CN108290287B - 具有对位置和/或姿势的离散化手动输入的控制的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人、一种机器人控制和一种用于控制机器人的方法。该机器人具有可运动的、多区段的、能够借助致动器(101)驱动的机器人结构(102)，在可运动的机器人结构(102)上定义至少一个标出的结构元件S，其具有至少一个在该结构元件S上标出的点P_S。机器人设置为，使得机器人在输入模式中学习在机器人的工作空间中的点P_S的位置POS_PS和/或的结构元件S姿势，其中，用户为了使结构元件S运动而在可运动的机器人结构上施加输入力F_EING，其作为F_EING，PS传递到点P_S和/或作为力矩M_EING，S传递到结构元件S。机器人的控制装置(103)设置为，在输入模式中，基于预设的、至少部分填满工作空间的、空间固定的虚拟的3D网格控制致动器(101)，从而通过取决于点P_S在3D网格中的位置POS_PS的、预设的力F_GRID(POS_PS)使结构元件S移动到3D网格的最接近的网格点上或者移动到围绕3D网格的最接近的网格点定义的网格点体积中，结构元件S的点P_S在||，F_EING，PS＜|)(|F_GRID(POS_PS)适用的情况下保持在该最接近的网格点上或保持在该网格点体积中；和/或，在输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制致动器(101)，其中，3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)通过预设的角度α_i，β_j，γ_k定义，其中，i＝1，2，...，I，j＝1，2，...J，k＝1，2，...，K，从而通过取决于结构元件S的当前取向OR_S的、预设的力矩SO ROM使结构元件S移动到3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的最接近的离散取向，结构元件S在||，M_EING，S＜|)(|M_O(OR_S)适用的情况下保持在3D取向空间O的最接近的离散取向中。

Description

具有对位置和/或姿势的离散化手动输入的控制的机器人

技术领域

本发明涉及一种具有可运动的、多区段的、能够借助致动器驱动的机器人结构、特别是具有机器人臂的机器人，其中，该机器人这样设计和设置，即，该机器人通过用户使该机器人结构运动而在输入模式中学习在机器人的工作空间中运动的机器人结构的位置、姿势和/或运动流程。该学习过程被称为所谓“示教(Teach-in)”过程。

背景技术

特别是在与人相互作用的现代机器人中，通常通过“示教”过程将可运动的多区段机器人结构的位置、姿势和/或运动流程传授给机器人。在该“示教”过程中，通常控制能够驱动的机器人结构的致动器，使得对机器人结构进行重力补偿并且另外通过人可使机器人结构在相关的工作空间中尽可能自由地运动。这通常借助转矩调节、力调节或机器人固有的可再操作性(Rücktreibbarkeit)来完成。

所谓的“示教”过程的缺点在于，在学习能够驱动的、可运动的机器人结构的位置、姿势和运动流程的过程中受限的速度和精确度。

发明内容

本发明的目的在于，说明一种机器人，该机器人实现了改进的“示教”过程。

本发明可由独立权利要求的特征得出。有利的扩展方案和设计为从属权利要求的主题。本发明的其他特征、应用可能性和优点可由以下的描述以及对附图中示出的本发明实施例的说明中得出。

本发明的第一方面涉及一种具有可运动的、多区段的、能够借助致动器驱动的机器人结构的机器人，其中，在可运动的机器人结构上定义至少一个标出的结构元件S，其具有至少一个在该结构元件S上标出的点P_S。

该机器人这样设计和设置，即，机器人在输入模式中学习在机器人的工作空间中的点P_S的位置POS_PS和/或结构元件S的姿势，其中，用户为了使结构元件S运动而在可运动的机器人结构上施加输入力

该输入力

作为

传递到点P_S和/或作为力矩

传递到结构元件S。

在此，“姿势(Pose)”的概念对应DIN EN ISO 8373来理解。由此，结构元件S的姿势是结构元件S在三维空间中的位置和取向的组合。

此外，该机器人还具有控制装置，该控制装置这样实施和设置，即，在输入模式中，基于预设的、至少部分填满工作空间的、虚拟的3D网格控制致动器，从而通过取决于点P_S在3D网格中的当前位置POS_PS的、预设的力

使结构元件S移动到3D网格的最接近的网格点上或者移动到围绕该3D网格的最接近的网格点定义的网格点体积中，其中，结构元件S的点P_S在

适用的情况下保持在该最接近的网格点上或保持在该网格点体积中。虚拟的3D网格例如可以是空间固定的或随时间变化的。例如，该虚拟的3D网格的定义可能由于切换条件或由于用户的输入而自主地改变。

所述点P_S相对于3D网格的当前位置POS_PS可以例如借助用于检测可运动的机器人结构的当前姿势的传感器或者通过分析用于控制致动器的控制参数而确定。相应的装置和方法可由现有技术获得。有利的是，所述点P_S相对于3D网格的当前位置POS_PS借助于用于检测可运动的机器人结构的当前姿势的传感器和机器人结构的CAD数据集和/或机器人结构的表面模型来确定。

由于用户手动地使结构元件S运动，所述点P_S在3D网格的当前位置POS_PS可以是位于3D网格的网格点之间的位置，从而针对该3D网格预设的力

有利地促使在工作空间中的所述点P_S的当前位置POS_PS，Eing类似“扫描式的(gerasterten)”平移输入，因为，当所述点P_S的当前位置POS_PS未对应于3D网格的一个网格点或没有位于3D网格的一个网格点体积内时，机器人结构的致动器受到控制，以使得所述点P_S移动到最接近的网格点或最接近的网格点体积处。

替代性地，当所述点P_S的当前位置POS_PS位于对称势的中间，其中，力

得到均衡，所述点P_S保持在该位置中。随后，通过用户的手动输入可以使所述点P_S朝最接近的网格点的方向位移。

在“示教”过程中，有利的是，只有当所述点P_S的当前位置POS_PS对应于3D网格的一个网格点或者所述点P_S的当前位置POS_PS位于以上定义的网格点体积内时，才进行所述点P_S的当前位置POS_PS，Eing的存储。即，所述点P_S进入(einrasten)3D网格的网格点或者3D网格的网格点体积。因此，有利的是，所述点P_S的位置POS_PS，Eing的输入或存储只有以对应于预设的3D网格的空间分辨率才是可能的。

有利的是，在“示教”过程中，即使所述点P_S位于3D网格的一个网格点上或者一个网格点体积内，也只有当用户操纵能够与机器人连接的或与机器人连接的输入件时，才进行所述点P_S的位置POS_PS，Eing的存储或输入。

如果在用户使机器人结构运动的过程中传递到所述点P_S的力

的量大于预设的力

的量，则结构元件或机器人结构能够平移。如果在用户使机器人结构运动的过程中传递到所述点P_S的力

的量小于预设的力

的量，则结构元件S或机器人结构不能移动或仅在预先限定的周围范围内移动，而所述点P_S保持在3D网格的最接近的网格点上或相应的网格体积中。

在此，术语“3D网格”代表任意的3D网格。该3D网格可以是特殊结构化的或未结构化的、规则的或不规则的、正交或不正交的。特别是3D网格的网格点的密度可以在空间上变化。3D网格的网格点可随着时间t而变化，即，3D网格是时变的。

替代地或额外地，控制装置这样实施和设置，即，在输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制致动器，其中，3D取向空间O＝：(α_i，β_i，γ_k)通过预设的角度α_i，β_i，γ_k定义或能够定义，其中，i＝1，2，...，I，j＝1，2，...J，k＝1，2，...，K，从而通过取决于结构元件S的当前取向

的、预设的力矩

使结构元件S移动到3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的最接近的离散取向，其中，结构元件S在

适用的情况下保持在该3D取向空间O的最接近的离散取向中。

预设的取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的特征在于，其预设多个离散取向，这些离散取向例如通过预设的离散角度α_i，β_j，γ_k或者角度组合而定义或能够定义。在这种情况下，结构元件S的当前取向

β，γ通常为在3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)预设的离散取向之间的一个取向。

力矩

不产生结构元件S的平移，而是产生结构元件S的新的取向。换言之，该力矩

导致从结构元件S的任意取向

β，γ到取向空间O的最接近的离散取向

的重新取向。在这种情况下定义“接近度

”所基于的度量可以自由选择，并且可以例如根据取向表示而变化。

结构元件S相对于离散的3D取向空间O的当前取向

可以例如借助用于检测结构元件S的当前取向的传感器或者通过分析用于控制机器人元件的致动器的控制参数而确定。相应的装置和方法可由现有技术获得。

由于用户手动地使结构元件S运动，结构元件S相对于离散的3D取向空间O的当前取向

可以是在3D取向空间O的离散取向之间的一个取向，从而力矩

有利地促使在工作空间中类似的“扫描式的”取向输入，因为，只有当结构元件S的当前取向

没有对应于3D取向空间O的一个离散取向时，才控制机器人结构的致动器，以使得结构元件S移动或取向到3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的最接近的离散取向

在一个有利的扩展方案中定义了可运动的机器人结构的多个结构部件S_i和/或对应关联的点P_S，i，由控制装置对应于上述实施方式顾及这些结构部件和点。这样特别是实现了离散化地输入整个可运动的机器人结构的姿势和运动流程。

总体而言，所提出的机器人实现了在“示教”过程中离散化地并因此精确地输入结构元件的位置、平移和/或旋转或者结构元件在相关的参考系统中的姿势和/或运动。在此，为“进行输入的”人员(用户)产生触觉的反馈，通过结构元件S或点P_S与最接近的3D网格点或3D取向空间最接近的离散取向

之间的、能够按照需求调整的线性或非线性的阻尼作用使该触觉的反馈有利地模拟线性的或非线性的弹簧作用。在存在由外部作用到机器人元件或结构元件S的力或力矩的情况下，点P_S或结构元件S“卡扣(schnappt)”到最接近的3D网格点或3D取向空间O的最接近的离散取向

中。

有利地，用于平移和/或旋转/取向的离散化输入的增量(步距)能够以可变的方式预设。换言之，3D网格中的网格间距或3D取向空间O的离散角度α_i，β_j，γ_k有利地能够以可变的方式预设。

这样实施的机器人特别是实现了可运动的机器人结构的位置、姿势或运动流程的快速、准确以及可重复的输入。

有利的是，机器人结构是机器人臂，特别是多区段的机器人臂。该结构元件S本质上可以是机器人臂的任意部分。有利的是，结构元件S是机器人臂的末端执行器。该机器人结构可以包括分支的可运动的元件，例如设计为机器人手。该机器人结构可以具有非致动器驱动的结构区段。

在所提出的机器人的一个扩展方案中，结构元件S是机器人臂的末端执行器，并且点P_S是末端执行器的所谓的“工具中心”点TCP。“工具中心”点TCP可以在末端执行器上定义或与相对于末端执行器定义。因此，在该扩展方案中实现了离散化地并因此精确地输入“工具中心”点TCP的位置和平移。

有利的是，3D网格中的预设的力

周期性地变化。该力

虚拟地作用在结构元件S的位置P_S上并且特别是取决于点P_S在3D网格中的当前位置POS_PS。当然，可以根据要求和应用情况在机器人的工作空间中以非周期的形式或以混合形式(周期性和非周期性)来预设3D网格中的预设的力

有利的是，针对整个3D网格或从其中选出的区域预设该力

的最大量

和/或最小量

从而适用于：

优选能够由各个用户经机器人的输入件以可变的方式预设最大量

和/或最小量

有利的是，测量

和/或

以避免意外或无意地输入或使点P_S移动，并且同时使为了移动所述点P_S所要求的输入力

的量

由用户感知为舒适的，其中，所述点P_S的移动始终要求：

有利地，借助于机器人的输入装置，例如单独地或者针对机器人的工作空间的一些区域，能够以可变的形式预设3D网格的网格点和/或3D网格的网格点的间距。特别地，为了在单个的空间区域中实现更高的分辨率，机器人的工作空间的一些空间区域可以具有比其他区域更密集的3D网格(即，单位体积中更多的网格点)。有利的是，机器人具有输入装置，该输入装置可访问存储有各种3D网格的存储单元，这些3D网格能够通过输入装置进行选择。

有利的是，力

能够借助于输入装置而以可变的形式预设。例如，可以预设3D网格的单元格内的位置POS_PS的力

并将其传递到3D网格或工作空间的一些部分区域。

有利的是，控制装置这样实施和设置，即，在3D网格的至少两个最接近的网格点或网格点体积与该3D网格中的所述点P_S的当前位置POS_PS等距的情况下，根据预设的方法选择这些网格点/网格点体积中的一个作为所述最接近的网格点/网格点体积。这类决定可以基于随机算法(即，以统计学的方式)进行。当然，根据应用情况和任务的不同，可以使用不同的选择算法。

有利的是，控制装置这样实施和设置，即，在工作空间中定义虚拟的3D势场(3D-Potentialfeld)，其局部最小值与3D网格的网格点相同，其中，力

由该势场的负梯度确定。可以根据任务和应用情况而相应地预设该势场。

有利的是，3D势场的局部最小值在围绕3D网格的每个网格点预设的空间区域中具有恒定的势，其中，该预设的空间区域具有小于两个相邻的网格点之间的网格间距的最大延伸范围。

有利的是，针对3D取向空间O或从其中选出的区域对预设的力矩

的最大量

和/或最小量

进行预设，从而适用于：

优选能够由各个用户经机器人的输入件以可变的方式预设最大量

和/或最小量

有利的是，测量

和/或

以避免意外或无意的结构元件S的重新取向，并且同时使为了使结构元件S的重新取向所要求的力矩

的量

被用户感知为舒适的，其中，结构元件S的重新取向始终要求：

在机器人的一个扩展方案中取决于所述点P_S的当前位置POS_pS的取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)被定义为：

O＝O(POS_pS)＝(α_i(POS_pS)，β_j(POS_pS)，γ_k(POS_pS))。

这实现了，根据所述点P_S的当前位置POS_PS而在工作空间中预设不同的离散取向空间。

有利的是，机器人包括输入装置，借助该输入装置能够以可变的方式预设3D网格的网格点的间距。

有利的是，机器人包括输入装置，借助该输入装置能够以可变的方式预设取向空间O的离散角度α_i，β_j，γ_k。

有利的是，控制装置这样实施和设置，即，在至少两个最接近的取向O＝：(α_i，β_j，γ_k)具有相对于结构元件S的当前取向

相同的差异的情况下，根据预设的方法选择这些取向O＝：(α_i，β_j，γ_k)中的一个。

本发明的另一个方面涉及一种用于控制机器人的方法，该机器人具有可运动的、多区段的、能够借助致动器驱动的机器人结构，其中，在可运动的机器人结构上定义至少一个标出的结构元件S，其具有至少一个在该结构元件S上标出的点P_S，并且机器人在输入模式中学习在机器人的工作空间中点P_S的位置POS_PS和/或结构元件S的姿势，其中，用户为了使结构元件S运动而在可运动的机器人结构上施加输入力

该输入力

作为

传递到所述点P_S和/或作为力矩

传递到结构元件S。

在所提出的方法中，在输入模式中，基于预设的、至少部分填满工作空间的、虚拟的3D网格控制致动器，从而通过取决于点P_S在3D网格中的当前位置POS_PS的、预设的力

使结构元件S移动到3D网格的最接近的网格点上或者移动到围绕该3D网格的最接近的网格点定义的网格点体积中，其中，结构元件S的点P_S在

适用的情况下保持在该最接近的网格点上或保持在该网格点体积中。

替代地或额外地，在输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制致动器，其中，3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)通过预设的角度α_i，β_j，γ_k定义，其中，i＝1，2，...，I，j＝1，2，...J，k＝1，2，...，K，从而通过取决于结构元件S的当前取向

的、预设的力矩

使结构元件S移动到3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的最接近的离散取向，其中，结构元件S在

适用的情况下保持在该3D取向空间O的最接近的离散取向中。

在所提出的方法中，有利的是，在工作空间中定义虚拟的3D势场，其局部最小值与3D网格的网格点相同，其中，力

由该势场的负梯度确定。

在该方法的一个扩展方案中，3D势场的局部最小值在围绕3D网格的每个网格点的预设的空间区域中具有恒定的势，其中，该空间区域具有小于两个相邻的网格点之间的网格间距的最大延伸范围。

在该方法的一个扩展方案中，在至少两个最接近的取向O＝：(α_i，β_j，γ_k)具有相对于结构元件S的当前取向OR_S相同的差异的情况下，根据预设的方法选择这些取向O＝：(α_i，β_i，γ_k)中的一个。

所提出的方法的扩展方法和由此得出的优点可以从所提出的机器人的以上实施方式类似地得出。

本发明的另一方面涉及一种机器人控制，其中，该机器人控制被设计为，在数据处理装置上执行如上所述的方法。

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，该数据处理装置被设计为，在数据处理装置上执行如上所述的方法。

本发明的另一方面涉及一种用于控制机器人的调节装置，该机器人具有可运动的、多区段的、能够借助致动器驱动的机器人结构，其中，在可运动的机器人结构上定义至少一个标出的结构元件S，其具有至少一个在该结构元件S上标出的点P_S，并且该机器人在输入模式中学习在机器人的工作空间中的点P_S的位置POS_PS和/或结构元件S的姿势，其中，用户为了使结构元件S运动而在可运动的机器人结构上施加输入力

该输入力

作为

传递到所述点P_S和/或作为力矩

传递到结构元件S。

该调节装置包括控制装置，该控制装置这样实施和设置，即，在输入模式中，基于预设的、至少部分填满工作空间的、虚拟的3D网格控制致动器，从而通过取决于点P_S在3D网格中的当前位置POS_PS的、预设的力

使结构元件S移动到3D网格的最接近的网格点上或者移动到围绕该3D网格的最接近的网格点定义的网格点体积中，其中，结构元件S的点P_S在

适用的情况下保持在该最接近的网格点上或保持在该网格点体积中；和/或，在输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制致动器，其中，3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)通过预设的角度α_i，β_j，γ_k定义或能够定义，其中，i＝1，2，...，I，j＝1，2，...J，k＝1，2，...，K，从而通过取决于结构元件S的当前取向

的、预设的力矩

使结构元件S移动到3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的最接近的离散取向，其中，结构元件S在

适用的情况下保持在该3D取向空间O的最接近的离散取向中。

所提出的调节装置的扩展方法和由此得出的优点可以从以上实施方式类似地得出。

另外，本发明还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的计算机系统协作，从而执行如上所述的方法。

本发明还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，用于当在数据处理装置上执行该程序代码时执行如上所述的方法。

最后，本发明涉及一种具有程序代码的计算机程序，用于当在数据处理装置上执行程序代码时执行如上所述的方法。为此，数据处理装置可以被设计为现有技术的已知的任何计算机系统。

附图说明

其他的优点、特征和细节可从以下描述中得出，其中，在必要时参照附图详细地描述了至少一个实施例。相同的、类似的和/或功能相同的部件具有相同的附图标记。其中：

图1为所提出的机器人的示意图。

具体实施方式

图1示出了所提出的机器人的示意图，该机器人具有可运动的、多区段的、能够借助于致动器101驱动的机器人结构102，其中，在可运动的机器人结构102上定义至少一个标出的结构元件S，其具有在该结构元件S上标出的点P_S。该机器人结构102安装在机器人主体(虚线框)上。

在此，机器人结构102是五个区段的机器人臂102，在其远端上设置有执行器S。在这种情况下，该执行器S是结构元件S。在该执行器S上定义所谓的“工具中心点”＝TCP，该工具中心点与标出的点P_S是相同的，即，P_S＝P_TCP。

该机器人这样设计和设置，以使得该机器人能够在输入模式中学习在机器人的工作空间内的TCP的位置POS_TCP和/或执行器S的姿势，其中，用户为了使执行器S运动而在机器人臂上施加输入力

该输入力作为

传递到点P_TCP和/或作为力矩

传递到执行器。

该机器人另外还包括控制装置，该控制装置实施和设置为，在输入模式中，基于预设的、至少部分填满工作空间的、空间稳定的虚拟的3D网格控制致动器101，以使得通过取决于工具中心点TCP在3D网格中的当前位置POS_TCP的、预设的力

使执行器S移动到3D网格中最接近的网格点，其中，结构元件S的点P_TCP在

适用的情况下保持在该最接近的网格点上。

另外，该控制装置实施和设置为，在输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制致动器101，其中，3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)通过预设的角度α_i，β_j，γ_k定义，其中，i＝1，2，...，I，j＝1，2，...J，k＝1，2，...，K，从而通过取决于执行器S的当前取向

的、预设的力矩

使执行器S移动到3D取向空间O＝：(α_i，β_j，γ_k)的最接近的离散取向，其中，结构元件S在

适用的情况下保持在该3D取向空间O的最接近的离散取向中。

尽管通过优选的实施例详细地进一步示出和说明了本发明，但本发明并不限于所公开的实施例，而且本领域技术人员在不脱离本发明的范围的情况下可以由此衍生出其他变型。因此，显而易见的是，存在多种变化可能性。还应该理解的是，举例说明的实施例实际上仅是示例，其不应以任何方式理解为对本发明的范围、应用可能性或配置的限制。相反，以上的描述和附图描述使本领域技术人员能够具体地实现示例性实施方式，其中，在不超出由权利要求书及其法律等同部分(例如说明书中的进一步说明)定义的保护范围情况下，本领域技术人员基于对公开的本发明构思的认知可以采用例如关于在示例性的实施方式中所提及元件的功能或布设的各种变型。

附图标记列表

101 致动器

102 可运动的、多区段的机器人结构

103 控制装置

Claims (10)

1.一种具有可运动的、多区段的、能够借助致动器(101)驱动的机器人结构(102)的机器人，其中，

-在所述可运动的机器人结构(102)上定义至少一个标出的结构元件S，所述结构元件S具有至少一个在所述结构元件S上标出的点P_S，

-所述机器人这样设计和设置，即，所述机器人在输入模式中学习在所述机器人的工作空间中的所述点P_S的位置POS_PS和/或所述结构元件S的姿势，其中，用户为了使所述结构元件S运动而在所述可运动的机器人结构上施加输入力

所述输入力

作为

传递到所述点P_S和/或作为力矩

传递到所述结构元件S，并且

-所述机器人的控制装置(103)这样实施和设置，即，

·在所述输入模式中，基于预设的、至少部分填满所述工作空间的、虚拟的3D网格控制所述致动器(101)，从而通过取决于所述点P_S在所述3D网格中的当前位置POS_PS的、预设的力

使所述结构元件S移动到所述3D网格的最接近的网格点上或者移动到围绕所述3D网格的最接近的网格点定义的网格点体积中，其中，所述结构元件S的所述点P_S在

适用的情况下保持在所述最接近的网格点上或保持在所述网格点体积中，和/或

·在所述输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制所述致动器(101)，其中，所述3D取向空间O＝:(α_i,β_j,γ_k)通过预设的角度α_i,β_j,γ_k定义，其中，i＝1,2,…,I，j＝1,2,…J，k＝1,2,…,K，从而通过取决于所述结构元件S的当前取向

的、预设的力矩

使所述结构元件S移动到所述3D取向空间O＝:(α_i,β_j,γ_k)的最接近的离散取向，其中，所述结构元件S在

适用的情况下保持在所述3D取向空间O的最接近的离散取向中。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，在所述3D网格中的所述预设的力

周期性地变化。

3.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制装置(103)这样实施和设置，即，在至少两个最接近的网格点或网格点体积与所述点P_S的当前位置POS_PS等距的情况下，根据预设的方法选择这些网格点/网格点体积中的一个作为所述最接近的网格点/网格点体积。

4.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制装置(103)这样实施和设置，即，在所述工作空间中定义虚拟的3D势场，其局部最小值与所述3D网格的网格点相同，其中，所述力

由所述3D势场的负梯度确定。

5.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述控制装置(103)这样实施和设置，即，在至少两个最接近的取向O＝:(α_i,β_j,γ_k)具有相对于所述结构元件S的当前取向

相同的差异的情况下，根据预设的方法选择这些取向O＝:(α_i,β_j,γ_k)中的一个。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人，其中，取决于所述点P_S的当前位置POS_PS的所述取向空间O＝:(α_i,β_j,γ_k)被定义为：O＝O(POS_PS)＝(α_i(POS_PS),β_j(POS_PS),γ_k(POS_PS))。

7.一种用于控制机器人的方法，所述机器人具有可运动的、多区段的、能够借助致动器(101)驱动的机器人结构(102)，其中，

-在所述可运动的机器人结构(102)上定义至少一个标出的结构元件S，所述结构元件S具有至少一个在所述结构元件S上标出的点P_S，

-所述机器人在输入模式中学习在所述机器人的工作空间中的所述点P_S的位置POS_PS和/或所述结构元件S的姿势，其中，用户为了使所述结构元件S运动而在所述可运动的机器人结构(102)施加输入力

所述输入力

作为

传递到所述点P_S和/或作为力矩

传递到所述结构元件S，并且

-控制装置(103)

·在所述输入模式中，基于预设的、至少部分填满所述工作空间的、虚拟的3D网格控制所述致动器(101)，从而通过取决于所述点P_S在所述3D网格中的当前位置POS_PS的、预设的力

使所述结构元件S移动到所述3D网格的最接近的网格点上或者移动到围绕所述3D网格的最接近的网格点定义的网格点体积中，其中，所述结构元件S的所述点P_S在

适用的情况下保持在所述最接近的网格点上或保持在所述网格点体积中，和/或

·在所述输入模式中，基于预设的、虚拟的离散3D取向空间O控制所述致动器(101)，其中，所述3D取向空间O＝:(α_i,β_j,γ_k)通过预设的角度α_i,β_j,γ_k定义，其中，i＝1,2,…,I，j＝1,2,…J，k＝1,2,…,K，从而通过取决于所述结构元件S的当前取向

的、预设的力矩

使所述结构元件S移动到所述3D取向空间O＝:(α_i,β_j,γ_k)的最接近的离散取向，其中，所述结构元件S在

适用的情况下保持在所述3D取向空间O的最接近的离散取向中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述工作空间中定义虚拟的3D势场，其局部最小值与所述3D网格的网格点相同，其中，所述力

由所述3D势场的负梯度确定。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述3D势场的所述局部最小值在围绕所述3D网格的每个网格点预设的空间区域中具有恒定的势，其中，所述空间区域具有小于两个相邻的网格点之间的网格间距的最大延伸范围。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，在至少两个最接近的取向O＝:(α_i,β_j,γ_k)具有相对于所述结构元件S的当前取向OR_S相同的差异的情况下，根据预设的方法选择这些取向O＝:(α_i,β_j,γ_k)中的一个。

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