專利名稱：用于機(jī)器人裝配參數(shù)優(yōu)化的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人裝配處理以及機(jī)器人的參數(shù)的優(yōu)化。
2.
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)和普通工業(yè)二者中，在裝配應(yīng)用中越來(lái)越多地^f吏用具有力 控制的工業(yè)機(jī)器人。美國(guó)專利申請(qǐng)公開No. 200205618K " '181公開申請(qǐng)") 和美國(guó)專利申請(qǐng)公開No. 2005113971 ("'971公開申請(qǐng)")都描述了使用 具有力控制的工業(yè)機(jī)器人來(lái)執(zhí)行不能由具有位置控制的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人 執(zhí)行的精密公差(tight-tolerance)裝配任務(wù)。
如在'181公開申請(qǐng)中描述的那樣并參照其中的圖3a至圖3d，在被 定位在用于將適配部分適配到接納部分的接近開始位置之后，機(jī)器人在速 度和力控制的作用下開始向容納部分的接近操作。當(dāng)適配部分與接納部分 形成接觸并且其反作用力超過通過M所設(shè)置的閾值時(shí)，就確定適配部分 與接納部分形成接觸，然后過程iiX適配操作。在適配操作中，適配部分 在速度和力控制的作用之下按照插A7適配方向移動(dòng)。如果適配操作由于 某種原因而不進(jìn)行并且移動(dòng)在適配的中間停止，則適配部分在與用于適配 操作的速度和目標(biāo)力相一致的速度和力控制的作用之下在與插入方向相 反的方向上移動(dòng)，直到該接近開始位置，由此從接納部分抽出適配部分。 圖4a至圖4c示出從接納部分抽出已^JV的部分。所i殳置的用于從接納部 分移除已"的部分的速度受到力控制的作用。
如在'971公開申請(qǐng)中描述的那樣，當(dāng)適配部分向接納部分移動(dòng)時(shí)，吸力矢量被疊加到由機(jī)器人上的力傳感器測(cè)得的力。該力矢量也可以是斥 力矢量。在機(jī)器人末端執(zhí)行器與接納部分所處于的表面相吸引而接觸之 后，力/力矩值被轉(zhuǎn)換為速度命令值，并且參數(shù)被設(shè)計(jì)為使得末端執(zhí)行器 與該表面的穩(wěn)定柔和的接觸，由此使適配部分與該表面的接觸力最小。當(dāng) 適配部分與該表面相接觸并且機(jī)器人控制器不知道接納部分的位置時(shí)，控 制器根據(jù)對(duì)機(jī)器人的速度命令在平行于該表面的平面中進(jìn)行搜索速度模 式。
然而，由于引入了力控制，其中實(shí)際的機(jī)器AJ^徑不僅取決于所編程 的位置，而且還取決于裝配的部分/部件之間的相互作用力，因此對(duì)機(jī)器 人進(jìn)行編程的處理變得更加困難。 一般通過試錯(cuò)法或離線分析工具來(lái)獲得 優(yōu)化的機(jī)器人(力控制)M集合。這種M選擇處理是單調(diào)而耗時(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于對(duì)在裝配處理中使用的機(jī)器人的^進(jìn)行優(yōu)化的方法。該方 法包括
根據(jù)裝配處理的多個(gè)預(yù)定類型來(lái)對(duì)所述裝配處理進(jìn)行分類；
根據(jù)分類后的裝配處理來(lái)指定用于分類后的裝配處理的搜索模式以 及用于分類后的裝配處理的參數(shù)；
通過使用預(yù)定的技術(shù)來(lái)獲得用于分類后的裝配處理的優(yōu)化^集合；
對(duì)該優(yōu)化參數(shù)集合滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)以變?yōu)橛糜谑褂脵C(jī)器人來(lái)執(zhí)行分類 后的裝配處理的優(yōu)化M進(jìn)行發(fā)汪；以及
使機(jī)器人使用用于分類后的裝配處理的驗(yàn)證后的優(yōu)化參數(shù)來(lái)執(zhí)行分 類后的裝配處理。
一種用于裝配部件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括
工業(yè)機(jī)器人，用于裝配部件；
與機(jī)器人進(jìn)行通信的計(jì)算設(shè)備，該計(jì)算設(shè)備在其中具有程序代碼，計(jì) 算設(shè)備能夠使用程序代碼以便在裝配處理期間對(duì)機(jī)器人的M進(jìn)行優(yōu)化。 該程序代碼包括
被配置為才艮據(jù)裝配處理的多個(gè)預(yù)定類型來(lái)對(duì)所述裝配處理進(jìn)行分類 的代碼被配置為根據(jù)分類后的裝配處理來(lái)指定用于分類后的裝配處理的搜
索模式以及用于分類后的裝配處理的M的代碼；
被配置為通過使用預(yù)定技術(shù)來(lái)獲得用于分類后的裝配處理的優(yōu)化參 數(shù)集合的代碼；
被配置為對(duì)該優(yōu)化參數(shù)集合滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)以變?yōu)橛糜谑褂脵C(jī)器人來(lái) 執(zhí)行分類后的裝配處理的優(yōu)化^lt進(jìn)行驗(yàn)證的代碼。
一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于對(duì)裝配處理中使用的機(jī)器人的^進(jìn)行優(yōu) 化。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有
被配置為根據(jù)裝配處理的多個(gè)預(yù)定類型來(lái)對(duì)所述裝配處理進(jìn)行分類 的計(jì)算;lR^呈序代碼；
被配置為根據(jù)分類后的裝配處理來(lái)指定用于分類后的裝配處理的搜 索模式以及用于分類后的裝配處理的^t的計(jì)算機(jī)程序代碼；
被配置為通過使用預(yù)定技術(shù)來(lái)獲得用于分類后的裝配處理的優(yōu)化參 數(shù)集合的計(jì)算;fcMt序代碼；
被配置為對(duì)該優(yōu)化參數(shù)集合滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)以變?yōu)橛糜谑褂脵C(jī)器人來(lái) 執(zhí)行分類后的裝配處理的優(yōu)化M進(jìn)行驗(yàn)證的計(jì)算4^呈序代碼；以及
被配置為使機(jī)器人使用用于分類后的裝配處理的驗(yàn)證后的優(yōu)化參數(shù) 來(lái)執(zhí)行分類后的裝配處理的計(jì)算;l^序代碼。


圖1示出本發(fā)明的機(jī)器人裝配^lt優(yōu)化方法的流程圖； 圖2示出插入處理；
圖3示出作為徑向裝配處理的示例的變矩器裝配；
圖4示出用于柱式插入的螺旋形搜索模式；
圖5示出用于徑向類型插入的組合搜索，；
圖6示出實(shí)l^i殳計(jì)(DOE)處理分才斤的示例的示圖7示出實(shí)發(fā)沒計(jì)(DOE)方差分41"的示例的示圖8示出用于計(jì)算;l^呈序主頁(yè)面的圖形用戶接口 (GUI)是本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例；圖9示出用于位置設(shè)置頁(yè)面的GUI; 圖10示出用于設(shè)置^L頁(yè)面的GUI; 圖11示出用于調(diào)節(jié)Wt頁(yè)面的GUI; 圖12示出用于篩選結(jié)果頁(yè)面的GUI; 圖13示出用于帕累托圖頁(yè)面的GUI; 圖14示出用于優(yōu)化結(jié)果頁(yè)面的GUI; 圖15示出用于主效果圖頁(yè)面的GUI; 圖16示出用于發(fā)i正結(jié)果頁(yè)面的GUI; 圖17示出用于裝配時(shí)間分布圖頁(yè)面的GUI; 圖18示出可以用于實(shí)現(xiàn)>^發(fā)明的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖l示出本發(fā)明的機(jī)器人裝配^優(yōu)化方法的流程圖 100。流程圖100具有四個(gè)動(dòng)作步驟101-104 (下面更詳細(xì)地描述每個(gè)動(dòng)作 步驟)以及一個(gè)判斷步驟105。該方法的第一步驟101是裝配處理分類。 第二步驟102是搜索模式和搜索M指定。第三步驟103是基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (DOE)的優(yōu)化，第四步驟104是M集合驗(yàn)證的步驟。如果在步驟105 中結(jié)果是令人滿意的，例如裝配周期和/或成功率滿足所要求的值，則處 理在106處停止，否則可以執(zhí)行另一輪優(yōu)化。雖然圖1在步驟103中示出 基于DOE的優(yōu)化并且下文中描述了基于DOE的優(yōu)化，但應(yīng)該理解，DOE 僅是可以在本發(fā)明中使用的優(yōu)化類型的一個(gè)示例。因此，此處對(duì)DOE的 描述不應(yīng)該用于限制本發(fā)明的范圍。
為了清楚地詳細(xì)描述本發(fā)明，包括了以下四個(gè)小節(jié)l)對(duì)裝配處理 分類方法的描述；2)對(duì)搜索模式和^指定方法的描述；3)對(duì)基于DOE 的^lt優(yōu)化方法和系統(tǒng)的描述；4)對(duì)結(jié)果滿意度標(biāo)準(zhǔn)和第二輪優(yōu)化策略 的描述。還有5)對(duì)操控臺(tái)上(on-pendant)的參數(shù)設(shè)置和優(yōu)化方法以及 圖形用戶接口的描述。
1)對(duì)機(jī)器人裝配處理分類的描述
機(jī)器人裝配處理基于其特性而被分類為柱式插A/裝配、徑向插A/裝 配和多級(jí)插X/裝配。如圖2a至圖2c所示，柱式插入包括使用柱體和光'滑孑L (smooth bore)的裝西己應(yīng)用，例如傳動(dòng)閥(transmission valve)體 裝配和活塞填塞等。更具體地說(shuō)，圖2a示出裝配的開始位置，在該位置 柱體202的要被先插入光滑孔204的邊緣(下文稱作前緣)'fHf位于孔 204的開口上方。裝配應(yīng)用進(jìn)行到圖2b所示的嚙合位置，在該位置柱體 202的前緣部分地插入到孔204中。當(dāng)如圖2c所示，柱體202的前緣處 于光滑孔204中的插入位置中時(shí)，裝配應(yīng)用完成。
徑向插入(未示出)包括使用"鋸齒的"、"花鍵的"或"齒輪"咬合 (mesh)的裝配應(yīng)用，例如正車離合器總成(forward clutch assembly) 和花鍵齒輪組件(spline gear assembly)等。多級(jí)插入(可能需要柱式插 入和徑向插入的任何組合)包括例如圖3a至圖3c所示的變矩器組件300 以及半軸組件(未示出)的裝配等的裝配應(yīng)用。圖3中的部件301示出由 機(jī)器人拿著的變矩器的裝配接觸部分。部件301具有波狀線所示的輪齒， 所述輪齒要匹配于在機(jī)器人未拿著的傳動(dòng)軸的部件302中的由直線所示 的齒。圖3a示出在開始時(shí)被裝配的部分之間的關(guān)系；圖3b示出部件301 中最大的第一齒輪組與部件302中的齒相嚙合；圖3c示出第二齒輪組與 那些齒相嚙合。
柱式插入類型、徑向插入類型和多級(jí)插入類型可以涵蓋大多數(shù)現(xiàn)實(shí)世 界裝配應(yīng)用。如果存在不能由上述類型描述的裝配處理，則可以定義另外 的插入類型。對(duì)于每種插入/裝配類型，應(yīng)用了特定的搜索模式來(lái)執(zhí)行裝 配處理。存在與每種搜索模式相關(guān)的機(jī)器人力控制M。下一節(jié)描述搜索 模式和相關(guān)的機(jī)器人力控制參數(shù)的指定。
2)對(duì)搜索模式和機(jī)器人M指定的描述
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，裝配的類型限定裝配搜索模式。換句話說(shuō)，不同的插入類 型需要不同的搜索模式來(lái)完成工作。例如，在柱式插入中，螺旋形搜索模 式400 (其一個(gè)示例示于圖4中)連同圓周模式、旋轉(zhuǎn)模式和Z方向跳躍 模式一起被認(rèn)為是主要的搜索模式。通過所有這些搜索模式與它們的^t 的組合來(lái)確定最終的力控制搜索路徑。在徑向插入中，Z方向旋轉(zhuǎn)連同圃 周模式以及Z方向跳躍模式一起是主要的搜索模式。在多級(jí)插入中，在 徑向插入中使用的搜索模式被應(yīng)用于多級(jí)中的每一級(jí)。除了搜索模式之 外，還定義了搜索模式之間的過渡狀態(tài)以及模式的組合。所有那些功能都 由機(jī)器人裝配^lt表示。
在本發(fā)明的系統(tǒng)中存在兩個(gè)裝配M集合。 一個(gè)集合(稱為設(shè)置參數(shù)) 與搜索模式轉(zhuǎn)換、處理動(dòng)作以及插入終止相關(guān)并且通常在機(jī)器人裝配工程處理開始時(shí)祐:i殳置。設(shè)置M是
插W巨離(Insertion Distance )-插入開始位置與結(jié)束位置之間的距 離(見圖2c)
嚙合距離(Engage Distance)-插入開始位置到其中各部分嚙合的位 置之間的距離(見圖2b)
時(shí)限(Time Limit)-在終止或者重新執(zhí)行搜索處理之前的時(shí)限
最大嘗試次數(shù)(Max Num Try)-在宣稱不成功的插入之前，最大的 嘗試次數(shù)
使用超時(shí)動(dòng)作(Use Timeout Act)-表示是否使用用戶指定的超時(shí)處 理方法的標(biāo)志
超時(shí)動(dòng)作號(hào)(TOAction Num)-超時(shí)處理例程號(hào)
使用力條件(Use Force Cond)-表示是否使用力控制插入終止的標(biāo)
士 心
條件力值(Cond Force Value)-在力控制插入終止中使用的條件力
值
使用IO動(dòng)作(Use IO Action)-表示在插入結(jié)束時(shí)是否使用IO動(dòng) 作的標(biāo)志
IO動(dòng)作號(hào)(IO Action Num )-在上述動(dòng)作中使用的IO號(hào)
使用力撤回(Use Force Retreat)-表示是否使用力控制撤回的標(biāo)志
撤回力(Retreat Force)-在力控制撤回中所使用的力值
另 一參數(shù)集合(稱為調(diào)節(jié)參數(shù))更多與機(jī)器人裝配處理的性能調(diào)節(jié)相 關(guān)。調(diào)節(jié)M與插入/裝配類型相關(guān)，并且初始值在機(jī)器人裝配處理開始 時(shí)被設(shè)置。對(duì)于柱式插入類型，M可以是但不限于以下^L:
搜索力(Search force)-在工具Z方向上使用的搜索/插入力的最大
值
彈性常數(shù)(Spring Const)-在插入中使用的彈力的彈性常數(shù)
螺旋速度(Spiral Speed)-在工具架的X-Y平面中的螺旋形搜索的 速度
螺旋半徑(Spiral Radius )-執(zhí)行螺旋形搜索的最大半徑螺旋轉(zhuǎn)數(shù)(Spiral Turn )-螺旋形搜索運(yùn)動(dòng)到達(dá)其最大半徑的轉(zhuǎn)數(shù) 圃周速度(Circular Speed)-在工具架的X-Y平面中的圓周搜索速
度
圓半徑(Circular radius )-與上述圓周速度相對(duì)應(yīng)的在插入中使用 的圓半徑
力的幅度(ForceAmp)-在工具架的Z方向上的跳躍力的幅度 力的周期(Force Period )-跳躍(振動(dòng))力的周期 對(duì)于徑向類型插入，調(diào)節(jié)>|*1::
搜索力(Search force)-在工具Z方向上使用的搜索/插入力的最大
值
轉(zhuǎn)速(Rotation Speed )-在插入中使用的圍繞工具Z軸的旋轉(zhuǎn)速度 旋轉(zhuǎn)角度(Rotation Angle)-在上述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中使用的最大角度值 圓周速度(Circular Speed)-在工具架的X-Y平面中的圓周搜索速
度
圓半徑(Circular Radius )-與上述圓周速度相對(duì)應(yīng)的在插入中使用 的圃半徑
力的幅度(ForceAmp)-在工具架的Z方向上的跳躍力的幅度
力的周期(Force Period )-跳躍(振動(dòng))力的周期
上述M化的力基準(zhǔn)與裝配接觸力的組合限定了實(shí)際的裝配路徑。圖 5示出徑向類型插入基準(zhǔn)路徑(為徑向插入的理想路徑)的示例?；鶞?zhǔn)路 徑500既具有箭頭502所示的旋轉(zhuǎn)分量，又具有箭頭504所示的向上分量 和向下分量。圖5中的之字形線506示出最終路徑。參考數(shù)字508指示坐 標(biāo)系統(tǒng)的中心，數(shù)字507指示移動(dòng)的機(jī)器人工具中心點(diǎn)。
3)對(duì)基于DOE的#優(yōu)化方法的描述
DOE (實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))是用于對(duì)稱地找到優(yōu)化M集合的方法。Design of Experiments for Engineers and Scientists, Jiju Antony, Elsevier Buttenvorth-Heinema叫2003以及Design and Analysis of Experiments, Sixth Edition, Douglas C. Montgomery, John Wiley & Son， Inc. 2005介紹 了基本的DOE概念和分沖斤方法，并且描述了 DOE方法的7〉式表示和計(jì) 算細(xì)節(jié)。如圖6所示，對(duì)于特定處理(其可以是上述處理中的任何一種)，定 義可控變量(例如生產(chǎn)批次)，忽略不可控變量，以設(shè)計(jì)好的方式改變輸 入，并且測(cè)量輸出特性。通常，首先使用部分析因測(cè)試以找到最有影響的 參數(shù)，然后使用完全析因測(cè)試以產(chǎn)生優(yōu)化參數(shù)集合。在該機(jī)器人裝配M 優(yōu)化中，例如，在徑向插入類型中，輸入>|*|_搜索力、轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度、 圓周速度、圓周角度、力的幅度以及力的周期。輸出變量是裝配時(shí)間 (Assembly Time )。
使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而獲得的數(shù)據(jù)被 使用DOE方差分析(ANOVA)方法進(jìn)行了分析。下面連同在實(shí)IH殳置 中使用的圖形用戶接口的各個(gè)抓屏畫面(也在下面描述)一起給出對(duì) ANOVA方法的簡(jiǎn)短描述。首先釆用PB篩選方法(也在下面描述)以識(shí) 別最有影響的輸入M。
圖13所示的以意大利科學(xué)家Vilfredo Pareto命名的帕累托圖用于可 視地示出輸入的調(diào)節(jié)^lt的影響。帕累托圖是一種表示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方式。 該圖允許檢測(cè)對(duì)于處理或i殳計(jì)優(yōu)化研究最重要的因素和相互作用效果。
在該圖中，A是搜索力，B是轉(zhuǎn)速，G是力的周期，D是圓周速度， E是圃半徑，C是旋轉(zhuǎn)角度，F(xiàn)是力的幅度。如圖13所示，三個(gè)最有影 響的輸入^blA、 B和G^lt。使用完全析因測(cè)試以便對(duì)這三個(gè)最有 影響的^lt進(jìn)行優(yōu)化。圖15的主效果圖示出這三個(gè)桐故A、 B和G中的 每一個(gè)的趨勢(shì)。最終，對(duì)于優(yōu)化^集合重復(fù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以找到裝配性 能的統(tǒng)計(jì)特性。如果進(jìn)行多次試驗(yàn)以使得在^lt篩選中由制造工藝引入的 變化最小，則在分析中使用裝配時(shí)間的均值；并且在^優(yōu)化中，在分析 中使用均值以及均值加(3-sigma) 二者以考慮這種變化的影響。此夕卜， 對(duì)于所有的^t集合中的每一個(gè)計(jì)算了成功率。在l^分析中，計(jì)算了裝 配周期分布，并且對(duì)其繪圖，如圖17所示。
才崖為、# "，K4 J
圖7示出DOE方差分4斤的示圖?？偡讲?MST) ;I匸各個(gè)因素X1至 Xn各自的方差MSX1至MSNn (圖7中的虛線所示)與隨機(jī)方差(MSE ) 的組合。
假設(shè)存在單個(gè)因素的待比較的"個(gè)級(jí)別。觀測(cè)到的來(lái)自《個(gè)級(jí)別中的 每一個(gè)的響應(yīng)是隨機(jī)變量。數(shù)據(jù)為力，表示在因素級(jí)別i的條件下進(jìn)行的 第/次觀測(cè)。通常，存在"次觀測(cè)。貝'J:<formula>formula see original document page 13</formula>
在該等式3-l中，^是稱作總均值的為所有等級(jí)所共有的l^:， r,是
稱作第'等級(jí)影響的為第!等級(jí)所獨(dú)有的;^lt。 是包括了實(shí)驗(yàn)中的所有其 它可變性源的隨機(jī)誤差分量。
等式3-1被稱為單因素方差分析(ANOVA )。如果實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是完全 隨機(jī)化的設(shè)計(jì)，則目的在于檢驗(yàn)關(guān)于處理手段的假設(shè)并且對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。 對(duì)于假設(shè)檢驗(yàn)，假定模型誤差是均值為零并且方差為—的正態(tài)獨(dú)立分布的 隨機(jī)變量。假定方差^對(duì)于因素的所有級(jí)別是不變的。這意味著觀測(cè)結(jié)果
7// M;" + ^cr2) (3_2)
并Jjf見測(cè)結(jié)果^l^目互獨(dú)立的。 尸fi謬逸沒##辯泉托窗
P國(guó)B設(shè)計(jì)以它們的發(fā)明者R. L. Packett和J. P. Burman命名。這些設(shè) 計(jì)是基于阿達(dá)瑪(Hadamard)矩陣的，在阿達(dá)瑪矩陣中，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的次 lbi四(4)的倍數(shù)，即N=4、 8、 12、 16……等等，其中N是進(jìn)行的次 數(shù)。篩選設(shè)計(jì)的目的在于識(shí)別并且分離出需要進(jìn)一步研究的那些因素。帕 累托圖(其一個(gè)示例示于先前描述的圖13中)是一種用于表示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 的方式，如圖13所示。
正悉為、衣坊#"
正態(tài)分布是最重要的樣本分布。如果變量y是正態(tài)隨機(jī)變量，則其概 率分布將是正態(tài)分布。
其中， 是分布的均值，(72>0是方差。
4)對(duì)結(jié)果滿意度標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化策略的描述
在最有影響的M的篩選測(cè)試中，對(duì)所有^ (例如用于徑向類型插 入的在圖11中所示的七個(gè))進(jìn)行了篩選。如上所述，圖13的帕累托圖示 出篩選的結(jié)果。如果對(duì)于同一測(cè)試進(jìn)行了多次試驗(yàn)，則在篩選分析中使用 均值。^!t之間的相互作用不予考慮?，F(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用顯示，該假定對(duì)于 大多數(shù)裝配應(yīng)用是有效的。在^lt優(yōu)化中，使用一 (1)個(gè)至三(3)個(gè)最2)個(gè)至五(5)個(gè)級(jí)別也就是幅度。圖14 示出^t優(yōu)化的一個(gè)示例，其中，在三個(gè)級(jí)別的情況下使用在圖13的帕 累托圖中標(biāo)識(shí)出的三個(gè)最有影響的輸入^A、 B和G。圖15的主效果 圖示出這三個(gè)參數(shù)中的每一個(gè)的趨勢(shì)。圖16示出I^E的結(jié)杲，圖17針對(duì) 發(fā)逸結(jié)果示出裝配時(shí)間分布的圖。如果總的結(jié)果不令人滿意，則如圖1 的流程圖100所示，可以使用其它^進(jìn)行下一輪優(yōu)化，直到達(dá)到裝配周 期目標(biāo)。如果對(duì)于同一參數(shù)集合進(jìn)行了多次試驗(yàn)，則在優(yōu)化參數(shù)集合搜索 中，考慮均值和均值加3cr二者以及成功率。
5)對(duì)操控臺(tái)上的^lt設(shè)置和優(yōu)化以及圖形用戶接口的描述
圖18示出可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)。雖然包括所得到的裝配周期 的所有機(jī)器人裝配參數(shù)被存儲(chǔ)在機(jī)器人控制器(例如圖18的控制器1804 ) 中并且機(jī)器人控制器執(zhí)行測(cè)試過程，但在圖18的訓(xùn)練操控臺(tái)1810上執(zhí)行 ^優(yōu)化處理以便改進(jìn)時(shí)間性能。編寫了軟件例程以在機(jī)器人訓(xùn)練操控臺(tái) 1810中的微處理器中執(zhí)行。
此外，開發(fā)了圖形用戶接口 (GUI)來(lái)處理測(cè)試變量設(shè)置、程序執(zhí)行、 數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果顯示。圖8示出用戶接口的主頁(yè)面；圖9示出機(jī)器人位 置i史置頁(yè)面；圖10和圖11示出i殳置M設(shè)置頁(yè)面和調(diào)節(jié)^IH殳置頁(yè)面。 圖12和圖13顯示篩選i殳置和篩選結(jié)果。圖14和圖15顯示優(yōu)4W殳置和優(yōu) 化結(jié)果，圖16和圖17描述^lUHi設(shè)置和參數(shù)驗(yàn)證結(jié)果。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以實(shí)施為方法、系統(tǒng)或計(jì)算M 序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可以采取以下形式完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí) 施例(包括固件、駐留軟件、微碼等等)或?qū)浖陀布矫孢M(jìn)行組合的 實(shí)施例，這些形式通常都可在此稱作"電路"、"模塊，，或"系統(tǒng)"。
此外，本發(fā)明可以釆用在計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品的形式，計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有在介質(zhì)中實(shí)施
的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是能夠包 含、存儲(chǔ)、傳遞、傳播或者傳送程序以由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用 或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備一起使用的任何介質(zhì)，并且示例性地而 非限制性地可以是電子、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備 或傳播介質(zhì)，甚至是程序印在其上的紙張或其它合適的介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)的更具體示例(非窮盡的列表)包括具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電連接、 便攜式計(jì)算機(jī)盤片、硬盤、隨fe^M儲(chǔ)器(RAM )、只讀存儲(chǔ)器(ROM )、 可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM或閃存)、光纖、便攜式只讀光盤存儲(chǔ)器(CD-ROM )、光存^(ti殳備、傳輸介質(zhì)(例如支持互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的
傳輸介質(zhì))、或磁存^i殳備。
可以以面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言(例如Java、 Smalltalk, C++、 C#等等) 的形式或者也可以以傳統(tǒng)的程序化編程語(yǔ)言(例如"C"編程語(yǔ)言)的形 式編寫用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算積艱序代碼。該程序代碼可以按以下 方式執(zhí)行全部在用戶的計(jì)算機(jī)上、部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上、作為獨(dú)立 的軟件包、部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上并且部分地在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上、或者完 全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上。在后者的情況下，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過局域 網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)而連接到用戶的計(jì)算機(jī)，或者可以(例如， 使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng))進(jìn)行到外部計(jì)算機(jī)的連接。
現(xiàn)在參照?qǐng)D18,示出了可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)1800。系統(tǒng)1800 包括圖18的1802和圖1的100的方法，如上所述，方法1802可以以能 夠被加栽到機(jī)器人控制器1804中以用于執(zhí)行的形式而駐留在合適的介質(zhì) 上。或者，如上所述，該方法可以從與控制器1804所在的地點(diǎn)相同的地 點(diǎn)或在遠(yuǎn)離控制器1804所在的地點(diǎn)的另一地點(diǎn)通過/>知手段被加載到控 制器1804，或者可以被下栽到控制器1804。作為另一替代方式，方法1802 可以駐留在控制器1804中或者方法1802可以被安裝或加載到計(jì)算設(shè)備 (例如，連接到控制器1804以將命令發(fā)送到控制器1804的、如上描述具 有微處理器的訓(xùn)練操控臺(tái)1810或PC)中。則以上描述的GUI將駐留在 訓(xùn)練操控臺(tái)1810上或在PC上。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)該方法在控制器1804中時(shí)，該控制器 作為計(jì)算設(shè)備運(yùn)行以執(zhí)行方法1802。控制器1804連接到機(jī)器人1806,機(jī) 器人1806轉(zhuǎn)而用于執(zhí)行裝配處理1808。因此，如果由控制器1804執(zhí)行 方法1802，或者如果控制器1804從計(jì)算設(shè)備(例如執(zhí)行方法1802的訓(xùn) 練操控臺(tái)1810)接收命令，則機(jī)器人1806被控制以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的裝 配處理1808。應(yīng)該理解，方法1802可以作為軟件產(chǎn)品被實(shí)現(xiàn)在機(jī)器人控 制器1804上，或者部分或完全地被實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)經(jīng) 由通信網(wǎng)絡(luò)(例如互聯(lián)網(wǎng)，但不限于此)與機(jī)器人控制器1804進(jìn)行通信。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的前述示例性實(shí)施例的描述僅旨在說(shuō)明，而非窮盡。 在不脫離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本領(lǐng)域 技術(shù)人員能夠?qū)λ_的主題的實(shí)施例進(jìn)行某些添加、刪除、和/或修改。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)在裝配處理中使用的機(jī)器人的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方法，所述方法包括根據(jù)裝配處理的多個(gè)預(yù)定類型來(lái)對(duì)所述裝配處理進(jìn)行分類；根據(jù)所述分類后的裝配處理來(lái)指定用于所述分類后的裝配處理的搜索模式以及用于所述分類后的裝配處理的參數(shù)；通過使用預(yù)定的技術(shù)來(lái)獲得用于所述分類后的裝配處理的優(yōu)化參數(shù)集合；對(duì)所述優(yōu)化參數(shù)集合滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)以變?yōu)橛糜谑褂盟鰴C(jī)器人來(lái)執(zhí)行所述分類后的裝配處理的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證；使所述機(jī)器人使用用于所述分類后的裝配處理的所述驗(yàn)證后的優(yōu)化參數(shù)來(lái)執(zhí)行所述分類后的裝配處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括從包括柱式插入裝配處理、 徑向插入裝配處理以及多級(jí)插入裝配處理的裝配處理的所述預(yù)定類型中 選擇所述分類后的裝配處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使來(lái)自多個(gè)搜索模式的所 述指定的搜索模式與所述多個(gè)模式中的每一個(gè)之間的轉(zhuǎn)換狀態(tài)相組合，為 所述分類后的裝配處理指定的所述參數(shù)包括與所述搜索模式轉(zhuǎn)換相關(guān)的 ^t集合和與所述分類后的裝配處理的性能相關(guān)的另一M集合。
4. 一種用于裝配部件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 工業(yè)機(jī)器人，用于裝配所述部件；與所述機(jī)器人進(jìn)行通信的計(jì)算設(shè)備，所述計(jì)算設(shè)備在其中具有程序代 碼，所述計(jì)算設(shè)備能夠使用所述程序代碼來(lái)在所述裝配處理期間對(duì)所述機(jī) 器人的M進(jìn)行優(yōu)化，所述程序代碼包括被配置為才艮據(jù)裝配處理的多個(gè)預(yù)定類型來(lái)對(duì)所述裝配處理進(jìn)行分類 的代碼；被配置為才艮據(jù)所述分類后的裝配處理來(lái)指定用于所述分類后的裝配 處理的搜索模式以及用于所述分類后的裝配處理的參數(shù)的代碼；被配置為通過使用預(yù)定技術(shù)來(lái)獲得用于所述分類后的裝配處理的優(yōu) 化M集合的代碼；以及被配置為對(duì)所述優(yōu)化參數(shù)集合滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)以變?yōu)橛糜谑褂盟鰴C(jī) 器人來(lái)執(zhí)行所述分類后的裝配處理的優(yōu)化^lt進(jìn)行驗(yàn)證的代碼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括插入在所述計(jì)算設(shè)備與所 述機(jī)器人之間的控制器，所述控制器4吏所述機(jī)器人J吏用用于所述分類后的 裝配處理的所述發(fā)汪后的優(yōu)化^來(lái)執(zhí)行所述分類后的裝配處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算設(shè)備程序代碼還包 括被配置為從包括柱式插入裝配處理、徑向插入裝配處理以及多級(jí)插入 裝配處理的裝配處理的所述預(yù)定類型中選擇所述分類后的裝配處理的代 碼。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算設(shè)備程序代碼還包 括:被配置為將來(lái)自多個(gè)搜索模式的所述指定的搜索模式與在所述多個(gè)模 式中的每一個(gè)之間的轉(zhuǎn)換狀態(tài)相組合的代碼，為所述分類后的裝配處理指 定的所述M包括與所述搜索模式轉(zhuǎn)換相關(guān)的M集合和與所述分類后 的裝配處理的性能相關(guān)的另一參數(shù)集合。
8. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于對(duì)裝配處理中使用的機(jī)器人的參數(shù)進(jìn) 行優(yōu)化，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括被配置為^f艮據(jù)裝配處理的多個(gè)預(yù)定類型來(lái)對(duì)所述裝配處理進(jìn)行分類 的計(jì)算^l^呈序代碼；被配置為根據(jù)所述分類后的裝配處理來(lái)指定用于所述分類后的裝配 處理的搜索模式以及用于所述分類后的裝配處理的參數(shù)的計(jì)算機(jī)程序代 碼；被配置為通過使用預(yù)定技術(shù)來(lái)獲得用于所述分類后的裝配處理的優(yōu) 化^lt集合的計(jì)算^^呈序代碼；被配置為對(duì)所述優(yōu)化參數(shù)集合滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)以變?yōu)橛糜谑褂盟鰴C(jī)碼；以及被配置為使所述機(jī)器人使用用于所述分類后的裝配處理的所述B 后的優(yōu)化M來(lái)執(zhí)行所述分類后的裝配處理的計(jì)算機(jī)程序代碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算;lMt序產(chǎn)品，還包括被配置為從包 括柱式插入裝配處理、徑向插入裝配處理以及多級(jí)插入裝配處理的裝配處
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括被配置為將來(lái)自多個(gè)搜索模式的所述指定的搜索模式與在所述多個(gè)模式中的每一個(gè)之 間的轉(zhuǎn)換狀態(tài)相組合的計(jì)算^^呈序代碼，為所述分類后的裝配處理指定的 所迷M包括與所迷搜索模式轉(zhuǎn)換相關(guān)的^lt集合和與所述分類后的裝 配處理的性能相關(guān)的另一參數(shù)集合。
全文摘要
一種對(duì)在裝配處理中使用的機(jī)器人的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方法和系統(tǒng)。對(duì)該裝配處理基于其性質(zhì)進(jìn)行分類，其性質(zhì)可以是柱式插入、徑向插入和多級(jí)插入。指定搜索模式和搜索參數(shù)。對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并且驗(yàn)證優(yōu)化參數(shù)集合，當(dāng)滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)例如裝配周期設(shè)置和/或成功率時(shí)，優(yōu)化處理停止。當(dāng)優(yōu)化停止時(shí)，驗(yàn)證后的參數(shù)用于使機(jī)器人執(zhí)行分類后的裝配處理。如果參數(shù)不滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則可以執(zhí)行使用相同或其它參數(shù)的另一輪優(yōu)化。
文檔編號(hào)B25J9/16GK101652229SQ200880001998
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者何建民, 暉 張, 張啟毅, 汪建軍 申請(qǐng)人:Abb公司