CN116096533A - 用于调整机器人系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于调整机器人系统的方法、装置、系统和计算机可读介质。在一种方法中，从机器人系统的传感器收集由机器人系统(100)在机器人系统(100)以预定速度和预定精度移动期间处理的目标(150)的感测的位置(310)。在移动期间，从机器人系统(100)的控制器(110)收集机器人系统(100)的机器人位置(320)。基于机器人位置(320)和感测位置(310)获取机器人位置估(322)计，机器人位置估计(322)与由传感器(140)引起的机器人系统(100)的传感器延迟相关联。基于感测位置(310)和机器人位置估计(322)来确定传感器延迟。此外，本公开的实施例提供了用于调整机器人系统(100)的装置、系统和计算机可读介质。在这样的实施例中，可以以精确和有效的方式检测时间延迟。

Description

用于调整机器人系统的方法和装置

技术领域

本公开的示例性实施例，一般涉及机器人系统；更具体地，涉及用于调整机器人系统的方法、装置、系统和计算机可读介质使得机器人系统可以以更有效的方式运行。

背景技术

随着计算机和自动控制的发展，机器人系统在制造业中被广泛用于处理各种类型的物体。例如，可以在机器人系统的端臂处装备用于切割、抓取和其它操作的工具。视觉引导的运动提供了自动化中的重要技术方案，这提高了机器人系统的灵活性和准确性。然而，为了在机器人系统中实现高性能控制器，工程师需要花费大量时间和精力来调整控制参数(例如时间延迟和其它参数)。特别地，与机器人系统的高速移动相比，一些机器人系统中的视觉处理相对较慢，并且低反馈频率使得机器人系统不能实现高效率。

已经提出了几种用于调整机器人系统的技术方案。然而，这些技术方案需要关于机器人系统中的控制参数的丰富知识，并且没有经验的工程师难以独立地调整机器人系统。因此，期望提出用于调整机器人系统的更自动的方式。

发明内容

本公开的示例性实施例提供了用于调整机器人系统的技术方案。

根据第一方面，本公开的示例性实施例提供了一种用于调整机器人系统的方法。方法包括：从机器人系统的传感器收集由机器人系统在机器人系统以预定速度和预定精度移动期间处理的目标的感测位置；从机器人系统的控制器收集机器人系统在移动期间的机器人位置；基于机器人位置和感测位置获取目标位置估计，目标位置估计与由传感器引起的机器人系统的传感器延迟相关联；以及基于目标位置估计来确定传感器延迟。在这样的实施例中，不需要工程师具有关于控制参数的丰富知识，并且需要做的唯一事情是输入机器人系统运行的预定速度和精度。作为用于控制机器人系统的重要参数，传感器延迟可以通过实施本公开的方法而无需任何人工劳动来自动确定。

在一些实施方式中，获取目标位置估计包括：基于对机器人位置的回归操作来确定机器人位置估计；以及基于在移动期间的多个时间点处的机器人位置估计与感测位置之间的几何关系来获取目标位置估计。在这样的实施例中，确定传感器延迟的问题被转换为求解目标位置公式，因此可以以简单和有效的方式确定传感器延迟。

在一些实施例中，确定传感器延迟包括：基于目标的目标位置和目标位置估计生成目标位置公式；以及通过求解目标位置公式来确定传感器延迟，使得所确定的传感器延迟最小化目标位置公式。由于上述差异取决于在传感器延迟内移动的距离，对于这些实施例，可以通过以有效的方式最小化差异来确定传感器延迟。

在一些实施方案中，方法还包括：基于传感器延迟和在给定时间点的感测位置来确定目标在给定时间点处的经校正目标位置。在这样的实施例中，所确定的传感器延迟可以用于在将来的时间点校正目标位置，以便补偿由传感器延迟引起的目标位置中的误差。

在一些实施方案中，方法还包括：获取用于在多个时间点控制机器人系统的速度命令；以及基于速度命令和机器人位置确定由控制器引起的机器人延迟。由于机器人延迟影响机器人系统的精度，在这样的实施例中，可以确定机器人延迟以便进一步校正机器人系统的运动。

在一些实施例中，获取速度命令包括：相对于多个时间点中的一个时间点，标识机器人系统在时间点处的位置误差；以及基于位置误差与准确度的比较来获取速度命令中的速度命令。速度命令是用于控制机器人系统的重要参数。在这样的实施例中，可以基于比较操作通过简单有效的方式来确定速度命令。

在一些实施例中，标识定位误差包括：基于时间点的目标位置估计和机器人位置估计来标识位置误差。在这样的实施例中，可以使用在每个时间点所估计的目标位置和机器人位置来确定位置误差，因此可以以精细粒度来确定位置误差。

在一些实施例中，确定机器人延迟包括：基于机器人延迟、多个时间点的机器人位置和速度命令之间的几何关系生成机器人位置公式；以及通过求解机器人位置公式来确定机器人延迟，使得所确定的机器人延迟最小化机器人位置公式。在这样的实施例中，机器人延迟的确定被转换成求解机器人位置公式的问题，并且因此可以以简单而有效的方式确定机器人延迟。

在一些实施方案中，方法还包括：通过利用机器人延迟和在给定时间点的速度命令更新在给定时间点的机器人系统的机器人位置，确定在给定时间点的机器人系统的校正机器人位置。在这样的实施例中，所确定的机器人延迟可以用于在将来的时间点校正机器人位置，以便补偿由机器人延迟引起的机器人位置的误差。

在一些实施方案中，方法还包括：基于传感器延迟和机器人延迟来确定用于控制机器人系统的参数，参数包括以下中的任一项：机器人系统的缓冲器长度、用于控制速度命令的强度以及机器人系统的死区。传感器延迟和机器人延迟显着地影响控制机器人系统的精度。在这样的实施例中，可以基于传感器延迟和机器人延迟来确定更多的控制参数，以便确保机器人系统可以以准确和有效的方式运行。

根据第二方面，本公开的示例性实施例提供了一种用于调整机器人系统的装置。装置包括：感测位置收集单元，被配置为从机器人系统的传感器收集在机器人系统以预定速度和预定精度移动期间由机器人系统处理的目标的感测位置；机器人位置采集单元，被配置为从机器人系统的控制器采集机器人系统在移动期间的机器人位置；获取单元，被配置用于基于机器人位置和感测位置获取目标位置估计，目标位置估计与由传感器引起的机器人系统的传感器延迟相关联；以及确定单元，被配置用于基于目标位置估计来确定传感器延迟。

在一些实施例中，机器人位置估计单元，被配置用于基于对机器人位置的回归操作来确定机器人位置估计；以及目标位置估计单元，目标位置估计单元被配置为基于在移动期间的多个时间点的机器人位置估计与感测位置之间的几何关系来获取目标位置估计。

在一些实施例中，确定单元包括：生成单元，被配置为基于目标的目标位置和目标位置估计生成目标位置公式；以及传感器延迟确定单元，被配置为通过求解目标位置公式来确定传感器延迟，使得所确定的传感器延迟最小化目标位置公式。

在一些实施例中，设备还包括：目标位置确定单元，被配置为基于传感器延迟和在给定时间点的感测位置来确定目标在给定时间点的校正目标位置。

在一些实施例中，设备还包括：命令获取单元，被配置为获取用于在多个时间点控制机器人系统的速度命令；以及机器人延迟确定单元，被配置为基于速度命令和机器人位置来确定由控制器引起的机器人延迟。

在一些实施方式中，命令获取单元包括：标识单元，被配置用于标识机器人系统在时间点相对于多个时间点中的时间点的位置误差；以及速度命令获取单元，被配置为基于位置误差与准确度的比较来获取速度命令中的速度命令。

在一些实施例中，标识单元包括：误差标识单元，被配置为基于在时间点的目标位置估计和机器人位置估计来标识位置误差。

在一些实施方式中，机器人延迟确定单元包括：机器人位置公式生成单元，被配置为基于在多个时间点的机器人延迟，机器人位置和速度命令之间的几何关系来生成机器人位置公式；以及求解单元，被配置为通过求解机器人位置公式来确定机器人延迟，使得所确定的机器人延迟最小化机器人位置公式。

在一些实施例中，设备还包括：机器人位置确定单元，被配置为通过利用机器人延迟和在给定时间点的速度命令更新在给定时间点的机器人系统的机器人位置，来确定在给定时间点的机器人系统的校正机器人位置。

在一些实施例中，设备还包括：参数确定单元，被配置为用于基于传感器延迟和机器人延迟来确定用于控制机器人系统的参数，参数包括以下中的任一项：机器人系统的缓冲器长度、用于控制速度命令的强度以及机器人系统的死区。

根据第三方面，本公开的示范性实施例提供了一种用于调整机器人系统的系统。系统包括：被耦合到计算机可读存储器单元的计算机处理器，存储器单元包括当由计算机处理器执行时实现用于调整机器人系统的方法的指令。

根据第四方面，本公开的示例性实施例提供了一种其上存储有指令的计算机可读介质，当在至少一个处理器上执行指令时，指令使至少一个处理器执行用于调整机器人系统的方法。

附图说明

图1示出了其中可以实现本公开的实施例的机器人系统的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的机器人系统的运动中的位置的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的过程的示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的方法的流程图；

图5A示出了根据本公开的实施例的用于确定机器人位置估计的过程的示意图；

图5B示出了根据本公开的实施例的用于确定目标位置估计的过程的示意图；

图6示出了根据本公开的实施例的在机器人系统中确定由机器人延迟引起的误差的示意图；

图7示出了根据本公开的实施例的目标位置估计、机器人位置估计和感测位置之间的关系的示意图；

图8示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的装置的示意图；以及

图9示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的系统的示意图。

在整个附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考附图中示出的几个示例实施例来描述本公开的原理。尽管在附图中示出了本公开的示例性实施例，但是应当理解，描述这些实施例仅是为了便于本领域技术人员更好地理解并由此实现本公开，而不是以任何方式限制本公开的范围。

为了描述的目的，将参考图1来提供对本公开的环境的一般性描述。图1示出了其中可以实现本公开的实施例的机器人系统100的示意图。在图1中，机器人系统100可以包括至少一个臂120、122、……和124，其中臂120经由关节连接到机器人系统100的基部，并且臂122经由关节被连接到臂120。端臂124的尖端可以配备有用于处理目标150(例如要由机器人系统100成型的原材料)的工具130。在此，工具130可以包括例如用于将靶150成型为期望形状的切割工具。

机器人系统100可以包括用于控制机器人系统100中的部件的控制器110。此外，机器人系统100可以包括用于各种目的的一个或多个传感器140。例如，视觉传感器可以装备在端臂处，用于感测目标150的位置。感测的位置可以返回到机器人系统100，用于引导机器人系统100的运动。

特定的校准过程可以被最先运行以标识机器人系统100的基本参数。然后，调整过程可以被运行以基于在校准过程中标识的基本参数来确定另外的控制参数。然而，控制参数涉及机器人系统100的各个方面，并且对于没有控制背景知识的工程师来说，将这些参数设置为期望值是困难的。

在机器人系统100中，传感器延迟是重要的参数，并且是在调整过程中配置其它参数的基础。将参照图2来简要描述机器人系统100中的传感器延迟。图2示出了根据本公开的实施例的机器人系统的运动中的位置的示意图200。在图2中，当机器人系统100的端臂沿方向260移动时，传感器140可以收集目标150的图像。在一个时间点，当机器人位置在位置210时，传感器140可以收集目标150的图像。在此，机器人位置可以指端臂或工具130在端臂处的位置。

由于图像处理花费一段时间并且机器人系统100以高速移动，在图像处理期间，机器人位置可以从位置210移动到位置220。因此，当传感器140收集图像时，机器人系统100的反馈可能不正确地指示机器人位置到达位置220。在此，由图像指示的目标150的感测位置可以示出传感器140和目标150之间的距离由图2中的距离252标记。此时，如果机器人位置220和感测位置被直接用于确定目标位置，则目标将被估计为在位置240而不是真实目标位置230。进而，在实际目标位置230和估计目标位置240之间将存在估计误差254。

在此，传感器延迟与传感器140收集图像的时间点和机器人系统100提供反馈的时间点之间的时间差有关。由于估计误差254极大地影响确定实际目标位置的精度，所以应当确定和补偿传感器延迟。

为了至少部分地解决上述的和其他的潜在问题，根据本公开的实施例提供了一种用于调整机器人系统的新方法。通常，根据本公开的实施例，工程师仅需要输入用于触发机器人系统100的预定速度和预定精度。此外，可以以自动方式确定参数，而无需工程师知道每个参数。

将参考图3来简要描述本公开，其中图3示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的过程300的示意图。在图3中，机器人系统100被触发以预定速度和精度运行。在机器人系统100的移动期间，在移动期间的各个时间点分别从传感器140和控制器110收集目标150的感测位置310和机器人位置320。由于传感器140可以引起传感器延迟，所以可以基于机器人位置320获取与传感器延迟340相关联的机器人位置估计322。然后，可以基于感测的位置310和机器人位置估计322来确定目标位置估计330。此外，基于目标位置估计330来确定传感器延迟340。

在这样的实施例中，不需要工程师具有关于控制参数的丰富知识，并且工程师仅需要将机器人系统被配置为预定的速度和精度。与用于以手动方式调整机器人系统100的传统技术方案相比，本公开中的自动调整过程不需要工程师具有丰富的背景知识，从而使工程师免于繁重的人工劳动。

图4示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的方法400的流程图。在方框410，在机器人系统100以预定速度和预定精度移动期间，从传感器140收集由机器人系统100处理的目标150的感测位置310。当机器人系统100以不同的速度和精度运行时，它表现出不同的误差，机器人系统100运行得越快，产生的误差越大。因此，工程师可以在调整过程之前输入期望的速度和精度。然后，可以用输入的速度和精度触发机器人系统100，然后开始调整过程。

在机器人系统100的移动期间，传感器140可以根据传感器140的收集频率在各个时间点收集感测位置310，并且每个感测位置310可以用与收集感测位置的时间点相关联的时间戳来标记。在方框420，当反馈来自控制器110时，在移动期间收集机器人系统100的机器人位置310。在此，机器人位置310中的每一个对应于一个感测位置，并且机器人位置还打上移动期间的时间点的时间戳。

在方框430，基于机器人位置310和感测位置320获取目标位置估计330。在此，目标机器人位置估计330与由传感器140引起的机器人系统100的传感器延迟340相关联。图5A示出了根据本公开的实施例的用于确定机器人位置估计322的过程500A的示意图。在图5A中，具有时间戳的机器人位置320可以用于确定机器人位置估计322。例如，可以将多个时间点的位置存储到缓冲器510中，然后输入到回归器520中。

在图5A中，水平轴表示时间，垂直轴表示机器人系统100在移动期间的位置。基于回归操作，回归量520可以生成用于表示时间点和机器人位置估计322之间的关系的多项式530，然后输出机器人位置估计322。机器人位置估计322取决于给定时间点的机器人位置和传感器延迟。在此，机器人位置估计322与传感器延迟相关联，其中传感器延迟被认为是未知参数并且将在将来的步骤中被确定。

图5B示出了根据本公开的实施例的用于确定目标位置估计330的过程500B的示意图。在图5B中，感测的位置310和机器人位置估计322被输入到缓冲器540中，用于由回归器550进行回归操作。在机器人系统100中，传感器140可以涉及两种类型。如果传感器140直接测量目标150的位置，则感测到的位置310可以直接输入到回归量器540中以确定机器人位置估计322。如果传感器140测量目标150的增量值，则感测的位置310可以与用于目标150的位置的机器人位置320融合。然后，融合位置被输入到回归量540中，用于确定目标位置估计330。然后，可以确定目标位置估计330。例如，可以确定线562，线562与最初确定的多项式530相比，是更精确的并且可以反映目标150的真实位置。

在一些实施例中，目标位置估计330可以基于机器人位置估计322和在移动期间的多个时间点的感测位置310之间的几何关系来确定。具体地，在一些实施例中，几何关系可以由以下公式1表示。

pos_目标估计(t)＝pos_{机器人估计}(t-t_{传感器延迟})+α_传感器pos_传感器(t)    公式1

其中t表示在机器人系统的移动期间的时间点，pos_目标传达(t)表示在时间点t的目标位置估计，t_{传感器延迟}表示传感器延迟，pos_{机器人估计}(t-t_{传感器延迟})表示在时间点的机器人位置估计(其由回归量520输出)，pos_传感器(t)表示在时间点t的感测位置，并且α_传感器表示用于传感器的缩放因子。

前面的段落已经描述了目标位置估计330的确定。参考图4来确定传感器延迟340。在框440，基于目标位置估计330来确定传感器延迟340。在一些实施例中，可以基于目标150的目标位置和目标位置估计330生成目标位置公式。

利用公式1中的上述几何关系，可以基于多个时间点的目标位置和目标位置估计之间的差来生成目标位置公式。如上，差异涉及由传感器延迟340引起的距离，对于这些实施例，可以通过以有效方式最小化差异来确定传感器延迟340。具体地，目标位置公式可以根据如下公式2生成。

当将式1组合成式2时，可以获取以下式2.1。

其中，pos_目标表示目标的目标位置，n表示移动期间的时间点的数量，t_i表示移动期间的第i^th个时间点，并且其他参数具有与公式1中的那些相同的含义。公式2.1包括3个未知参数：pos_目标、t_{传感器延迟}和α_传感器，同时其他参数可以从上述公开内容确定。

在一些实施例中，可以求解以上公式2.1，以便在最小化公式2的约束下确定未知参数。在本公开中，未知传感器延迟340可以基于到目前为止已经提出的或将来将开发的方法来确定，并且在下文中省略了用于求解公式2.1的细节。在这样的实施例中，传感器延迟340的确定被转换为求解目标位置公式，因此可以以简单和有效的方式确定传感器延迟340。在一些实施例中，方法400可以在机器人系统100运行时实现，使得传感器延迟340的精度可以逐渐提高。

已知传感器延迟340是影响目标位置估计的精度的重要因素，因此所确定的传感器延迟340可以用于在给定时间点校正目标150的目标位置。具体地，可以基于传感器延迟340和在给定时间点的感测位置来确定在给定时间点的目标的校正目标位置。例如，可以如下确定在时间点t_k的目标位置：

pos_目标估计(t_k)＝pos_{机器人估计}(t_k-t_{传感器延迟})+α_传感器pos_传感器(t_k)    公式3

其中t_k表示机器人系统移动期间的时间点，pos_目标估计(t_k)表示在时间点t_k的校正目标位置，t_{传感器延迟}表示根据本公开确定的传感器延迟，pos_{机哭人估计}(t_k-t_{传感器延迟})表示在时间点(t_k-t_{传感器延迟})的机器人位置估计，pos_传感器(t_k)表示在时间点t_k的感测位置，以及α_传感器表示传感器140的缩放因子。在这样的实施例中，传感器延迟340可以用于校正将来时间点的目标位置，以便补偿由传感器延迟340引起的目标位置估计中的误差。

前面的段落已经描述了传感器延迟340的确定。在调整过程中，诸如机器人延迟的其它参数也影响机器人系统100的移动精度，因此需要确定机器人延迟以进一步改善机器人系统100的性能。在机器人系统100中，控制器110基于机器人系统100的当前状态生成用于控制机器人系统100的进一步移动的速度命令。然而，由于控制器110处理数据的时间成本而导致机器人延迟，因此在机器人位置中可以能发生错误。

在一些实施例中，可以确定用于控制机器人系统100的速度命令。在此，速度命令在不同的时间点变化，因此可以在移动期间的多个时间点之一确定速度命令。应当理解，速度命令旨在调整机器人系统100的速度，使得机器人系统100可以根据预定精度到达目标150的位置。

通常，机器人系统100可以朝向目标150移动，并且用于调整速度的规则可以包括：如果臂在一个时间点没有到达所希望的位置，则可以增加速度；如果臂在时间点到达期望位置，则速度可以不改变；并且如果臂在时间点超过期望位置，则可以降低速度。此外，当考虑精度时，期望位置可以变成由精度和期望位置限定的期望范围。可以在移动期间的每个时间点标识机器人系统的位置误差。具体地，可以根据如下公式4基于时间点处的位置估计和机器人位置估计来标识位置误差。

pos_误差(t)＝pos_目标估计(t)-pos_{机器人估计}(t)    公式4

其中pos_误差(t)表示机器人系统在移动期间的时间点t的位置误差，pos_目标估计(t)表示目标位置估计，并且pos_{机器人估计}(t)表示机器人位置估计。在这样的实施例中，可以在移动期间的每个时间点确定位置误差，因此可以以精细粒度确定位置误差。

根据上述规则，可以基于位置误差与基于上述规则的精度的比较来确定每个时间点的速度命令。具体地，公式5可以用于确定速度命令。

其中vel_命令(t)表示在时间点t的速度命令，K_p表示用于控制机器人系统100的强度，pos_误差(t)表示机器人系统在时间点t的位置误差，并且精度表示预定精度。速度命令是用于控制机器人系统的重要参数。在这样的实施例中，可以基于比较操作通过简单有效的方式来确定速度命令。

在一些实施例中，可以基于速度命令和机器人位置320来确定由控制器110引起的机器人延迟。由于机器人延迟影响机器人系统100的精度，在这样的实施例中，可以有效地确定机器人延迟，以便进一步校正机器人系统100的运动。

在一些实施例中，为了确定机器人延迟，可以基于多个时间点处的机器人延迟，机器人位置和速度命令之间的几何关系来生成机器人位置公式。具体地，公式6可以用于生成机器人位置公式。

其中pos_机器人(t_i)表示在时间点t_i的机器人位置，t_{机器人延迟}表示机器人系统的机器人延迟(其是未知参数)，vel_命令(t)表示速度命令，以及α和β表示机器人位置和机器人位置估计之间的差异。公式6包括3个未知参数：vel_命令(t)、α和β。通过在最小化上述公式的约束下求解上述公式6，可以确定机器人延迟。在这样的实施例中，机器人延迟的确定被转换为求解机器人位置，因此可以以简单和有效的方式确定机器人延迟。

在一些实施例中，可以通过利用在给定时间点的机器人延迟和速度命令更新在给定时间点的机器人系统100的机器人位置来确定在给定时间点的机器人系统100的校正机器人位置。在这样的实施例中，所确定的机器人延迟可以用于在将来的时间点校正机器人位置，以便补偿由机器人延迟引起的机器人位置的误差。

已知机器人延迟是影响机器人位置估计的精度的重要因素，因此所确定的机器人延迟可以用于在给定时间点校正机器人位置。具体地，可以基于机器人延迟和在给定时间点的机器人位置来确定给定时间点的校正机器人位置。例如，可以如下确定在时间点t_k的机器人位置：

其中t_k表示机器人系统移动期间的时间点，pos_{机器人估计}(t_k)表示在时间点t_k的校正的机器人位置，t_{机器人延迟}表示根据上述段落确定的机器人延迟，以及vel_命令(t)表示在时间点t的速度命令。

关于公式7的细节将参考图6。图6示出了根据本公开的实施例的确定由机器人系统100中的机器人延迟引起的误差的示意图600。图6中的横轴表示时间，纵轴表示速度指令。如图所示，速度命令由曲线610表示，时间点622表示时间点，时间点620表示与机器人延迟630相关的时间点t_k。在机器人系统100的移动期间，臂可以向前移动并覆盖通过

所计算的距离。因此，可以根据在时间点t_k的机器人位置和在机器人延迟期间移动的距离的和来确定在时间点t_k的机器人位置估计。在这样的实施例中，可以以更精确和有效的方式确定在时间点t_k的真实机器人位置，从而可以以更高的精度控制机器人系统100的运动。

图7示出了根据本公开的实施例的目标位置估计，机器人位置估计和感测位置之间的关系700的示意图。水平轴表示机器人系统100移动期间的时间，垂直轴表示移动期间获取的各种位置。曲线710表示目标150的感测位置，曲线720表示根据本公开确定的机器人位置估计。目标位置基于感测到的位置和机器人位置估计的总和，并且根据本公开确定的目标位置估计示出直线并且在移动期间保持不变，这与目标150位于固定位置的事实一致。与目标位置估计变化的传统技术方案相比，本公开可以提供用于确定真实目标位置的更精确的方式。

在一些实施例中，可以在调整过程期间基于传感器延迟和机器人延迟来确定更多的参数。例如，可以确定用于回归过程的机器人系统100的缓冲器长度。可替换地和/或附加地，可以确定用于控制速度命令的强度和机器人系统的死区。在这些实施例中，可以根据将来已经提出或将要开发的任何方法，基于传感器延迟和机器人延迟来确定上述参数，并且在下文中省略确定的细节。已知传感器延迟和机器人延迟显著地影响控制机器人系统100的精度。在这样的实施例中，在调整过程中可以确定更多的控制参数使得确保机器人系统100可以以准确而有效的方式运行。

利用本公开，不需要工程师具有关于在调整过程期间控制参数的丰富知识。相反，工程师只需要输入期望的运行速度和精度，然后按下按钮以触发自动调整过程。因此，不再需要知识背景，并且可以以简单和有效的方式控制机器人系统100。此外，由时间延迟引起的误差被补偿，因此机器人系统100可以以更高的速度有效地移动。

前面的段落已经提供了方法400的详细步骤，在本公开的其他实施例中，方法400可以由设备来实现。图8示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的装置800的示意图。装置800包括：感测位置收集单元810，被配置为从机器人系统的传感器收集在机器人系统以预定速度和预定精度移动期间由机器人系统处理的目标的感测位置；机器人位置收集单元820，被配置为在移动期间从机器人系统的控制器收集机器人系统的机器人位置；获取单元830，被配置用于基于机器人位置和感测位置获取目标位置估计，目标位置估计与由传感器引起的机器人系统的传感器延迟相关联；以及确定单元840，被配置用于基于目标位置估计来确定传感器延迟。

在一些实施例中，获取单元830包括：机器人位置估计单元，被配置为基于机器人位置的回归操作确定机器人位置估计；以及目标位置估计单元，被配置为基于机器人位置估计与在移动期间的多个时间点的感测位置之间的几何关系来获取目标位置估计。

在一些实施例中，确定单元840包括：生成单元，被配置为基于目标的目标位置和目标位置估计生成目标位置公式；以及传感器延迟确定单元，被配置为通过求解目标位置公式来确定传感器延迟，使得所确定的传感器延迟最小化目标位置公式。

在一些实施例中，装置800还包括：目标位置确定单元，被配置为基于传感器延迟和在给定时间点的感测位置来确定目标在给定时间点的校正目标位置。

在一些实施例中，装置800还包括：命令获取单元，被配置为获取用于在多个时间点控制机器人系统的速度命令；以及机器人延迟确定单元，被配置为基于速度命令和机器人位置来确定由控制器引起的机器人延迟。

在一些实施方式中，命令获取单元包括：标识单元，被配置用于标识机器人系统在一个时间点相对于多个时间点中的时间点的位置误差；以及速度命令获取单元，被配置为基于位置误差与准确度的比较来获取速度命令中的速度命令。

在一些实施例中，标识单元包括：误差标识单元，被配置为基于在时间点的目标位置估计和机器人位置估计来标识位置误差。

在一些实施方式中，机器人延迟确定单元包括：机器人位置公式生成单元，被配置为基于机器人延迟、在多个时间点的机器人位置和速度命令之间的几何关系来生成机器人位置公式；以及求解单元，被配置为通过求解机器人位置公式来确定机器人延迟，使得所确定的机器人延迟最小化机器人位置公式。

在一些实施例中，装置800还包括：机器人位置确定单元，被配置为通过利用机器人延迟和在给定时间点的速度命令更新给定时间点的机器人系统的机器人位置，来确定在给定时间点的机器人系统的校正机器人位置。

在一些实施例中，装置800还包括：参数确定单元，被配置为用于基于传感器延迟和机器人延迟来确定用于控制机器人系统的参数，参数包括以下中的任一项：机器人系统的缓冲器长度、用于控制速度命令的强度以及机器人系统的死区。

在本公开的一些实施例中，提供了用于调整机器人系统的系统900。图9示出了根据本公开的实施例的用于调整机器人系统的系统900的示意图。如图9所示，系统900可以包括耦合到计算机可读存储器单元920的计算机处理器910，存储器单元920包括指令922。当由计算机处理器910执行时，指令922可以实现如前面段落中描述的用于调整机器人系统的方法400，并且细节将在下文中省略。

在本公开的一些实施例中，提供了一种用于调整机器人系统的计算机可读介质。计算机可读介质具有存储在其上的指令，当在至少一个处理器上执行指令时，指令可以使至少一个处理器执行如在前面段落中描述的用于调整机器人系统的方法，并且细节将在下文中省略。

通常，本公开的各种实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中实现。一些方面可以用硬件来实现，而其他方面可以用固件或软件来实现，这些固件或软件可以由控制器，微处理器或其他计算设备来执行。虽然本公开的实施例的各方面被示出并描述为框图，流程图或使用一些其它图形表示，但将理解，本文描述的框、装置、系统、技术或方法可以在作为非限制性示例的硬件，软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合中实现。

本公开还提供了有形地存储在非瞬态计算机可读存储介质上的至少一种计算机程序产品。计算机程序产品包括在目标真实或虚拟处理器上的设备中执行的诸如包括在程序模块中的那些计算机可以执行指令，以执行如上参考图3的过程或方法。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。程序模块的功能可以在各实施例中理想地在程序模块之间组合或分开。程序模块的机器可以执行指令可以在本地或分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质中。

用于执行本公开的方法的程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来编写。这些程序代码可以被提供给通用计算机，专用计算机或其它可以编程数据处理设备的处理器或控制器，使得程序代码在被处理器或控制器执行时使得流程图和/或框图中指定的功能/操作被实现。程序代码可以完全在机器上、部分在机器上、作为独立软件包、部分在机器上、部分在远程机器上或完全在远程机器或服务器上执行。

上述程序代码可以包含在机器可读介质上，机器可读介质可以是可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统，装置或设备使用的程序的任何有形介质。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。机器可读存储介质的更具体的示例将包括具有一条或多条导线的电连接，便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，光存储装置、磁存储装置或前述的任何合适的组合。

此外，虽然以特定顺序描述了操作，但是这不应被理解为要求以所示的特定顺序或按顺序执行这些操作，或者执行所有示出的操作，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可以能是有利的。同样地，虽然在上述讨论中包含了若干特定的实现细节，但是这些细节不应当被解释为对本公开的范围的限制，而应当被解释为对特定实施例特有的特征的描述。在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。另一方面，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合来实现。

尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本技术主题，但是应当理解，所附权利要求中定义的主题不必限定于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开。

Claims (22)

1.一种用于调整机器人系统的方法，包括：

从所述机器人系统的传感器收集由所述机器人系统在所述机器人系统以预定速度和预定精度移动期间处理的目标的感测位置；

从所述机器人系统的控制器收集所述机器人系统在所述移动期间的机器人位置；

基于所述机器人位置和所述感测位置获取目标位置估计，所述目标位置估计与由所述传感器引起的所述机器人系统的传感器延迟相关联；以及

基于所述目标位置估计来确定所述传感器延迟。

2.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述目标位置估计包括：

基于对机器人位置的回归操作来确定机器人位置估计；以及

基于在所述移动期间的多个时间点的所述机器人位置估计与所述感测位置之间的几何关系来获取所述目标位置估计。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述传感器延迟包括：

基于所述目标的目标位置和所述目标位置估计生成目标位置公式；以及

通过求解所述目标位置公式来确定所述传感器延迟，使得所确定的传感器延迟最小化所述目标位置公式。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括：基于所述传感器延迟和在给定时间点的感测位置来确定所述目标在所述给定时间点的经校正的目标位置。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

获取用于在所述多个时间点控制机器人系统的速度命令；以及

基于所述速度命令和所述机器人位置来确定由所述控制器引起的机器人延迟。

6.根据权利要求5所述的方法，其中获取所述速度命令包括：相对于所述多个时间点中的时间点，

标识所述机器人系统在所述时间点的位置误差；以及

基于所述位置误差和所述精度的比较来获取所述速度命令中的速度命令。

7.根据权利要求6所述的方法，其中标识所述位置误差包括：基于在所述时间点的目标位置估计和机器人位置估计来标识所述位置误差。

8.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述机器人延迟包括：

基于机器人延迟、在多个时间点的机器人位置和速度命令之间的几何关系生成机器人位置公式；以及

通过求解机器人位置公式来确定机器人延迟，使得所确定的机器人延迟最小化机器人位置公式。

9.根据权利要求5的方法，还包括：通过利用所述机器人延迟和在所述给定时间点的所述速度命令更新在所述给定时间点的所述机器人系统的机器人位置，确定在所述给定时间点的所述机器人系统的经校正的机器人位置。

10.根据权利要求5的方法，还包括：基于所述传感器延迟和所述机器人延迟来确定用于控制所述机器人系统的参数，所述参数包括以下中的任意项：所述机器人系统的缓冲器长度，用于控制所述速度命令的强度，以及所述机器人系统的死区。

11.一种用于调整机器人系统的装置，包括：

感测位置收集单元，被配置为从所述机器人系统的传感器收集由所述机器人系统在所述机器人系统以预定速度和预定精度移动期间处理的目标的感测位置；

机器人位置采集单元，被配置为从所述机器人系统的控制器采集所述机器人系统在所述移动期间的机器人位置；

获取单元，被配置为用于基于所述机器人位置和所述感测位置获取目标位置估计，所述目标位置估计与由所述传感器引起的所述机器人系统的传感器延迟相关联；以及

确定单元，被配置为用于基于所述目标位置估计来确定所述传感器延迟。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述获取单元包括：

机器人位置估计单元，被配置为基于机器人位置的回归操作确定机器人位置估计；以及

目标位置估计单元，被配置为基于在所述移动期间的多个时间点的所述机器人位置估计和所述感测位置之间的几何关系来获取目标位置估计。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述确定单元包括：

生成单元，被配置为基于所述目标的目标位置和所述目标位置估计生成目标位置公式；以及

传感器延迟确定单元，被配置为通过求解所述目标位置公式来确定所述传感器延迟，使得所述确定的传感器延迟最小化目标位置公式。

14.根据权利要求12所述的装置，所述装置还包括：目标位置确定单元，被配置为基于所述传感器延迟和在给定时间点的感测位置来确定所述目标在所述给定时间点的经校正的目标位置。

15.根据权利要求14所述的装置，所述装置还包括：

命令获取单元，被配置为获取用于在所述多个时间点控制所述机器人系统的速度命令；以及

机器人延迟确定单元，被配置为基于所述速度命令和所述机器人位置来确定由所述控制器引起的机器人延迟。

16.根据权利要求15所述的装置，其中命令获取单元包括：

标识单元，被配置用于标识所述机器人系统在所述时间点相对于所述多个时间点中的时间点的位置误差；以及

速度命令获取单元，被配置为基于所述位置误差和所述精度的比较来获取所述速度命令中的速度命令。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述标识单元包括：误差标识单元，被配置为基于在所述时间点的目标位置估计和机器人位置估计来标识所述位置误差。

18.根据权利要求15所述的装置，其中所述机器人延迟确定单元包括：

机器人位置公式生成单元，被配置为基于所述机器人延迟、在多个时间点的所述机器人位置和所述速度命令之间的几何关系来生成机器人位置公式；以及

求解单元，被配置为通过求解所述机器人位置公式来确定所述机器人延迟，使得所确定的机器人延迟最小化机器人位置公式。

19.根据权利要求15所述的装置，所述装置还包括：机器人位置确定单元，被配置为通过利用所述机器人延迟和在所述给定时间点的所述速度命令更新在所述给定时间点的所述机器人系统的机器人位置，来确定在所述给定时间点的所述机器人系统的经校正的机器人位置。

20.根据权利要求15所述的装置，所述装置还包括：参数确定单元，被配置为用于基于所述传感器延迟和所述机器人延迟来确定用于控制所述机器人系统的参数，所述参数包括以下中的任意项：机器人系统的缓冲器长度，用于控制速度命令的强度，以及机器人系统的死区。

21.一种用于调整机器人系统的系统，包括：被耦合到计算机可读存储器单元的计算机处理器，所述存储器单元包括在由所述计算机处理器执行时实现根据权利要求1至10中任一项所述的方法的指令。

22.一种计算机可读介质，在其上存储有指令，所述指令当在至少一个处理器上执行时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

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