專利名稱：一種控制多軸線自動裝置的運動部分位移的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制多軸線自動裝置運動部分沿著路徑的位移的方法和裝置。
在控制多軸線自動裝置的領(lǐng)域中，人們已經(jīng)知道，可以通過作用在位置、速度和電流上的PID(比例-積分-微分)型伺服控制回路來控制多軸線自動裝置，以使得可以攜帶工具或把手的自動裝置的終端部分沿著具有預(yù)定形狀和速度分布的路徑運動。人們還已經(jīng)知道，可以通過降低各個軸線上的伺服控制的硬度來控制這種自動裝置，以使得臂的位置作為其運動部分與其周圍之間的相互作用力的函數(shù)而變化。特別地，例如US-A-5 742 138教導(dǎo)，在直角坐標系中利用參數(shù)來設(shè)置多軸線自動裝置臂的硬度，以測量位置誤差、計算力以及校正自動裝置的運動部分的位置，從而獲得其終端部件一定量的撓性。這種撓性可以用于執(zhí)行把手部分的操作，例如拋光、除去毛刺或者抵抗壓力，其中，接觸力可以與為自動裝置設(shè)計的運動相反。
人們還已經(jīng)知道，在直角坐標系中可以提供設(shè)定點力，以沿著路徑在受控力級別實現(xiàn)操作，例如用于拋光或除去毛刺。
在已知的系統(tǒng)中，有時提供路徑編程界面以能夠指定運動部分沿著其路徑的參數(shù)，例如速度或者加速度，所述參數(shù)決定了作為時間函數(shù)的自動裝置臂的終端部分沿著其路徑的位置。
從US-A-4 874 997中還可以知道，可以利用脈寬調(diào)制在數(shù)值上控制自動裝置的接合處的無刷電動機。
在這些已知的系統(tǒng)中，難以對多軸線自動裝置進行編程，以便一方面可以通過速度和加速度來控制其終端部分的位移路徑，另一方面可以控制在運動部分及其周圍之間的接觸點處與路徑相切的力，同時符合與自動裝置的機械結(jié)構(gòu)相容的速度值和加速度值。
EP-A-0 349 291還公開了使自動裝置從已選擇的路徑轉(zhuǎn)向，以符合作為待處理部分的實際形狀的函數(shù)的力的設(shè)定點。在該示例中，力的控制可以不遵循路徑，而這一點不適合于某些必須精確遵循路徑的應(yīng)用。
本發(fā)明旨在通過提供一種方法來克服上述缺陷，其中，可以精確地控制周圍與自動裝置的運動部分(尤其是其攜帶的部件或工具)之間的相互作用。
根據(jù)這一精神，本發(fā)明涉及一種控制多軸線自動裝置的運動部分沿著路徑的位移的方法，其中包括以下步驟向路徑生成器提供運動指令，所述運動指令至少包括與所述路徑的形狀和力的設(shè)定點相關(guān)的信息；計算外力信號，所述外力信號表示所述運動部分施加到其周圍的力的至少一個分量；在預(yù)定的采樣頻率下向所述路徑生成器提供所述外力信號；利用所述路徑發(fā)生器，在預(yù)定的采用頻率下，采用使作用于路徑切線的外力的投影與作用于所述切線的所述設(shè)定點的投影之差最小的方式，計算沿著所述路徑的運動設(shè)定點；以及將所述運動設(shè)定點發(fā)送到能夠?qū)⑺鲎詣友b置的至少一條軸線的運動設(shè)置成符合所述運動設(shè)定點的伺服控制裝置。
從而，所述切向力伺服控制能夠在使運動部分的速度適合所述路徑的同時，保持所述路徑的形狀。
根據(jù)有利的方面，一種控制多軸線自動裝置的運動部分的位移的方法可以包含以下特征中的一個或多個特征根據(jù)表示在所述自動裝置的至少一個致動器中流動的電流的信息，來計算所述外力信號。
包括在計算所述外力信號時利用所述自動裝置的動態(tài)模型的步驟。
包括在計算所述運動設(shè)定點時，向所述路徑發(fā)生器提供至少一個速度極限值和/或至少一個加速度極限值，從而使所述設(shè)定點符合所述極限值的步驟。
本發(fā)明還提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法的裝置，更具體地說，所述裝置包括
路徑發(fā)生器，用于計算作為運動指令的函數(shù)的運動設(shè)定點，所述運動指令至少包括與所述路徑的形狀和力的設(shè)定點相關(guān)的信息；以及力估計器，用于產(chǎn)生外力信號，所述外力信號表示所述運動部分作用于其周圍的力的至少一個分量，所述力估計器還用于在預(yù)定的采樣頻率下將所述信號發(fā)送到所述路徑發(fā)生器，其中，所述路徑發(fā)生器用于在預(yù)定的采樣頻率下、以使得作用于路徑切線的外力的投影與作用于所述切線的力的設(shè)定點的投影之差最小的方式、計算沿著所述路徑的所述運動設(shè)定點，將所述運動設(shè)定點發(fā)送到能夠?qū)λ鲎詣友b置的至少一條軸線的運動進行設(shè)置的伺服控制裝置。
有利地，所述裝置包括程序解釋部件，用于執(zhí)行包含運動指令的程序，所述運動指令至少能夠使得所述路徑的形狀和力的設(shè)定點被指定。
通過下面對符合本發(fā)明原理的方法的實現(xiàn)的描述，本發(fā)明將更加易于理解，而其他的優(yōu)點也更加顯而易見，這些描述僅以實施例的方式并參照以下附圖給出

圖1是示出在實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法時，沿著路徑移動銑刀的多軸線自動裝置的原理圖；圖2是示出圖1的自動裝置的運動部分處的力的分解的原理圖；圖3是示出本發(fā)明的一般操作的方框圖；圖4是示出位置設(shè)定點發(fā)送到各個電動機的相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)的方框圖；圖5是示出各個電動機的伺服控制的方框圖；圖6示出了用于估計外力的方法；以及圖7示出了路徑發(fā)生器用來產(chǎn)生運動設(shè)定點的算法。
圖1中示出的自動裝置R是具有六個接合處的多軸線自動裝置，其能夠以六個自由度運動。可以采用笛卡爾模式來控制自動裝置R，其中，其自由度可以是沿著X、Y、Z三個軸的方向平移的三個自由度，以及繞所述軸轉(zhuǎn)動RX、RY、RZ的三個自由度。還可以采用接合處模式來控制所述自動裝置，其中，其自由度可以是繞接合處的六個鉸鏈軸X1、X2、X3、X4、X5和X6的六個轉(zhuǎn)動R1、R2、R3、R4、R5和R6。
所述自動裝置與控制單元U相關(guān)，控制單元U在訓(xùn)練和使用期間控制所述自動裝置的操作。
在訓(xùn)練期間也可以使用人工控制臺B。
在示出的實施例中，自動裝置R攜帶工具O，例如沿著路徑T放置的銑刀。
在圖2中可以更具體地看出，認為工具O是由自動裝置R沿著待銑削部分的邊緣B1放置的。路徑T通常平行于所述邊緣。工具O對邊緣B1施加的力記作F。與路徑T相切的該力的分量記作FT，而垂直于路徑T的所述力的分量記作FN。
根據(jù)本發(fā)明，在控制工具O的位移的方法中使用切向分量FT的值。
在下面的描述中，廣泛采用F，并且其代表自動裝置臂的接合處中的轉(zhuǎn)矩的向量，或者代表包括笛卡爾力FX、FY、FZ以及笛卡爾轉(zhuǎn)矩MX、MY、MZ的外力的非共面直線對。
如圖3所示，程序設(shè)計平臺100使所述系統(tǒng)的用戶能夠以使得自動裝置執(zhí)行期望的操作的方式對自動裝置進行編程。這些操作由程序來描述。所述程序設(shè)計平臺使待訓(xùn)練的自動裝置可以到達連續(xù)的位置，并能夠編寫用于描述運動順序的程序、調(diào)試程序、運行程序、終止程序等。
為了執(zhí)行所述程序，所述程序設(shè)計平臺使用程序解釋器200。該程序解釋器執(zhí)行使自動裝置執(zhí)行任務(wù)的程序。除了包含其他內(nèi)容之外，被執(zhí)行的程序尤其包含公知為運動指令的指令300。指令300描述了自動裝置待執(zhí)行的運動的類型(直線，曲線，……，等)以及表征運動的各種參數(shù)(目標點，速度，力，……)。
運動指令300被發(fā)送到路徑發(fā)生器400。所述路徑發(fā)生器用于執(zhí)行所述運動指令，即，其用于有規(guī)律地(通常每隔4毫秒(ms)一次)產(chǎn)生作為運動類型和運動參數(shù)的函數(shù)的運動設(shè)定點500。這些運動設(shè)定點500代表了自動裝置在各個時刻所要遵循的路徑。伺服控制工業(yè)自動裝置600包括具有六個軸線的工業(yè)臂和伺服控制系統(tǒng)。設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)可以控制自動裝置的六個電動機(一個電動機用于一條軸線)，從而使所述自動裝置實際遵循的路徑盡可能地接近由運動設(shè)定點500限定的路徑。
在某些應(yīng)用中，工業(yè)自動裝置600的終端部件與其周圍環(huán)境(例如，其正在銑削的部分)機械地相互作用。外力估計器700構(gòu)成了用于獲取被稱為外力800的信號的裝置，所述外力代表了自動裝置施加到環(huán)境的力的數(shù)值和方向。該信號被實時地(通常每隔4毫秒(ms)一次)發(fā)送到路徑發(fā)生器400。所述路徑發(fā)生器利用該返回信息來修改運動設(shè)定點，以調(diào)節(jié)相互作用力。
所述程序設(shè)計平臺包括使自動裝置能夠以交互模式位移的控制臺，從而能夠訓(xùn)練自動裝置要到達的各種位置。所述控制臺還用作編寫和調(diào)試程序的程序設(shè)計界面。用于編寫這種程序的語言為文本語言，但是其他類型的語言(例如圖形語言)也可以用于本發(fā)明的上下文中。
所使用的語言包含了自動裝置程序設(shè)計語言中的常用指令，所述指令用于指定不同類型的運動、控制運動的速度和加速度、以及控制如何安排所述指令的順序。
下面通過實施例來描述與本發(fā)明有關(guān)的兩種其他的指令。
指令MOVEJF(位置，工具，參數(shù)，力)指定自動裝置必須使得其所攜帶的并且由參數(shù)“工具”限定的工具，從先前運動的最終位置移位到由“位置”參數(shù)限定的位置。以接合處模式執(zhí)行位移，即，在運動過程中，各個軸的位移之間存在比例常數(shù)。參數(shù)“參數(shù)”指定運動過程中不能超過的速度和加速度。所述參數(shù)還指定了運動是否將繼續(xù)進入之后的運動。參數(shù)“力”指定了在運動過程中與路徑相切的力的期望值。只要未達到由“參數(shù)”限定的速度極限和加速度極限，所述自動裝置就應(yīng)當適應(yīng)其沿著路徑的位移，以保持切向力在數(shù)值上盡可能地接近由“力”參數(shù)所指定的值。
指令MOVELF(位置，工具，參數(shù)，力)與MOVEJF指令類似。二者唯一的區(qū)別在于，所述運動需要沿著直線執(zhí)行。
可以很容易地想象類似的用于限定圓形路徑、或由花鍵限定的路徑、或其它路徑的指令。
對于本發(fā)明來說，重要的是，這些指令首先限定了自動裝置將要遵循的路徑的形狀，其次限定了自動裝置在位移過程中將要施加的切向力的數(shù)值。
程序解釋器200利用開發(fā)環(huán)境來執(zhí)行所生成的程序。為了執(zhí)行所述運動指令，所述程序解釋器驗證用戶指定的參數(shù)的有效性，然后將運動指令300發(fā)送到路徑生成器400。運動指令300包含來自于程序中指定的數(shù)值的信息，即310-路徑形狀的限定標志位表明路徑類型(接合處或者直線)。如果類型為“接合處”，則給出起始點的接合處坐標q0和目標點的接合處坐標q1。如果類型為“直線”，則給出起始點的笛卡爾坐標X0和目標點的笛卡爾坐標X1；320-切向力的設(shè)定點這是由自動裝置端部作用于周圍的笛卡爾力的范數(shù)的期望值des；330-速度極限自動裝置端部的笛卡爾速度的范數(shù)的極限值vmax；以及340-加速度極限自動裝置端部的笛卡爾加速度的范數(shù)的極限值amax。
在本文描述的實施方案中，運動命令部件500由六個電動機的角位置qdes組成，每隔4ms由所述路徑發(fā)生器對其更新一次。如圖4所示，六個位置設(shè)定點qdes1、qdes2、……、qdes6中的每一個被發(fā)送到電動機601、602、……、606中的每一個的相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)。
每個電動機都安裝有位置和速度傳感器。每個電動機的伺服控制系統(tǒng)都是比例-微分-積分(PID)型伺服系統(tǒng)。在圖5中，“qdes，j”是軸線j上的位置設(shè)定點，“qmes，j”是測得的位置，“Kp，j”、“Ki，j”以及“Kd，j”是所述PID的各自的增益，“Ides，j”是電流設(shè)定點，“Imes，j”是測得的電流，而p是拉普拉斯變量。
其他的位置伺服控制技術(shù)也可以用于本發(fā)明的上下文中。例如，可以通過去耦技術(shù)和線性化技術(shù)來執(zhí)行伺服控制。在這種情況下，不再逐軸線地執(zhí)行所述伺服控制。在本實施例中，運動設(shè)定點500是各個電動機的期望的角位置。還可以采用如在笛卡爾坐標系中所表示的所述終端部件的期望的位置和速度。所述運動設(shè)定點還可以是連續(xù)的位置增量，或者是在各個電動機在各個時刻的期望的速度。對于本發(fā)明來說重要的一點是，所述路徑發(fā)生器400實時地運轉(zhuǎn)，以計算所述自動裝置所要遵循的路徑，并且伺服控制系統(tǒng)保證了所述自動裝置盡可能接近地遵循所述路徑。
在本發(fā)明的上下文中，可以利用多種裝置來估計所述自動裝置施加到外部的力。最簡單的方法包括將力傳感器設(shè)置在所述自動裝置的端部。在這種情況下，采用笛卡爾坐標來表示外力800。還可以采用設(shè)置在所述自動裝置上的多個位置的力傳感器或者轉(zhuǎn)矩傳感器。
在圖6提出和表示的實現(xiàn)中，希望提供一種能夠利用位置伺服控制變量來估計所述外力的方案。
所采用的方法需要代表在各個電動機中流動的電流I的數(shù)值701。在本實施例中，所述數(shù)值等于在伺服控制系統(tǒng)中所使用的測得的電流Imes。
I＝Imes＝[Imes，1 Imes，2…Imes，6]同樣可以利用電流控制信號，即I＝Ides＝[Ides，1 Ides，2…Ides，6]或者代表在電動機中流動的電流的任何其他測得的變量或計算的變量。
所采用電動機是無刷電動機。用于這種類型的電動機的最簡單的模型702在于認為發(fā)送的轉(zhuǎn)矩Cm 703與流過所述電動機的電流是成比例的，即Cm＝Kt.I在該表達式中，I和Cm是包含與各個軸線有關(guān)的信息的向量，Kt是對角矩陣?？梢詫⒏訌?fù)雜的模型用作模型702。
另外，所采用的方法需要代表自動裝置711運動的信號，例如，分別由向量q，dq/dt，以及d2q/dt2表示的各個電動機的位置、速度、以及加速度。在本例中，這些值是根據(jù)伺服控制系統(tǒng)所采用的傳感器的測量結(jié)果及其導(dǎo)數(shù)推導(dǎo)出的。
q＝qmesdq/dt＝d(qmes)/dtd2q/dt2＝d2(qmes)/dt2還可以利用所述位置設(shè)定點及其導(dǎo)數(shù)qdes，d(qdes)/dt以及d2(qdes)/dt2。
在該信息以及所述自動裝置臂的動態(tài)模型(例如利用牛頓-歐拉公式建立的模型)712的基礎(chǔ)上，計算向量Cd，假定所述自動裝置未施加任何外力713，則所述向量Cd代表了所述自動裝置的各個電動機在理論上應(yīng)當施加的力矩。
利用在720處產(chǎn)生的差值，推導(dǎo)得到向量Cext 800，其構(gòu)成了與自動裝置施加到其周圍的力800相對應(yīng)的電動機轉(zhuǎn)矩的估計值Cext＝Cm-Cd圖7示出了所述路徑發(fā)生器所采用的算法如何被分成四部分起始于切向力的設(shè)定點310、外力800以及曲線的形狀320，在步驟410計算標量誤差變量420。在步驟430，將速度極限330和加速度極限340投影到曲線320上。在投影的速度極限和加速度極限470的基礎(chǔ)上，以及在所述誤差變量420的基礎(chǔ)上，調(diào)整器430計算沿著曲線440的期望的運動。然后根據(jù)曲線320的限定的形狀以及沿著曲線440的限定的運動，在步驟450計算所述自動裝置的運動設(shè)定點500。
下面描述四個部分中的每個部分A)計算誤差變量(410-420)直線運動下面描述直線運動中誤差變量420的計算。下面給定的計算包括計算力的設(shè)定點310和外力800之差在曲線320上的投影。
在直線運動過程中，可以采用如下的參量形式來表示所述自動裝置的笛卡爾位置x(向量)x＝x0+s.(x1-x0)其中，x0是運動起始點的笛卡爾位置，x1是笛卡爾目標位置，而s是在0到1范圍內(nèi)的標量參數(shù)。可以采用以下形式重寫上述公式x＝f(s) (公式1)對該公式進行微分，得到以下公式
v＝dx/dt＝df/ds.ds/dt (公式2)在該公式中，df/ds是與所述曲線相切的笛卡爾向量。所述笛卡爾向量u＝(df/ds)/‖df/ds‖是與所述曲線相切的一元向量。
在本實施例中，力設(shè)定點300是所述笛卡爾切向力的范數(shù)。從而給出期望的笛卡爾力向量Fdes＝fdes.u(公式3)由所述接合處轉(zhuǎn)矩Cext的向量給出外力800?？梢岳靡韵鹿綄⒃撝底儞Q到笛卡爾坐標系Fext＝J-t.Cext (公式4)其中J-t是所述自動裝置的運動矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣的逆。
所選的命令變量420記為eps，其為期望的切向力與投影到所述路徑的切線上的外力之差，即eps＝ut.(Fdes-Fext)不管采用什么樣的函數(shù)f(圓，花鍵，等等)，只要可以對其進行微分，也就意味著在所有的點都可以定義它的切線，那么該計算都是有效的。
該計算是在力的設(shè)定點300是笛卡爾力向量的范數(shù)以及外力800是在接合處坐標系中給出的特殊情況下進行的。利用適當?shù)淖鴺俗儞Q公式，例如，代換公式3和公式4，可以處理在任何坐標系中給出的情況。
B)計算誤差變量(410-420)接合處運動當處理接合處運動時，可以采用如下的參量形式將所述自動裝置的接合處位置q記為q＝q0+s.(q1-q0)其中，q0是運動起始時的接合處位置，q1是目標接合處的位置，而s是0到1之間的標量參數(shù)?？梢圆捎靡韵滦问綄⑸鲜龉礁膶憺閝＝g(s)給出相應(yīng)的笛卡爾位置
x＝k(q(s))其中，k是所述自動裝置的直接的幾何模型。
因此，可以通過選擇函數(shù)f，像處理所述笛卡爾運動一樣來處理所述接合處運動，例如f(s)＝k(q(s))C)將速度和加速度極限沿著曲線投影(460)在本實施例中，在笛卡爾坐標系中給出所述速度極限。換句話說，希望所述自動裝置的速度v的范數(shù)應(yīng)當小于給定的速度vmax，并且笛卡爾加速度dv/dt的范數(shù)應(yīng)當小于給定的加速度amax。
定義以下值(ds/dt)max＝min(vmax/‖df/ds‖)；c.sqrt(amax/‖df/ds‖) (公式5)(d2s/dt2)max＝(amax-‖df/ds‖.(ds/dt)max)/‖d2f/ds2‖ (公式6)其中，c為常數(shù)，滿足0＜c＜1。
sqrt()表示平方根函數(shù)。
假定以下式子|ds/dt|≤(ds/dt)max|d2s/dt2｜≤(d2s/dt2)max然后，根據(jù)公式2，可以得到以下式子‖v‖＝‖df/ds.ds/dt‖＝‖df/ds‖.‖ds/dt‖≤‖df/ds‖.(ds/dt)max從而，根據(jù)公式5，可以得到以下式子‖V‖≤vmax此外，通過對公式2進行微分，可以得到以下式子a＝df/ds.d2/dt2+d2f/ds2.(ds/dt)2從而‖a‖＝‖df/ds.d2s/dt2+d2f/ds2.(ds/dt)2‖≤‖df/ds‖.|d2s/dt2|+‖d2f/ds2‖.|ds/dt|2≤‖df/ds‖.(d2s/dt2)max|+‖d2f/ds2‖.(ds/dt)max2利用公式5和公式6的定義，可以得到以下式子
‖a‖≤amax從而，數(shù)值(ds/dt)max和(d2s/dt2)max限定了對s的導(dǎo)數(shù)的約束，其保證了可以滿足所述笛卡爾速度極限和加速度極限。從而可以認為，這些數(shù)值是所述笛卡爾速度極限和加速度極限在s坐標上的投影。
類似地，通過利用函數(shù)h(s)＝k-1(f(s))而不是上面計算中的函數(shù)f，可以得到接合處速度極限和/或加速度極限。
D)調(diào)節(jié)器(430)調(diào)節(jié)器430的作用是生成沿著曲線440的運動，從而盡可能使所述誤差變量420接近于零。
所采用的調(diào)節(jié)器是積分型調(diào)節(jié)器?？梢圆捎靡韵滦问絹肀硎尽皞鹘y(tǒng)的”積分調(diào)節(jié)器d(sdes)/dt＝K.epssdes＝∫d(sdes)/dt.dt其中，sdes是所述自動裝置沿著公式1中以參數(shù)s為變量表示的曲線的期望位置，K為常數(shù)。在下面的方框圖中示出了這一點，其中p表示拉普拉斯變量。
該圖等價于 為了將所述速度極限和加速度極限包含進去，對上圖修改如下
方框“clac(ds/dt)max”和“calc(d2s/dt2)max”計算作為由公式5和公式6(對于s＝sdes，估算df/dt和d2f/dt2的值)給出的sdes的函數(shù)的投影的加速度極限的速度。方框“satVel”使得作為(ds/dt)max的函數(shù)的輸入速度z飽和。換句話說，利用了以下公式 類似地，satAccel使得作為(d2s/dt2)max的函數(shù)的加速度u飽和，即 在任何情況下，該方案保證了|d(sdes)/dt|＜(ds/dt)max從而保證了沿著所述路徑的期望的笛卡爾速度的范數(shù)小于vmax。
當未達到最大速度時，則z＝d(sdes)/dt從而w＝d2(sdes)/dt2以及|d2(sdes)/dt2|＜(d2s/dt2)max其保證了所述笛卡爾加速度的范數(shù)小于amax。
在總的上下文中，所描述的算法保證了只要未達到最大的笛卡爾速度，則總是可以滿足所述笛卡爾速度極限和所述笛卡爾加速度極限。
對于直線運動來說，當達到所述速度極限時，加速度為零，因此也滿足了所述加速度極限。
E)計算(430)運動設(shè)定點(500)在本例中，所述運動設(shè)定點500是所述自動裝置接合處坐標qdes。沿著所述曲線sdes，從期望的位置開始，可以利用如公式1所給出的曲線的參量公式來計算相應(yīng)的笛卡爾位置設(shè)定點xdes＝f(sdes)此后，利用記為k-1的自動裝置的幾何模型的逆，可以得到所述接合處坐標qdes＝k-1(xdes)如果運動設(shè)定點為速度，則可以利用關(guān)于速度的相應(yīng)的坐標變換(公式2以及自動裝置運動矩陣的逆)。
權(quán)利要求
1.一種控制多軸線自動裝置的運動部分沿著路徑的位移的方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟向路徑生成器(400)提供運動指令(300)，所述運動指令至少包括與所述路徑(320)的形狀和力的設(shè)定點(310)相關(guān)的信息；計算外力信號(800)，所述外力信號表示所述運動部分(O)施加到其周圍的力(F)的至少一個分量；在預(yù)定的采樣頻率下向所述路徑生成器(400)提供所述外力信號(800)；利用所述路徑發(fā)生器(400)，在預(yù)定的采用頻率下，采用使作用于路徑切線(T)的外力的投影(FT)與作用于所述切線的所述設(shè)定點的投影之差最小的方式，計算沿著所述路徑(320)的運動設(shè)定點(500)；以及將所述運動設(shè)定點(500)發(fā)送到能夠?qū)⑺鲎詣友b置(600)的至少一條軸線的運動設(shè)置成符合所述運動設(shè)定點的伺服控制裝置(601-606)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)表示在所述自動裝置(600)的至少一個致動器(601-606)中流動的電流的信息，來計算所述外力信號(800)。
3.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括在計算所述外力信號(800)時利用所述自動裝置(600)的動態(tài)模型(712)的步驟。
4.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括在計算所述運動設(shè)定點(500)時，向所述路徑發(fā)生器(400)提供至少一個速度極限值(330)和/或至少一個加速度極限值(340)，從而使所述設(shè)定點符合所述極限值的步驟。
5.一種控制多軸線自動裝置的運動部分沿著路徑的位移的裝置，其特征在于，所述裝置包括路徑發(fā)生器(400)，用于計算作為運動指令(300)的函數(shù)的運動設(shè)定點(500)，所述運動指令至少包括與所述路徑(320)的形狀和力的設(shè)定點(310)相關(guān)的信息；以及力估計器(700)，用于產(chǎn)生外力信號(800)，所述外力信號表示所述運動部分(O)作用于其周圍的力(F)的至少一個分量，所述力估計器還用于在預(yù)定的采樣頻率下將所述信號發(fā)送到所述路徑發(fā)生器，其中，所述路徑發(fā)生器用于在預(yù)定的采樣頻率下、以使得作用于路徑切線(T)的外力的投影(FT)與作用于所述切線的力的設(shè)定點的投影之差最小的方式、計算沿著所述路徑(320)的所述運動設(shè)定點(500)，將所述運動設(shè)定點(500)發(fā)送到能夠?qū)λ鲎詣友b置(600)的至少一條軸線的運動進行設(shè)置的伺服控制裝置(601-606)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括程序解釋部件(200)，用于執(zhí)行包含運動指令(300)的程序，所述運動指令至少能夠使得所述路徑(320)的形狀和力的設(shè)定點(310)被指定。
全文摘要
本發(fā)明方法包括向路徑生成器(400)提供運動指令(300)，所述運動指令至少包括與路徑(320)的形狀和裝入指令(310)相關(guān)的信息；計算有關(guān)的裝入信號(800)；將所述裝入信號(800)發(fā)送到所述路徑生成器(400)；計算沿著所述路徑的運動指令(500)，以這種方式來使得作用于路徑切線的負荷的投影與作用于所述切線的指令的投影之差最小；并且將所述運動指令(500)發(fā)送到用于啟動自動裝置(600)的裝置。還公開了一種包含用于實現(xiàn)所述控制的部件(200，400，700)的裝置。
文檔編號G05B19/19GK1894640SQ200480037380
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者露珂·兆麗 申請人:施托布利法韋日公司