令的子空间中运动的运动指令，该输入指令特别可以就是这样的运动指令，特别可以是在设定的方向上或平面中进行平移位移和/或围绕一个或多个设定的轴转动的指令。因此在一种实施方式中，机器人可以通过手动地在机器人上施加一外力被手动地引导，特别是取决于该外力的数值被引导，特别是与该外力的数值成比例地被引导，特别是取决于该外力在设定的方向或平面上和/或围绕设定的轴的分量被引导，或者取决于由该外力所引起的关节力在该特定于输入指令的子空间中的分量的数值被引导，特别是与由该外力所引起的关节力在该特定于输入指令的子空间中的分量的数值成比例地被引导。

附加地或替代地，待确定的输入指令还可以影响或命令机器人的其他动作，例如对机器人引导的工具的激活和/或停用，对姿态(“修整”(“Touch-up”))的存储等。

在一种实施方式中，该输入指令仅被确定为待转换的输入指令，或者在任何情况下只要由所述外力引起的关节力在特定于输入指令的子空间中的分量超过设定的阈值，就(才)被转换。由此，特别是可以有利地减少无意的错误输入的风险。在一种扩展方案中，该阈值可以由用户设定或者被可变地设定或者是可调节的。由此，这可以有利地适应不同的使用条件。

在一种实施方式中，可以有选择地输入两个或更多个不同的输入指令，并针对这些输入指令分别设定关节坐标空间的不同的特定于输入指令的子空间，特别是在不同子空间中的运动等。在一种实施方式中，特别是可以从具有不同的、特定于各个输入指令的关节坐标空间的子空间的两个或更多个(可能的或可选择的)输入指令中确定如下的输入指令作为所输入的输入指令：在该输入指令的特定于输入指令的子空间中，由所述外力引起的关节力具有较大的、特别是最大的分量。

因此在一种实施方式中，该分量的大小可以由范数(Norm)、特别是由数值范数或最大范数来确定，特别是关于该分量、尤其是以关节力的数值来度量(skalierten)的分量的(数值或最大)范数来确定或者关于该分量与关节力的数值的差的(数值或最大)范数来确定。

为了紧凑地进行说明，在本文中也将没有或者无指令(Nicht-Befehl)，特别是机器人的不运动或保持姿态的指令概括地理解为至少两个可输入的输入指令中的一个，也就是说，可能的输入指令的集合除了至少一个主动指令(例如在设定子空间中运动)之外还包括元素“没有指令”，特别是“没有运动”。因此特别地在一种实施方式中，如果关节力在对应于该无指令的子空间的中的分量是最大的，则可以识别出：用户没有指令想要输入，并且意外的外力因此不会用作意欲的指令输入并因此被忽略。

在一种实施方式中，机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的机器人在其中可以运动而不改变其末端节肢位置的子空间是机器人的运动学零空间。例如，可以通过六个坐标，亦即三个位置坐标和三个方向坐标，来确定末端节肢位置，这些坐标指明了末端节肢在该空间中沿哪个方向被定位。具有六个关节的曲臂机器人在关节位置和末端节肢位置的六个坐标之间具有一一对应的关系。相反，具有七个关节的曲臂机器人具有一维的运动学零空间。该运动学零空间是一维的是指：这七个关节的轴位置的函数是关于单一参数存在的，因此该参数是可变的，并且关节的、优选所有七个关节的轴位置如下地变化：即，使末端节肢位置的六个坐标保持恒定，亦即末端节肢不会在该空间中运动。例如，末端节肢位置也可以仅通过三个位置坐标来确定。具有六个关节的曲臂机器人相应地具有三维运动学零空间，而具有七个关节的曲臂机器人相应地具有四维运动学零空间。

特定于输入指令的子空间可以相应地是机器人的运动空间，其可以通过参数的数量被参数化，该参数的数量低于机器人的关节数量。六轴曲臂机器人的特定于输入指令的子空间特别可以具有一个、两个、三个、四个或五个维度，并通过同样多的参数可参数化。相应地，七轴曲臂机器人的特定于输入指令的子空间可以具有一个、两个、三个、四个、五个或六个维度，并通过同样多的参数可参数化。优选地，特定于输入指令的子空间的一个或多个参数的变化可以导致多个关节、优选为作为所变化的参数的多个关节并且特别是所有关节的轴位置发生变化。例如，一维的特定于输入指令的子空间的单个参数的变化可以导致机器人的两个、三个、四个、五个、六个、七个或更多个关节的、特别是所有关节的轴位置的变化。在这种情况下，除了是曲臂机器人的旋转关节之外，关节还可以是平移关节，即能够实现线性位移的关节，例如线性轴，在其上特别是可以安装曲臂机器人。

据此在一种实施方式中，有利地，可以将机器人的纯粹或主要被手动引导的零空间运动有利地用于指令输入，例如，存储七轴曲臂机器人(诸如KUKA LBR iiwa)的肘部。

附加地或替代地，在一种实施方式中，机器人的关节坐标空间的一个或多个特定于输入指令的子空间(分别)通过由用户(预)定义的机器人的有限运动可能性来设定，特别是通过固定于机器人的参照物(例如工具中心点(TCP))在机器人的可能的姿态的工作空间中、特别是在可能的特别是三维的位置的工作空间中或相对于参照物的参考系统的距离，和/或通过特别是三维的方向或围绕特别是三个轴相对于参照物的参考系统的转动、特别是欧拉角或万向角来设定。

在一种实施方式中，一个或多个有限运动可能性和/或特定于输入指令的子空间可以由用户来设定，特别是可以从设定的运动可能性或者子空间中选出，特别是从设定的库中选出。

在一种实施方式中，一个或多个由用户定义的有限运动可能性中的一个特别可以包括纯粹的或唯一的沿曲线、特别是直线、尤其是沿参照物的坐标轴的平移，特别可以就是纯粹的或唯一的沿曲线、特别是直线、尤其是沿参照物的坐标轴的平移。由此有利地，在一种实施方式中，机器人可以精确地沿着曲线、特别是沿坐标轴的方向被手动引导地运动。

附加地或替代地，在一种实施方式中，一个或多个由用户定义的有限运动可能性中的一个可以包括特别是纯粹的或唯一的在特别是平的三维表面之上或之中、尤其是在参照物的(由两个坐标轴撑开而成的)坐标平面的平的三维表面之上或之中的平移，特别可以就是纯粹的或唯一的在特别是平的三维表面之上或之中、尤其是在参照物的(由两个坐标轴撑开而成的)坐标平面的平的三维表面之上或之中的平移。由此有利地，在一种实施方式中，机器人可以精确地沿着特别是平行于坐标(轴)平面的表面被手动引导地运动。

附加地或替代地，在一种实施方式中，一个或多个由用户定义的有限运动可能性中的一个可以包括特别是纯粹的或唯一的围绕一个、两个或三个特别是相互垂直的轴、尤其是参照物的坐标轴的旋转，特别可以就是纯粹的或唯一的围绕一个、两个或三个特别是相互垂直的轴、尤其是参照物的坐标轴的旋转。由此有利地，在一种实施方式中，机器人可以精确地围绕一个或多个转动轴、特别是坐标轴线被手动引导地转动。

在一种实施方式中，一个或多个由用户定义的有限运动可能性中的一个特别可以包括沿一直线、特别是参照物的坐标轴的平移以及围绕该直线和/或一个或两个尤其是为此和/或相互垂直的轴、尤其是参照物的一个或两个(其他的)坐标轴的旋转或转动，特别可以就是沿一直线、特别是参照物的坐标轴的平移以及围绕该直线和/或一个或两个尤其是为此和/或相互垂直的轴、尤其是参照物的一个或两个(其他的)坐标轴的旋转或转动。由此有利地，在一种实施方式中，机器人引导的工具、特别是(微创)手术器械可以四维地移动通过一万向点、特别是套管针点并围绕其转动。

在一种实施方式中，由外力引起的关节力被确定。在一种扩展方案中，所述关节力被模型支持地或者基于机器人的(机械或数学代替)模型和/或基于所检测到的机器人关节中的力来确定，特别是基于尤其是通过传感器直接检测到的或间接特别是根据驱动器的电流、电压、功率等获得的当前的(总)关节力与模型支持地或者说基于模型所确定或估测的关节力(特别是重力、摩擦力、惯性力和/或过程力)之间的差。除了模型误差之外，这些差相应于(在模型中未模拟出的)力，这些力由(手动施加)在机器人上的外力(附加地)在关节中被引起。

在一种实施方式中，由外力引起的、试图使或者致使机器人仅在所设定的机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动的关节力的分量，根据关节力在该子空间中的数学投影，特别是根据广义逆、尤其是Moore-Penose广义逆来确定。因此，特别是在运动学上冗余的机器人的情况下，可以优选将更高维的、特别是至少七维的关节力优选投影在较少维数的子空间中。在一种实施方式中，特定于输入指令的一个或多个子空间通常各自具有比关节角度空间更少的维数，在一种实施方式中，一个或多个这样的子空间也具有小于六的维数。

如上所述，通过根据本发明的方法能够特别有利地输入运动指令，以实现为此优选被顺从调节的机器人的手动引导运动。相应地，根据本发明的一个方面，通过在机器人上手动地施加外力所输入的运动指令按照上述的方法被自动确定，并随后执行该运动指令，特别是根据由该外力引起的关节力的分量、特别是与该分量的数值和/或方向成比例地执行该运动指令，确定机器人的方向、额定运动，特别是额定运动方向、额定运动速度和/或将要驶向的额定位置和/或相应的额定驱动力，并下命令到驱动器或促动器。

根据本发明的一个方面，通过硬件技术和/或软件技术或编程技术将机器人控制器设计为，执行在本文中所述的方法，和/或该机器人控制器包括：

用于自动确定一个或多个机器人的、通过在机器人上手动施加外力来输入的一个或多个输入指令、特别是运动指令的装置，该输入指令是根据由该外力引发的关节力的试图使或者致使机器人仅在机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动的分量来自动确定的；

用于将所述分量与前述的阈值相比较并仅在该分量超过设定的阈值才将输入指令确定为待转换输入指令的装置；

用于比较关节力在关节坐标空间的至少两个特定于不同输入指令的子空间中的分量并将关节力在特定于输入指令的子空间中具有较大分量、特别是最大分量的输入指令确定为所输入的输入指令的装置；

用于通过在机器人的可能的姿态的工作空间中、特别是在参照物的可能的位置和/或方向的工作空间中设定、特别是选择由用户定义的机器人、特别是固定于机器人的参照物的有限运动可能性，来设定、特别是选择机器人的关节坐标空间的至少一个特定于输入指令的子空间的装置；

用于特别是模型支持地和/或基于所检测到的机器人关节中的力来确定由所述外力引起的关节力的装置；

用于根据关节力在子空间中的数学投影，特别是根据广义逆来确定由外力引起的、试图使或者致使机器人仅在所设定的机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间中运动的关节力的分量的装置；和/或

用于特别是通过命令或操控机器人的驱动器或促动器来执行所确定的运动指令的装置。

本发明意义下的装置可以硬件技术和/或软件技术地构成，特别是具有：优选与存储系统和/或总线系统进行数据连接或信号连接的处理单元，特别是数字处理单元，尤其是微处理器单元(CPU)；和/或一个或多个程序或程序模块。为此，可以将CPU设计为：完成指令，这些指令被实现为存储在存储系统中的程序；检测来自数据总线的输入信号，和/或将输出信号发送至数据总线上。存储系统可以具有一个或多个特别是不同的存储介质，特别是光学的、磁的、固体的和/或其他非易失性的介质。程序可以被这样实现：其能够体现或者说执行在此所描述的方法，从而使得CPU能够执行该方法的步骤，并由此特别是能够确定输入指令、尤其相应地控制机器人。

根据本发明的一个方面，机器人装置具有上述的机器人和上述的机器人控制器，该控制器特别是根据以上所述的方法来控制、特别是调节机器人，或被设计用于此目的。

附图说明

其他的优点和特征由从属权利要求和实施例给出。在此局部示意性地示出了：

图1：根据本发明的一种实施方式的具有机器人控制器的机器人装置；和

图2：根据本发明的一种实施方式的用于手动引导机器人运动的方法。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一种实施方式的机器人装置1，其具有机器人2和机器人控制器3。

该机器人具有节肢5-12(特别是基部5和呈工具法兰形式的末端节肢12)，这些节肢成对地通过7个被致动的转动关节4彼此连接，因此该机器人在运动学上是冗余的。

在该实施例中，机器人示例性地引导工具13，并具有呈其TCP形式的固定于机器人的参照物，该参照物具有参照物坐标轴x(沿工具轴线方向或者说工具纵向方向或者说工具碰撞方向)和y、z(彼此垂直并垂直于x轴)。

通过控制器3使机器人2顺从地受控制，例如阻抗控制。

在此，控制器3实施根据本发明一种实施方式的、用于手动引导机器人运动的方法(后面将参照图2对该方法进行说明)，或为此通过相应的计算机程序产品被编程技术地设计。

在第一步骤S10中，在例如通过转矩传感器或基于电机电流所获得的机器人2的关节4中的呈转矩形式的力和机器人模型(该模型将由于机器人的质量、惯性和摩擦而出现在关节4中的转矩模型化)的基础上，控制器3确定关节力T_e，关节力是由用户15在机器人上手动施加的外力F引起的：T_e＝T_e(F)。为此，控制器例如从所检测到的关节力中扣除基于模型所确定的关节力。同样地，力F例如也可以通过六轴力(力矩)传感器被测量，并根据关节角度q₁，...，q₇通过雅可比矩阵J被投影到关节坐标空间中。

在第二步骤S20中，控制器确定由外力引起的关节力T_e的一分量T_N，该分量试图使或导致机器人2的运动仅在其运动学零空间中，即，不导致机器人的末端节肢12的位置和方向发生改变。

为此目的，控制器3利用TCP的位置(X，Y，Z)和方向(α，β，γ)以及七个关节4的关节角度q₁，...，q₇确定如下的转置雅可比矩阵：

和转置摩尔-彭若斯广义逆(Moore-Penrose-Pseudoinverse)J^+T，并由此利用单位矩阵1获得在关节坐标空间的该子空间中的投影N_N＝1-J^T·J^+T，并据此得到分量T_N＝N_N·T_e。

另外，控制器在第二步骤S20中还确定了关节力T_e的一分量T_z,1，该分量试图使或者导致机器人2的运动仅在机器人的关节坐标空间的第一、另一子空间中，该子空间通过TCP沿TCP的x坐标轴的有限运动可能性被设定。

为此目的，控制器3确定被相应简化的转置雅可比矩阵

并据此利用相应的转置摩尔-彭若斯广义逆J_z,1 ^+T确定在关节坐标空间的该第一、另一子空间中的投影N_z,1＝[1-J_z,1 ^T·J_z,1 ^+T]·J^T·J^+T，并由此得到分量T_z,1＝N_z,1·T_e。

另外，控制器在第二步骤S20中还确定关节力T_e的一分量T_z,2，该分量试图使或者导致机器人2的运动仅在机器人的关节坐标空间的第二、另一子空间中，该子空间通过TCP沿TCP的y-z坐标面或在TCP的y-z坐标面上的有限运动可能性被设定。

为此目的，控制器3确定被相应简化的转置雅可比矩阵

并据此利用相应的转置摩尔-彭若斯广义逆J_z,2 ^+T确定在关节坐标空间的该第二、另一子空间中的投影N_z,2＝[1-J_z,2 ^T·J_z,2 ^+T]·J^T·J^+T，并由此得到分量T_z,2＝N_z,2·T_e。

现在，在步骤S30中，控制器3确定所述分量T_N、T_z,1和T_z,2的最大分量T：T＝max{T_N，T_z,1，T_z,2}，其中，可以使用例如数值范数(Betragsnorm)||TN||²作为分量T_u的大小。

例如，如果第一、另一分量T_z,1是最大的，则意味着用户15可以说是在TCP的x轴方向上进行最强的按压。由此，控制器3可以认识到：仅在关节角度空间的这个子空间中才期望手动引导的运动。

另一方面，如果第二、另一分量T_z,2是最大的，则这意味着用户15可以说是沿TCP的y-z平面的方向进行最强的按压。由此，控制器3可以认识到：仅在关节角度空间的这个子空间中才期望手动引导的运动。

相应地，如果分量T_N是最大的，则意味着由用户15施加的力F可以说是在机器人2的运动学零空间中作用最强，例如在固定保持TCP的情况下对肘部进行重新定位。由此，控制器3可以认识到：仅在机器人2的运动学零空间中期望手动引导的运动。

通过类似的方式可以检查其他的子空间。

附加地或替代地，也可以例如将机器人2的运动学零空间中的分量T_N与关节力本身进行比较，并在此基础上判断：是否运动学零空间中的手动引导运动或TCP的手动引导运动被输入。

因此，例如如果运动参数H＝||TN||/||Te||超过设定的边界值，则可以识别出在运动学零空间中的手动引导运动。

可以看出：有利地，通过删除TCP的相应的有限运动可能性来分别获得简化的雅可比矩阵。替代地，在一种变型方案中，简化的雅可比矩阵也可以仅描述TCP的相应的有限运动可能性，亦即例如

其具有相应的被适当调整的投影。

然后在步骤S40中，控制器将如此找到的分量T与可设定的阈值T_min进行比较。如果该分量T大于该阈值(S40：“Y”)，则在步骤S50中通过根据该分量T确定机器人2的关节4的驱动器的额定力矩T_d(例如与该分量T成比例地)的方式，对该输入指令进行转换。随后该方法返回到步骤S10。

如果该最大分量T保持在阈值T_min以下(S40：“N”)，则由手动施加的外力F引起的指令输入被拒绝，并且该方法直接返回到步骤S10。

尽管在前面的描述中对示例性的实施例进行了说明，但应该指出的是，还可能存在更多的扩展方案。此外还应该指出的是，所给出的示例性的实施方式仅仅是举例，其不应构成对保护范围、应用和结构的任何限制。相反，通过前面的描述赋予本领域技术人员实现对至少一个示例性实施方式进行转换的教导，其中，在不脱离本发明的保护范围(例如由权利要求及其等效的特征组合来获得)的情况下，可以实现特别是关于所描述的组件的功能和布置的各种变化。

附图标记列表

1 机器人装置

2 机器人

3 机器人控制器

4 (转动)关节

5 基部

6-11 机器人节肢

12 工具法兰(末端节肢)

13 工具

15 用户

F 外力

T_d 额定力矩(输入指令)

T_e 由外力引起的关节力

T_min 阈值

T_N；T_Z,1；T_Z,2 子空间中的分量

TCP 工具中心点。

Claims (18)

1.一种用于自动地确定用于机器人(2)的输入指令(T_d)的方法，由手动施加外力(F)于所述机器人来输入该输入指令，其中，根据由所述外力(F)引起的关节力(T_e)的如下分量来确定所述输入指令：该分量致使所述机器人仅在所述机器人的关节坐标空间的特定于该输入指令的子空间中运动，

其中，从至少两个具有关节坐标空间的不同的特定于各个输入指令的子空间的输入指令中确定如下的输入指令作为所输入的输入指令：在其特定于输入指令的子空间中，由所述外力(F)施加的关节力(T_e)具有最大的分量；和/或根据所述关节力在所述子空间中的数学投影(N_N，N_z,1，N_z,2)来确定，由所述外力引起的所述关节力的致使所述机器人仅在所述机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间中运动的分量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入指令包括用于使所述机器人在特定于输入指令的子空间中运动的运动指令(T_d)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述输入指令仅在由所述外力(F)引起的关节力(T_e)的分量超过设定的阈值(T_min)时才被确定为待转换的输入指令。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间是所述机器人的运动学零空间，在该运动学零空间中所述机器人能够不改变其末端节肢位置地运动。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述机器人的由用户定义的有限运动可能性，在所述机器人的可能的姿态的工作空间中来设定所述机器人的关节坐标空间的至少一个特定于输入指令的子空间。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过固定于机器人的参照物(TCP)的由用户定义的有限运动可能性，在所述参照物的可能的位置和/或方向的工作空间中来设定所述机器人的关节坐标空间的至少一个特定于输入指令的子空间。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述机器人的至少一个特定于输入指令的子空间的由用户定义的有限运动可能性包括：沿曲线的平移；在表面上的平移；和/或围绕一个、两个或三个轴的旋转。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述机器人的至少一个特定于输入指令的子空间的由用户定义的有限运动可能性包括：沿直线的平移；在平的表面上的平移；和/或围绕一个、两个或三个轴的旋转。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述机器人的至少一个特定于输入指令的子空间的由用户定义的有限运动可能性包括：沿所述参照物的坐标轴(x)的平移；在所述参照物的坐标平面(y，z)上的平移；和/或围绕所述参照物的坐标轴(x，y，z)的旋转。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定由所述外力引起的关节力。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，模型支持地和/或根据在所述机器人的关节(4)中检测到的力来确定由所述外力引起的关节力。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述机器人具有至少七个关节(4)。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，根据广义逆来确定，由所述外力引起的所述关节力的致使所述机器人仅在所述机器人的关节坐标空间的特定于输入指令的子空间中运动的分量。

14.一种用于手动引导机器人(2)运动的方法，其中，根据权利要求1至13中任一项所述的方法自动确定并随后执行通过在所述机器人上手动施加外力(F)来输入的运动指令(T_d)。

15.一种机器人控制器(3)，其被设计用于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。

16.一种机器人装置(1)，其具有机器人(2)和根据权利要求15所述的机器人控制器(3)。

17.根据权利要求16所述的机器人装置(1)，其中，所述机器人(2)具有至少七个关节(4)。

18.一种计算机存储介质，包括程序代码，该程序代码存储在能由计算机读取的介质上，所述计算机存储介质用于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。

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