CN112518716A - 机器人的拖动示教触发方法、装置及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机器人的拖动示教触发方法，包括：根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；当所述接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。本发明实施例所提出的拖动示教触发方法，通过电子皮肤的电容值计算其与导体之间的接近程度，当接近程度符合第一触发条件时，机器人将自动进入拖动示教模式，而当接近程度不符合第一触发条件时，机器人将自动进入位置控制模式，以避免机器人在人手与其脱离后发生坠落的状况。此外，本发明还公开一种机器人的拖动示教触发装置及机器人。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种机器人的拖动示教触发方法、装置及机器人。
背景技术
拖动示教又称手动示教，是由操作员直接通过手动拖动的方式完成对机器人的示教编程工作，而后机器人可根据外界信号触发重复执行示教轨迹的指令。
在对机器人进行拖动示教时，需先点击示教按钮，以使得机器人进入拖动示教模式。机器人在进入拖动示教模式后，再由操作员拖动机器人移动至期望的位置，而在机器人被拖动的过程中，机器人会实时记录并保存其运动位姿或运动轨迹，从而完成对于机器人的拖动示教过程。
然而，由于机器人的拖动示教模式是通过按键触发的，在完成对于机器人的拖动示教过程后，操作员容易忘记再次按下示教按钮，以使得机器人退出拖动示教模式。而在操作员忘再次按下示教按钮的情况下，若操作员的手脱离机器人，则会导致机器人发生坠落，从而对机器人造成损坏，存在安全性不足的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种机器人的拖动示教触发方法，旨在解决上述背景技术中所提出的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种机器人的拖动示教触发方法，该机器人的拖动示教触发方法包括：根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；当所述接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
其中，所述机器人上具有至少两块临近设置的电子皮肤；
当至少两块所述电子皮肤与所述导体之间的接近程度同时符合所述第一触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
其中，在所述控制机器人进入拖动示教模式之前，所述拖动示教触发方法还包括：
当判断符合所述第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
当判断符合所述第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
其中，在所述控制机器人进入拖动示教模式之前，所述拖动示教触发方法还包括：
当至少两块所述电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
当判断符合第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
其中，所述机器人的拖动示教触发方法还包括：当所述接近程度小于第一预设阈值时，判断不符合所述第一触发条件并控制所述机器人进入位置控制模式。
本发明还提出一种机器人的拖动示教触发装置，该拖动示教触发装置包括：
计算模块，用于根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
第一触发模块，用于在所述接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
其中，所述机器人上具有至少两块临近设置的电子皮肤；
所述拖动示教触发装置还包括：
第二触发模块，用于在至少两块所述电子皮肤与所述导体之间的接近程度同时符合所述第一触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
其中，所述机器人的拖动示教触发装置还包括：
第一判断模块，用于在判断符合所述第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
第三触发模块，用于在判断符合所述第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
其中，所述拖动示教触发装置还包括：
第二判断模块，用于在至少两块所述电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
第四触发模块，用于在判断符合第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
本发明进一步提出一种机器人，该机器人包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时，实现前述各实施例所记载的机器人的拖动示教触发方法的任一方法步骤。
与现有技术相比，本发明实施例的有益技术效果在于：
本发明实施例所提出的拖动示教触发方法，通过电子皮肤的电容值计算其与导体之间的接近程度，当接近程度符合第一触发条件时，机器人将自动进入拖动示教模式，而当接近程度不符合第一触发条件时，机器人将自动进入位置控制模式，以避免机器人在人手与其脱离后发生坠落的状况。
附图说明
图1为本发明机器人拖动示教触发方法第一实施例的流程图；
图2为本发明机器人的拖动示教触发方法第二实施例的流程图；
图3为本发明机器人的拖动示教触发方法第三实施例的流程图；
图4为本发明机器人的拖动示教触发方法第四实施例的流程图；
图5为本发明机器人一实施例的结构示意图；
图6为本发明机器人的拖动示教触发装置的功能模块图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种机器人的拖动示教触发方法，在一实施方式中，参见图1，该拖动示教触发方法包括：
步骤S10，根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
本实施例中，电子皮肤是设置在机器人关节臂上的一层金属铜箔，在人手靠近电子皮肤时，人手(导体)-空气(绝缘介质)-电子皮肤(导体)构成了电容器。若人手与电子皮肤距离越近，则由“金属铜箔-空气-人手”所构成的电容器的电容值越大；若人手与电子皮肤距离越远，则由“金属铜箔-空气-人手”所构成的电容器的电容值越小。
而在人手逐渐靠近电子皮肤时，由“人手-空气-电子皮肤”所构成的电容器的电容值会发生变化，根据电容值的变化，我们可以计算出人手与电子皮肤的距离。具体的，按以下公式计算人手与电子皮肤的距离：
d＝εS/4πkC
其中，ε为电介质常数，S为人手与电子皮肤的正对面积，k为静电力常数，C为电容值，d为所述人手与电子皮肤的距离。
由于人手与电子皮肤之间的正对面积S不可测，因此，我们根据经验将其定义为一个常数。在已知电介质常数ε、人手与电子皮肤之间的正对面积S以及静电力常数k的情况下，再结合实时接收到的电容值数据，便可根据上述计算公式计算得到人手与电子皮肤之间的距离。
步骤S20，当接近程度大于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
本实施例中，通过电子皮肤所计算得到的接近程度即为电子皮肤与人手之间的距离值，而通过电子皮肤很难判断出人手与机器人的距离是否为零，因此，通常会将0.1mm内的距离都判断为人手与机器人产生接触。
电子皮肤作为机器人拖动示教模式的触发装置，仅在用户的手与电子皮肤接触后，才会产生控制机器人进入拖动示教模式的信号，也即当用户需要对机器人进行拖动示教时，需手握电子皮肤所在部位，以使得电子皮肤产生触发拖动示教模式的控制信号。
在一实施例中，参见图2，本发明所提出的机器人的拖动示教触发方法还包括：
步骤S30，当至少两块电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，控制机器人进入拖动示教模式。
本实施例中，为防止拖动示教模式的误触发操作，在机器人的关节臂上设置有至少两块电子皮肤，至少两块电子皮肤在机器人的关节臂的周向面上呈相邻布置，只有当人手同时握持住多块电子皮肤所在区域时，才会触发机器人的拖动示教模式。如此，用户则可根据自身的意图，选择握持机器人的部分区域，或者同时握持多块电子皮肤所在区域，从而达到避免出现机器人的拖动示教模式的误触发操作。
具体的，在人手逐渐靠近电子皮肤的过程中，根据多块电子皮肤监测到的数据，可实时监测人手与各电子皮肤之间的距离。根据人手与各电子皮肤之间的距离，可分别判断出人手与各电子皮肤是否产生接触，而只有在人手分别与各电子皮肤都产生接触时，才会触发机器人的拖动示教模式，反之，在人手与各电子皮肤中的任一电子皮肤未产生接触的情况下，不会触发机器人的拖动示教模式，而是保持当前所处的位置控制模式，从而避免机器人的拖动示教模式的误触发。
其中，位置控制模式是指机器人启动后，在未接收到任何控制指令时，其将处于待机模式，而在待机模式下，机器人会有重力补偿和摩擦力补偿，以保证机器人不会向下坠落或者保证各关节臂之间不会发生相对转动，此时的机器人也不会被外力拖动或干扰。
在另一实施例中，参见图3，本发明所提出的机器人的拖动示教触发方法还包括：
步骤S40，当判断符合第一触发条件时，判断符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
步骤S50，当判断符合所述第二触发条件时，控制机器人进入拖动示教模式。
在人手握持住机器人时，可能并非是要执行拖动示教的操作，而仅仅只是触摸下机器人，但在此种情况下，机器人暂无法对用户的动作意图进行判断。因此，在判断人手与机器人接触后，便会控制机器人进入拖动示教模式，从而出现拖动示教模式的误触发操作。为此，本发明实施例通过事先设定人手的握持时间(也即符合第一触发条件的持续时间)，以根据人手握持机器人的时间长短来判断用户的意图。
具体的，当人手握持住机器人时，机器人开始对人手握持机器人的握持时间进行记录，若人手的握持时间大于预设的握持时间，则可作出人手的握持动作是为了触发机器人的拖动示教模式的判断；反之，若人手的握持时间小于或等于预设的握持时间，则可作出人手的握持动作不是为了触发机器人的拖动示教模式的判断。也就是说，本发明实施例通过事先设定一个握持时间，以供机器人根据设定的握持时间和实际握持的时间，对用户的握持动作的意图进行主观判断，避免出现拖动示教模式的误触发操作。
进一步的，为防止出现拖动示教模式的误触发操作，除通过事先设定的握持时间对用户的动作意图进行判断外，还可通过语音交互的方式进行确认。具体的，在人手握持住机器人后，机器人主动向用户发出“是否执行拖动示教操作”的语音提示，若接收到用户的肯定回答，则再控制机器人进入拖动示教模式；若接收到用户的否定回答，则控制机器人保持当前的位置控制模式。
在又一实施例中，参见图4，本发明所提出的机器人的拖动示教触发方法还包括：
步骤S60，当至少两块电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，判断符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
步骤S70，当判断符合第二触发条件时，控制机器人进入拖动示教模式。
本实施例中，为防止拖动示教模式的误触发操作，在机器人的关节臂上设置有至少两块电子皮肤，至少两块电子皮肤在机器人的关节臂的周向面上呈相邻布置，只有当人手同时握持住多块电子皮肤所在区域时，才会触发机器人的拖动示教模式。如此，用户则可根据自身的意图，选择握持机器人的部分区域，或者同时握持多块电子皮肤所在区域，从而达到避免出现机器人的拖动示教模式的误触发操作。
具体的，在人手逐渐靠近电子皮肤的过程中，根据多块电子皮肤监测到的数据，可实时监测人手与各电子皮肤之间的距离。根据人手与各电子皮肤之间的距离，可分别判断出人手与各电子皮肤是否产生接触，而只有在人手分别与各电子皮肤都产生接触时，才会触发机器人的拖动示教模式，反之，在人手与各电子皮肤中的任一电子皮肤未产生接触的情况下，不会触发机器人的拖动示教模式，而是保持当前所处的位置控制模式，从而避免机器人的拖动示教模式的误触发。
而在人手握持住机器人时，可能并非是要执行拖动示教的操作，而仅仅只是触摸下机器人，但在此种情况下，机器人暂无法对用户的动作意图进行判断。因此，在判断人手与机器人接触后，便会控制机器人进入拖动示教模式，从而出现拖动示教模式的误触发操作。为此，本发明实施例通过事先设定人手的握持时间(也即符合第一触发条件的持续时间)，以根据人手握持机器人的时间长短来判断用户的意图。
具体的，当人手握持住机器人时，机器人开始对人手握持机器人的握持时间进行记录，若人手的握持时间大于预设的握持时间，则可作出人手的握持动作是为了触发机器人的拖动示教模式的判断；反之，若人手的握持时间小于或等于预设的握持时间，则可作出人手的握持动作不是为了触发机器人的拖动示教模式的判断。也就是说，本发明实施例通过事先设定一个握持时间，以供机器人根据设定的握持时间和实际握持的时间，对用户的握持动作的意图进行主观判断，避免出现拖动示教模式的误触发操作。
本实施例通过设定“至少两块电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件”以及“第一触发条件的持续时间符合第二触发条件”，以确保在实际操作中不会出现对于拖动示教模式的误触发。
本发明还提出一种机器人的拖动示教控制装置，参见图6，该拖动示教控制装置包括：
计算模块10，用于根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
第一触发模块20，用于在接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
在一实施例中，参见图6，本发明所提出的拖动示教触发装置还包括：
第二触发模块30，用于在至少两块电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，控制机器人进入拖动示教模式。
在另一实施例中，参见图6，本发明所提出的拖动示教触发装置还包括：
第一判断模块40，用于在判断符合第一触发条件时，判断符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
第三触发模块50，用于在判断符合第二触发条件时，控制机器人进入拖动示教模式。
在又一实施例中，参见图6，本发明所提出的拖动示教触发装置还包括：
第二判断模块60，用于在至少两块所述电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
第四触发模块70，用于在判断符合第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
本发明进一步提出一种机器人，该机器人包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时，实现前述各实施例所记载的拖动示教触发方法，该拖动示教触发方法至少包括以下方法步骤：
步骤S10，根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
步骤S20，当接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
本发明实施例所提出的机器人应用了前述实施例所记载的机器人的拖动示教控制方法，通过关节臂上设置的电子皮肤对其与人手之间的距离进行监测，再由机器人的控制器根据人手与电子皮肤之间的距离判断人手是否与电子皮肤接触，也即人手是否握持在机器人的关节臂上。在人手握持住机器人的关节臂后，机器人会自动进入拖动示教模式，以在外力带动下沿着指定方向运动。在完成对于机器人的拖动示教后，人手会与机器人脱离，在此脱离过程中，人手与机器人的距离发生变化，此距离变化会通过电子皮肤向机器人的控制器反馈，机器人在接收到此反馈信息后，控制机器人进入位置控制模式。在位置控制模式下，机器人不会受到外力的干扰，也即机器人此时是固定在某个位置不动的。
作为优选实施例，参见图5，本发明所提出的机器人的关节臂上设有两块相邻的电子皮肤2，两块相邻的电子皮肤2在关节臂1的周向面上分布，且两块电子皮肤2位于同一高度上。通过设置两块相邻的电子皮肤2，使得用户仅在同时握持住两块电子皮肤2时，机器人才会进入拖动示教模式，以防止拖动示教模式的误触发操作。若用户仅是握持其中一块电子皮肤2，则机器人可以认为用户的意图不是对其进行拖动示教，我们通过设置两块电子皮肤2，并且需要用户同时握持住两块电子皮肤2才能触发机器人的拖动示教模式，这种触发机制可有效避免拖动示教模式的误触发。
本发明还提出一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现前述各实施例记载的机器人的拖动示教触发方法，该拖动示教触发方法至少包括以下步骤：
步骤S10，根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
步骤S20，当接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种机器人的拖动示教触发方法，其特征在于，包括：
根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
当所述接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
2.根据权利要求1所述的拖动示教触发方法，其特征在于，
所述机器人上具有至少两块临近设置的电子皮肤；
当至少两块所述电子皮肤与所述导体之间的接近程度同时符合所述第一触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
3.根据权利要求1所述的拖动示教触发方法，其特征在于，在所述控制机器人进入拖动示教模式之前，所述拖动示教触发方法还包括：
当判断符合所述第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
当判断符合所述第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
4.根据权利要求2所述的拖动示教触发方法，其特征在于，在所述控制机器人进入拖动示教模式之前，所述拖动示教触发方法还包括：
当至少两块所述电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
当判断符合第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
5.根据权利要求1所述的拖动示教触发方法，其特征在于，还包括：
当所述接近程度大于或等于第一预设阈值时，判断不符合所述第一触发条件并控制所述机器人进入位置控制模式。
6.一种机器人的拖动示教触发装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于根据电子皮肤的电容值计算电子皮肤与导体之间的接近程度；
第一触发模块，用于在所述接近程度小于第一预设阈值时，判断符合第一触发条件并控制机器人进入拖动示教模式。
7.根据权利要求6所述的拖动示教触发装置，其特征在于，
所述机器人上具有至少两块临近设置的电子皮肤；
所述拖动示教触发装置还包括：
第二触发模块，用于在至少两块所述电子皮肤与所述导体之间的接近程度同时符合所述第一触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
8.根据权利要求6所述的拖动示教触发装置，其特征在于，还包括：
第一判断模块，用于在判断符合所述第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
第三触发模块，用于在判断符合所述第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
9.根据权利要求7所述的拖动示教触发装置，其特征在于，还包括：
第二判断模块，用于在至少两块所述电子皮肤与导体之间的接近程度同时符合第一触发条件时，判断所述符合第一触发条件的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若大于或等于第二预设阈值，判断符合第二触发条件；
第四触发模块，用于在判断符合第二触发条件时，控制所述机器人进入拖动示教模式。
10.一种机器人，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现权利要求1-5任一项所述的拖动示教触发方法。
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