專利名稱：用于在機(jī)械手的控制裝置中輸入指令的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在機(jī)械手的控制裝置中輸入一個(gè)或多個(gè)指令的方法和裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前特別是將單軸或多軸的機(jī)器人、測量機(jī)器或工具機(jī)器理解為機(jī)械手，例如非驅(qū)動(dòng)的坐標(biāo)測量機(jī)器。這樣的機(jī)械手通常具有控制裝置，該控制裝置用于執(zhí)行特定的移動(dòng)， 例如使通過預(yù)定的軌道，該控制裝置還用于存儲(chǔ)特定的測量位置或此類數(shù)據(jù)。當(dāng)前同樣將調(diào)節(jié)器稱為控制裝置，例如機(jī)器人的力調(diào)節(jié)器或位置調(diào)節(jié)器。為了使機(jī)械手工作，需要把一個(gè)或多個(gè)指令輸入到這樣的控制裝置中。例如將用于特定位置啟動(dòng)、通過特定軌道、操縱工具的指令輸入到機(jī)器人控制裝置中，該對工具的操作例如為夾具的打開或關(guān)閉或?qū)搞Q的操作、或?qū)︺婎^或鉆頭或此類工具的操作。相應(yīng)地在工具機(jī)器中輸入用于啟動(dòng)進(jìn)料進(jìn)刀、改變工件或工具或者此類的轉(zhuǎn)速的信號，在測量機(jī)器中輸入用于開始或結(jié)束數(shù)據(jù)記錄、改變測量精度或此類的信號。這些指令可以通過控制裝置直接作用于機(jī)械手或以程序的方式保存，從而隨后通過控制裝置轉(zhuǎn)化為期望的機(jī)械手動(dòng)作。例如從EP 0 850 730 Bl中已知，通過輸入指令手動(dòng)地將機(jī)器人移動(dòng)到期望的起始位置且接著沿著要通過的軌道移動(dòng)或移動(dòng)到該軌道上的點(diǎn)，該指令指定機(jī)器人的工作過程參數(shù)，例如起始位置的啟動(dòng)、銑刀的操作、通過預(yù)定軌道從而用銑刀來加工工件以及返回到中性位置。因此為了輸入指令，例如將實(shí)際位置保存為預(yù)定位置、操縱工具或在中性位置工作，在所謂的直接編程(直接示教)中額外的鍵盤或此類裝置是必須的，手動(dòng)引導(dǎo)機(jī)器人的操作者通過該鍵盤輸入相應(yīng)的指令。這不但需要額外的設(shè)備和輸入裝置和控制裝置之間增加的傳輸費(fèi)用，而且在直接編程中妨礙操作者，因?yàn)椴僮髡邽榱瞬僮麈I盤必須單手移動(dòng)或松開機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是簡化到機(jī)械手的控制裝置中的指令輸入。通過根據(jù)權(quán)利要求1或7的方法或根據(jù)權(quán)利要求15或18的裝置來解決該任務(wù)。本發(fā)明的基礎(chǔ)思想是直接通過觸摸相應(yīng)的機(jī)械手來輸入指令。迄今為止，例如從 EPO 850 730 Bl中僅僅獲知，可通過推或拉其末端執(zhí)行器來移動(dòng)機(jī)器人，移動(dòng)方向是在末端執(zhí)行器上施加的力的方向，而本發(fā)明通過以存儲(chǔ)的力、移動(dòng)或順序來比較根據(jù)本發(fā)明的作用于機(jī)械手的第一力、依次作用于機(jī)械手的第一力和第二力的順序、機(jī)械手的第一移動(dòng)或機(jī)械手第一移動(dòng)和第二移動(dòng)的順序，來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的、特別是不涉及移動(dòng)且更復(fù)雜的指令的輸入，其中已將每個(gè)指令分配給存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序。應(yīng)認(rèn)識到，如果檢測到的移動(dòng)、 力或順序與存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序一致，則輸入分配給該存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序的指令，該指令被發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置中。為此在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，檢測操作者在預(yù)定方向施加到機(jī)械手的力，例如通過力傳感器來檢測。為了更少地圖示，以下一般化地將反向相等的力偶——即轉(zhuǎn)力矩描述為力。如果下面提到例如力傳感器，則一樣包括轉(zhuǎn)力矩傳感器。這樣的力傳感器可以預(yù)先設(shè)置在機(jī)械手的末端執(zhí)行器上、或設(shè)在與機(jī)械手連接的導(dǎo)向把手上或機(jī)械手的發(fā)動(dòng)機(jī)上并且在那里檢測施加的力，該力為操作者直接地施加到末端執(zhí)行器上或?qū)虬咽稚仙希蚴情g接地例如通過末端執(zhí)行器或?qū)虬咽质┘拥綑C(jī)械手的發(fā)動(dòng)機(jī)上。舉例來說常規(guī)的工業(yè)機(jī)器人配備有剛性的位置調(diào)節(jié)器，該位置調(diào)節(jié)器保持該機(jī)器人在其實(shí)際位置上，或?qū)⒕哂兄苿?dòng)的非驅(qū)動(dòng)的坐標(biāo)測量機(jī)器固定在一位置，該機(jī)器人或坐標(biāo)測量機(jī)器不能由操作者手動(dòng)地移動(dòng)或僅能少量地移動(dòng)。在這種情況下，前述測量在預(yù)定方向施加到機(jī)械手的力變得尤其有利。例如操作者首先在第一方向以預(yù)定的最小力拉機(jī)器人的肢節(jié)(Glied)，接著在第二方向壓機(jī)器人的肢節(jié)，其中該第一方向?yàn)橥ㄟ^力傳感器在機(jī)器人的肢節(jié)上直接測量的方向或通過傳感器在機(jī)器人的傳動(dòng)裝置中間接測量的方向，該第二方向?yàn)橛上嗤蚱渌牧鞲衅鳒y量受壓肢節(jié)的方向。如果將第一方向的第一力和第二方向的第二力的順序存儲(chǔ)為順序，則將確定的指令分配給該順序，該確定的指令例如為機(jī)器人發(fā)動(dòng)機(jī)剎車的開啟或位置調(diào)節(jié)器參數(shù)的改變的指令，根據(jù)本發(fā)明由操作者以存儲(chǔ)的順序施加到末端執(zhí)行器上的力將被理解為分配的指令的輸入。因此，例如通過在確定的方向多次拉機(jī)器人的肢節(jié)來柔性地移動(dòng)剛性移動(dòng)的機(jī)器人是可能的，該柔性移動(dòng)例如可能通過在機(jī)器人的比例積分微分(PID)位置調(diào)節(jié)器中刪去積分部分和減小比例常數(shù)來完成。在第一實(shí)施例中，在該實(shí)施例中將測量力，機(jī)械手沒有必要隨著用于操作者輸入指令而施加到其上的力而總是或至少顯著地移動(dòng)。這例如是在測量機(jī)器中，優(yōu)選地根據(jù)本發(fā)明，輸入指令并不必然會(huì)引起測量機(jī)器的移動(dòng)以及伴隨著的從適才的啟動(dòng)位置的離開。另一方面，該機(jī)械手對在其上輸入指令所施加的力不作出反應(yīng)或至少不明顯地作出反應(yīng)，缺少機(jī)械手的反饋使操作變得困難，因?yàn)椴僮髡呃绮荒芨鶕?jù)機(jī)械手的移動(dòng)識別出他是否已經(jīng)在第一方向施加了或沒有施加足夠的第一力。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，在機(jī)械手上施加力的位置處測量機(jī)械手的移動(dòng)。為此根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，檢測機(jī)械手在第一移動(dòng)方向的移動(dòng)并且在第二實(shí)施例的進(jìn)一步構(gòu)造中隨后檢測機(jī)械手在第二移動(dòng)方向的移動(dòng)，與存儲(chǔ)的第一移動(dòng)方向的移動(dòng)或第一移動(dòng)方向移動(dòng)和第二移動(dòng)方向移動(dòng)的順序進(jìn)行比較，對于該存儲(chǔ)的移動(dòng)或順序已分別分配有指令。如果檢測到的移動(dòng)或移動(dòng)順序與存儲(chǔ)的移動(dòng)或移動(dòng)順序一致，即機(jī)械手被操作者以分配有確定的指令的方式來移動(dòng)，則將該指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置中。為此優(yōu)選柔性地構(gòu)造該機(jī)械手，即通過操作者用于手動(dòng)輸入指令而施加到機(jī)械手上的力以可識別的程度移動(dòng)。如上所述，這可以例如通過精細(xì)的比例位置調(diào)節(jié)器以相應(yīng)減小的比例常數(shù)來實(shí)現(xiàn)。同樣地這種柔性的機(jī)械手可以是力調(diào)節(jié)的。為此例如在其控制裝置中可以借助數(shù)學(xué)替代模型計(jì)算出該力，該力恰好在其實(shí)際位置補(bǔ)償重力和摩擦力。如果機(jī)械手發(fā)動(dòng)機(jī)的力調(diào)節(jié)器作為理論值來提供該力，則可以通過相對小的力從其實(shí)際位置移動(dòng)機(jī)械手。使得該機(jī)械手柔性，即使得該機(jī)械手通過用于輸入指令而施加到其上的力能夠可識別地移動(dòng)的其他可能在于檢測施加于其上的力且憑借該力在該力的方向具有相應(yīng)的移動(dòng)且優(yōu)選地具有相應(yīng)于該力的大小的移動(dòng)速度。因此在這樣柔性的機(jī)械手中，用于輸入指令而施加到其上的力導(dǎo)致了該機(jī)械手可測量的，優(yōu)選地操作者可識別的移動(dòng)。借此操作者獲得反饋，該反饋是關(guān)于由其施加的力的。特別地，操作者通過機(jī)械手在第一移動(dòng)方向相應(yīng)的移動(dòng)來識別他已使該機(jī)械手在第一方向足夠地移動(dòng)，從而輸入分配給該存儲(chǔ)的移動(dòng)的指令。在該第二實(shí)施例中的進(jìn)一步構(gòu)造中，操作者能夠相應(yīng)于存儲(chǔ)的順序在第二方向移動(dòng)機(jī)械手，從而輸入分配給該存儲(chǔ)的順序的指令。特別地在柔性的機(jī)械手中，在第一或第二方向上的移動(dòng)可以是機(jī)械手在其稱為零空間中的移動(dòng)，即機(jī)械手所有位置和姿勢的數(shù)量實(shí)現(xiàn)為相同定義的機(jī)械手末端執(zhí)行器的位置。如果機(jī)械手是冗余的，即具有多個(gè)自由度，例如具有多個(gè)關(guān)節(jié)，該自由度或關(guān)節(jié)多于為了實(shí)現(xiàn)定義的末端執(zhí)行器位置所必需的，則柔性的機(jī)械手可以通過操作者在其肢節(jié)移動(dòng)， 即轉(zhuǎn)移到零空間中不同的位置，而該末端執(zhí)行器不改變其在笛卡爾空間中定義的位置。一個(gè)這樣的移動(dòng)特別適合于輸入指令，且該移動(dòng)不改變末端執(zhí)行器的位置以及例如機(jī)器人的工作點(diǎn)。例如六軸工業(yè)機(jī)器人關(guān)于末端執(zhí)行器位置冗余，在該末端執(zhí)行器位置沒有圍繞第六關(guān)節(jié)軸根據(jù)對稱的工具預(yù)先給定末端執(zhí)行器的方向。這里可例如選擇其末端執(zhí)行器關(guān)于第六關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)作為第一方向，以將末端執(zhí)行器關(guān)于確定的角的旋轉(zhuǎn)作為第一方向上的移動(dòng)來檢測且與存儲(chǔ)的移動(dòng)進(jìn)行比較，例如與旋轉(zhuǎn)角比較，從而輸出指令。七軸或更多軸的服務(wù)機(jī)器人，例如德國航空航天中心的LBR系列的輕型機(jī)器人， 關(guān)于其夾具的預(yù)定位置和方向在笛卡爾空間中冗余，以便這兒可以例如將肘關(guān)節(jié)在不同姿勢中的移動(dòng)作為第一方向的移動(dòng)來檢測且與存儲(chǔ)的移動(dòng)來比較，從而輸出指令。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中存儲(chǔ)的力、移動(dòng)或順序包括力或移動(dòng)的大小，它們的時(shí)間序列和/或力與移動(dòng)之間的時(shí)間間隔，其中力或移動(dòng)的大小即它們的值和/或方向，它們的時(shí)間進(jìn)程特別是它們的隨時(shí)間的改變和/或力或移動(dòng)之間的時(shí)間間隔。這樣例如存儲(chǔ)的移動(dòng)可以包括速度、加速度和/或關(guān)于時(shí)間更高的導(dǎo)數(shù)，其中該速度即機(jī)械手的位置隨著時(shí)間的改變，該加速度即該機(jī)械手的速度隨著時(shí)間的改變。借此，指令的數(shù)量明顯增加，該指令可通過順序被編碼。附加地通過考慮數(shù)值的大小，優(yōu)選可以考慮時(shí)間進(jìn)程或時(shí)間間隔，根據(jù)本發(fā)明用于輸入指令所施加或?qū)嵤┑牧蛞苿?dòng)，該力或移動(dòng)區(qū)別于為了其他目的的力和移動(dòng)，例如為了在直接編程中為了將機(jī)器人移到理論位置而施加到其上的力或其所實(shí)施的移動(dòng)。例如可以在機(jī)械手的末端執(zhí)行器通過多次短的或迅速的來回拉，即在輸入模式中轉(zhuǎn)換較高的速度或加速度，在該模式中進(jìn)一步的力或移動(dòng)僅表現(xiàn)為輸入指令。通過末端執(zhí)行器重復(fù)短的或迅速的來回拉動(dòng)，即在普通模式中可以重新返回高的速度或加速度，在該模式中可以手動(dòng)地將機(jī)械手的末端執(zhí)行器帶到理論位置。第一和第二力或移動(dòng)方向不必彼此不同。這樣例如可以通過末端執(zhí)行器在旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)90度，短暫暫停之后接著末端執(zhí)行器在相同的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)90度，同樣地輸入指令。優(yōu)選地，對已分配指令的存儲(chǔ)的力、移動(dòng)或順序的選擇，應(yīng)能使得力、移動(dòng)或順序在機(jī)械手的普通操作中基本不出現(xiàn)，例如在機(jī)器人的直接編程中一般不出現(xiàn)通過手動(dòng)處理其末端執(zhí)行器。這例如可以通過多次機(jī)械手的在相同方向或在彼此相反方向的力或移動(dòng)的多次實(shí)施來實(shí)現(xiàn)。
7
可以在慣性固定或機(jī)械手固定坐標(biāo)系統(tǒng)中預(yù)先給定力方向或移動(dòng)方向。因此可以通過操作者在空間方向始終將在空間方向上施加到機(jī)械手的末端執(zhí)行器上的力或末端執(zhí)行器的移動(dòng)檢測為在第一方向的力或移動(dòng)，而不取決于機(jī)械手各自的位置以及其末端執(zhí)行器的位置。同樣地，可以相對于機(jī)械手來定義力方向或移動(dòng)方向，以便例如在末端執(zhí)行器上以其旋轉(zhuǎn)軸方向拉動(dòng)而不取決于機(jī)械手的位置，即不取決于在空間中末端執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)軸的方向，而始終檢測為第一方向的力或移動(dòng)。通常優(yōu)選地，預(yù)先給定的力或移動(dòng)方向相應(yīng)于機(jī)械手在其關(guān)節(jié)的移動(dòng)的可能性。 因此第一和/或第二方向例如可以通過機(jī)械手在其關(guān)節(jié)的移動(dòng)來定義或通過機(jī)械手在多個(gè)關(guān)節(jié)相關(guān)的移動(dòng)來定義，例如平行的、相反的或互補(bǔ)的移動(dòng)來定義，約為圍繞旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸的機(jī)械手肢節(jié)的旋轉(zhuǎn)％或在兩個(gè)連續(xù)的、平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸中的旋轉(zhuǎn)(13 = 2 ，通過這樣在笛卡爾空間中開行為直線。通過存儲(chǔ)以及比較第一方向的力或移動(dòng)可以非常簡單、直觀地輸入指令。例如將坐標(biāo)測量機(jī)器的探頭的加壓分配給數(shù)據(jù)記錄的開始或結(jié)束。第一方向不必是歐氏線性的。 這樣例如第一方向同樣可以是具有在空間中給定方向和/或給定半徑的環(huán)形軌道。如果操作者在這樣的環(huán)形軌道上圍繞確定的弧長來移動(dòng)機(jī)器人的肢節(jié)，該弧長例如為η或2π， 這樣可以例如將指令分配給控制模式的選擇。通過存儲(chǔ)以及比較第一和第二方向的力或移動(dòng)的順序可以優(yōu)選地塑造較大的指令庫以及特別地可以給順序配備指令，該指令在機(jī)械手的正常工作中不出現(xiàn)或很少出現(xiàn)。 可以附加地或在第一方向的力或移動(dòng)的位置將指令分配給這樣的順序，從而提供用于使用的直觀、易學(xué)的指令庫(特別地當(dāng)僅存儲(chǔ)并比較第一方向的力或移動(dòng)時(shí))、減小通過在第一方向偶然移動(dòng)或施加力而無意輸入指令的危險(xiǎn)(特別地當(dāng)僅存儲(chǔ)并比較第一和第二方向的力順序或移動(dòng)順序時(shí))或提供用于使用的非常大的指令庫(特別地當(dāng)不但存儲(chǔ)并比較第一方向的力或移動(dòng)、而且存儲(chǔ)并比較第一和第二方向的力順序或移動(dòng)順序時(shí))。本發(fā)明不局限于兩個(gè)依次施加到機(jī)械手上的力或相應(yīng)的移動(dòng)的順序。特別地為了對更廣泛的指令庫編碼，可以存儲(chǔ)相應(yīng)的更復(fù)雜的指令，以使為了從這樣的指令庫輸入指令，必須在預(yù)定方向依次施加三個(gè)或更多力到機(jī)械手或必須使機(jī)械手實(shí)施依次給定的三個(gè)移動(dòng)。為了將該力或移動(dòng)區(qū)分于其他的力或移動(dòng)，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中預(yù)先設(shè)定導(dǎo)向把手，能夠以該把手將力施加到機(jī)械手上或可以使用該把手一起移動(dòng)機(jī)械手，該導(dǎo)向把手具有用于輸入信號的輸入裝置，且以該信號在普通模式和指令輸入模式之間轉(zhuǎn)換，其中該力或移動(dòng)是為了輸入指令到機(jī)械手的控制裝置而施加到機(jī)械手上的或與機(jī)械手一起實(shí)施的，該其他的力例如偶然以及不注意地施加到機(jī)械手上的或用于單純移動(dòng)柔性的機(jī)械手，該其他的移動(dòng)例如用于運(yùn)送到機(jī)械手期望的工作位置。優(yōu)選地這樣的導(dǎo)向把手與機(jī)械手固定或可拆卸地連接，例如在末端執(zhí)行器上焊接或旋緊或釘上。在指令輸入模式中，可以例如通過一次、多次或持續(xù)地操作輸入裝置來轉(zhuǎn)換，每個(gè)施加到機(jī)械手上的力或每個(gè)與機(jī)械手一起實(shí)施的移動(dòng)將作為順序的一部分，該順序用于輸入指令。相反，在普通模式中作用于機(jī)械手上的力或與機(jī)械手一起實(shí)施的移動(dòng)不適合作為用于輸入指令。這使得能夠僅在指令輸入模式期間檢測作用于機(jī)械手上的力或與機(jī)械手一起實(shí)施的移動(dòng)，這避免了在普通模式期間不注意地通過力順序或移動(dòng)順序而輸入指令，其中在普通模式中可例如手動(dòng)地引導(dǎo)機(jī)器人到預(yù)定位置。同樣地，可以持續(xù)檢測施加到機(jī)械手上的力或與機(jī)械手一起實(shí)施的移動(dòng)，以使例如在直接編程期間由操作者實(shí)施的順序與存儲(chǔ)的順序一致，不取決于輸入裝置的操作或在指令輸入模式中的轉(zhuǎn)換，而是被識別為用于輸入指令的順序，且將分配的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置中。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例的指令輸入的安全性可以通過兩級處理進(jìn)一步提高。為此預(yù)先規(guī)定應(yīng)給操作者反饋，該反饋是關(guān)于通過由操作者施加的力或由操作者引起的機(jī)械手移動(dòng)而輸入的指令，操作者必須以確定的輸入，例如以輸入裝置的操作、借助于根據(jù)本發(fā)明方法的聲學(xué)的答復(fù)或進(jìn)一步輸入指令對該反饋?zhàn)鞒鲰憫?yīng)。如果指令由操作者操作，則將分配給存儲(chǔ)的力、移動(dòng)或順序的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置。該反饋例如可以以視覺地、 聽覺地或觸覺地實(shí)現(xiàn)，視覺例如通過顯示，聽覺例如通過語音序列的發(fā)出，觸覺例如通過機(jī)械手的震動(dòng)。借此減小了無意地輸入指令的危險(xiǎn)，該無意地輸入指令例如是由于混淆了被分配的順序。為了逐級且逐漸輸入更復(fù)雜的指令，這樣的反饋特別有效。如果經(jīng)常以機(jī)器人確定的指令輸入，例如“觸摸”，則該機(jī)器人的位置將被存儲(chǔ)，在該位置機(jī)器人實(shí)施該指令。為此在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明首先通過力、移動(dòng)或順序來輸入指令。接著機(jī)械手由操作者移動(dòng)到用于實(shí)施該指令而預(yù)先規(guī)定的位置且存儲(chǔ)該位置，在該處通過由操作者輸入信號，例如操作或松開開關(guān)，來輸入指令和/或到達(dá)要存儲(chǔ)的位置。為此可以在指令輸入后和/或存儲(chǔ)機(jī)械手的分配的位置后輸出反饋，該反饋例如是視覺顯示或聲音信息。由操作者用于輸入指令而施加的力或?qū)嵤┑囊苿?dòng)通常與存儲(chǔ)的順序不精確一致， 特別地關(guān)于它們的大小、時(shí)間進(jìn)程或時(shí)間間隔不精確一致。優(yōu)選地，存儲(chǔ)的力、移動(dòng)或順序具有預(yù)先給定的公差區(qū)域。這意味著，由操作者施加力到機(jī)械手上或與機(jī)械手一起實(shí)施移動(dòng)，如果它們的方向、大小以及和事先施加的力或?qū)嵤┑囊苿?dòng)的時(shí)間進(jìn)程或時(shí)間間隔，與存儲(chǔ)的力、移動(dòng)或順序的方向、大小、時(shí)間進(jìn)程或時(shí)間間隔不同，但該區(qū)別在預(yù)定的最大范圍內(nèi)，則檢測的力或移動(dòng)和存儲(chǔ)的力或移動(dòng)的比較結(jié)果為一致。特別優(yōu)選地，為此將存儲(chǔ)的順序劃分為簡單的基元O^rimitiv)，例如力或移動(dòng)向上/下、左/右、前/后或此類的，從而如果力或移動(dòng)實(shí)質(zhì)上向前定向，則分配到基元“前”。 通過這樣的基元的順序，例如“上”到“右”，則同樣可以有效輸入更復(fù)雜的指令或相應(yīng)的指
令語法ο然而同樣可以使用其他的模式識別方法，例如以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法、模糊方法或其他的特別是圖像處理中已知的模式識別方法。


本發(fā)明進(jìn)一步的任務(wù)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從從屬權(quán)利要求和下述的示例性實(shí)施例中得出。為此部分地圖示圖1根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在輸入指令時(shí)的具有指令輸入裝置的四軸機(jī)械手；圖2根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出了四軸機(jī)器人1，其軀干1. 1可以圍繞機(jī)器人固定的坐標(biāo)系統(tǒng)的y軸旋轉(zhuǎn)。與軀干1. 1連接的上臂1. 2面對該軀干圍繞與機(jī)器人固定的坐標(biāo)系統(tǒng)中的X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。此外下臂1. 3和末端執(zhí)行器1. 4可圍繞平行軸面對上臂1. 2旋轉(zhuǎn)，且在末端執(zhí)行器或下臂上固定。末端執(zhí)行器1.4上釘有導(dǎo)向把手2。在軀干1. 1中設(shè)置有機(jī)械手的控制裝置，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在該控制裝置中提供有指令輸入裝置。該機(jī)器人1是柔性的，即可以通過操作者手動(dòng)移動(dòng)。為此在機(jī)器人1的四個(gè)移動(dòng)軸通過力調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)施加轉(zhuǎn)力矩到軸上，該力矩在末端執(zhí)行器1. 4、上臂1. 2和下臂1.3各自的位置分別補(bǔ)償它們的重力。如果操作者在此施加y方向的力到導(dǎo)向把手2 上，則操作者能夠簡單地在該方向移動(dòng)末端執(zhí)行器1. 4。如果他松開導(dǎo)向把手，則機(jī)器人1 停留在新的位置。在示例性實(shí)施例中將在機(jī)器人1的控制裝置(未圖示)中輸入指令“觸摸”。因此操作者借助于導(dǎo)向把手2以圖1中虛線所示的方式來移動(dòng)末端執(zhí)行器1. 4 首先迅速向上， 即機(jī)器人固定的坐標(biāo)系統(tǒng)中y方向，然后向前，即機(jī)器人固定的坐標(biāo)系統(tǒng)中ζ方向。在機(jī)器人1的四個(gè)移動(dòng)軸中通過解析器(未圖示)來檢測移動(dòng)。由于一般在機(jī)器人的直接編程中通常不出現(xiàn)迅速垂直移動(dòng)的順序，即手動(dòng)地將其末端執(zhí)行器移動(dòng)到期望的預(yù)定位置，因此指令“觸摸”與該移動(dòng)順序“上”到“前”有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明在機(jī)器人的直接編程的步驟al)中，在第一移動(dòng)方向y檢測第一移動(dòng) Δ y，緊接著在步驟中，在第二移動(dòng)方向ζ檢測第二移動(dòng)(圖幻。在步驟W)中比較移動(dòng)順序與存儲(chǔ)的移動(dòng)順序。由于移動(dòng)順序與存儲(chǔ)的移動(dòng)順序一致，指令“觸摸”與存儲(chǔ)的移動(dòng)順序有關(guān)(步驟W)“是”)，因此在步驟d)中聲學(xué)地借助于語音輸出來輸出檢測的指令。 如果檢測的移動(dòng)順序與存儲(chǔ)的移動(dòng)順序均一致(步驟1^2) “非”)，則裝置返回步驟al)。為了控制以聲學(xué)的方式輸出的指令，在步驟e)中操作者在導(dǎo)向把手2上以按鈕的形式(未圖示)按壓輸入裝置。在控制指令Bi之后(步驟e)“是”)，在步驟c2)中將指令發(fā)送到控制裝置，該控制裝置相應(yīng)地在通過直接編程完成的序列程序中包括該指令。在變形實(shí)施例中，輸入指令“開始CIRC”。為該指令存儲(chǔ)移動(dòng)順序“上”到“較小圓周”。相應(yīng)地操作者借助于導(dǎo)向把手2以圖1中虛線所示的方式來引導(dǎo)末端執(zhí)行器1. 4 首先向上，接著依次向前、向左、向后以及向右，從而輸入移動(dòng)順序。由于可以同樣為加工工序預(yù)先設(shè)定這樣的末端執(zhí)行器1. 4的軌跡，因此操作者控制導(dǎo)向把手2上的輸入裝置從而開始上述的移動(dòng)順序，即在他向上移動(dòng)末端執(zhí)行器1.4之前，按壓按鈕(未圖示)且在上述移動(dòng)順序中持續(xù)按壓。借此指令輸入裝置識別出，在按鈕的控制期間施加的移動(dòng)順序用于輸入指令。指令輸入裝置依次檢測移動(dòng)“上”、“前”、“左”、“后”和“右”且將指令“開始CIRC” 分配給移動(dòng)順序。指令輸入裝置將指令發(fā)送到機(jī)器人1的控制裝置，該控制裝置在通過直接編程完成的機(jī)器人的序列程序中包括該指令。在上述示例性實(shí)施例的其他變形實(shí)施例中，剛性地構(gòu)造該機(jī)器人1的力調(diào)節(jié)器， 以便操作者不能或不能可識別地手動(dòng)移動(dòng)該末端執(zhí)行器1. 4。為此通過PID調(diào)節(jié)器以較高
的放大率(VerstSrkung)對機(jī)器人1的四個(gè)移動(dòng)軸進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。如果操作者以y方向的力Fy施加到導(dǎo)向把手2上，則末端執(zhí)行器1. 4不移動(dòng)。力調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的力傳感器仍然(未圖示)在四個(gè)移動(dòng)軸中自動(dòng)記錄相應(yīng)地作用于末端執(zhí)行器 1. 4上的力?？梢詮牧鞲衅髟诘窒麢C(jī)器人的重力之后根據(jù)數(shù)學(xué)替代模型檢測由操作者在y方向施加到末端執(zhí)行器1. 4上的第一力。操作者在一定時(shí)間內(nèi)施加第一力Fy之后，在ζ方向拉動(dòng)導(dǎo)向把手2。雖然該剛性調(diào)節(jié)的機(jī)器人1的末端執(zhí)行器1. 4仍然不移動(dòng)，類似地通過發(fā)動(dòng)機(jī)中的力傳感器檢測第二力Fz，該第二力在第二方向作用于機(jī)械手。同樣地將在y方向的第一力Fy以及隨后在ζ方向的第二力內(nèi)的順序Fyi到Fzi 分配給指令Bi = “觸摸”。因此當(dāng)剛性的機(jī)械手在力的作用下不能或不能可識別地移動(dòng)時(shí)， 可以通過由操作者施加力到機(jī)械手上來同樣地接著輸入指令。參考標(biāo)記表1機(jī)器人 1. 1軀干1. 2上臂 1. 3下臂 1. 4末端執(zhí)行器2導(dǎo)向把手 ql，q2，...q4 關(guān)節(jié)角X，y，ζ機(jī)器人固定坐標(biāo)系統(tǒng) O (向)上” V (向)前” L(向)后”
H (向)左”R(向)右”
權(quán)利要求
1.一種用于在機(jī)械手、特別是機(jī)器人的控制裝置中輸入指令的方法，具有步驟 (al)檢測第一力(Fy)，該第一力在第一方向(y)作用于機(jī)械手；(bl)比較檢測的第一力與存儲(chǔ)的力(Fyi)，該存儲(chǔ)的力分別分配有指令(Bi)； (cl)如果檢測的第一力與一存儲(chǔ)的力一致，則將分配給該存儲(chǔ)的力的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢測該被檢測力的大小(|F|)、該被檢測力的時(shí)間進(jìn)程(F(t))、該被檢測力隨時(shí)間的改變(DkF/dtk)和/或在該被檢測力作用之間的時(shí)間間隔(T)，且存儲(chǔ)的力包括大小、時(shí)間進(jìn)程、力隨時(shí)間的改變和/或力作用之間的時(shí)間間隔。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括步驟(a2)檢測第二力0 ),該第二力在第一力作用于機(jī)械手之后在第二方向(ζ)作用于機(jī)械手；(b2)用于補(bǔ)充或替代步驟(bl)將該檢測的第一力和第二力的順序(Fy到Fz)與存儲(chǔ)的順序(Fyi到內(nèi)1)進(jìn)行比較，該存儲(chǔ)的順序分別分配有指令(Bi)；(c2)用于補(bǔ)充或替代步驟(cl)如果檢測的第一和第二力的順序與一存儲(chǔ)的順序一致，則將分配給該存儲(chǔ)的順序的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將作用于機(jī)械手的力與存儲(chǔ)的力和/或順序進(jìn)行持續(xù)的比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，僅在指令輸入模式中比較作用于機(jī)械手的力與存儲(chǔ)的力和/或順序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過對輸入裝置的操作來激活該指令輸入模式。
7.一種用于在機(jī)械手、特別是機(jī)器人的控制裝置中輸入指令的方法，具有步驟 (al)在第一方向(y)檢測機(jī)械手的第一移動(dòng)(Ay)；(bl)比較檢測的第一移動(dòng)與存儲(chǔ)的移動(dòng)(Ayi)，該存儲(chǔ)的移動(dòng)分別被分配有指令 (Bi)；(cl)如果檢測到的第一移動(dòng)與一存儲(chǔ)的移動(dòng)相一致，則將分配給存儲(chǔ)的該移動(dòng)的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，檢測該被檢測移動(dòng)的大小(IΔ |)、該被檢測移動(dòng)的時(shí)間進(jìn)程(Δ (t))、該被檢測移動(dòng)隨時(shí)間的改變(dkA/dtk)和/或在該被檢測移動(dòng)之間的時(shí)間間隔(T)，且存儲(chǔ)的移動(dòng)包括大小、時(shí)間進(jìn)程、移動(dòng)隨時(shí)間的改變和/或移動(dòng)之間的時(shí)間間隔(T)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括步驟(a2)在第一移動(dòng)被實(shí)施之后，在第二方向(ζ)檢測機(jī)械手的第二移動(dòng)(Δζ)； (b2)用于補(bǔ)充或替代步驟(bl)將該檢測的第一移動(dòng)和第二移動(dòng)的順序(Ay到Δζ) 與存儲(chǔ)的順序(Ayi到Δζ 進(jìn)行比較，該存儲(chǔ)的順序被分別分配有指令(Bi)；(c2)用于補(bǔ)充或替代步驟(cl)如果檢測的第一和第二移動(dòng)的順序與一存儲(chǔ)的順序相一致，則將分配給該存儲(chǔ)的順序的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將機(jī)械手的移動(dòng)與存儲(chǔ)的移動(dòng)和/或順序進(jìn)行持續(xù)比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，僅在指令輸入模式中比較機(jī)械手的移動(dòng)與存儲(chǔ)的移動(dòng)和/或順序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過對輸入裝置的操作來激活該指令輸入模式。
13.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，預(yù)先給定慣性固定或機(jī)械手固定的第一和/或第二方向。
14.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，包括步驟(d)將指令發(fā)送到機(jī)械手控制裝置之前，將要發(fā)送到機(jī)械手控制裝置的指令發(fā)送給操作者；(e)如果操作者確認(rèn)該指令，則將要發(fā)送到機(jī)械手控制裝置的指令發(fā)送到機(jī)械手的控制裝置。
15.一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法的用于在機(jī)械手、特別是機(jī)器人的控制裝置中輸入指令的裝置，該裝置具有-用于檢測第一力(Fy)的第一力檢測裝置，該第一力在第一方向(y)作用于機(jī)械手； -用于存儲(chǔ)力(Fyi)和存儲(chǔ)分配給該力的指令(Bi)的存儲(chǔ)器； -用于比較檢測的第一力(Fy)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的力的比較裝置； -用于當(dāng)檢測的第一力與存儲(chǔ)的力一致時(shí)發(fā)送分配給該存儲(chǔ)的力的指令到控制裝置的發(fā)送裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，該力檢測裝置包括用于檢測力的力傳感器，該力傳感器在機(jī)械手的末端執(zhí)行器上接觸與機(jī)械手連接的導(dǎo)向把手和/或機(jī)械手的發(fā)動(dòng)機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15-16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，包括-用于檢測第二力(Fz)的第二力檢測裝置，該第二力在第二方向(ζ)作用于機(jī)械手； -附加的或可選的用于存儲(chǔ)力和存儲(chǔ)分配給該力的指令的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)第一和第二力的順序(Fyi到hi)和分配給該順序的指令(Bi)的存儲(chǔ)器；-附加的或可選的用于比較檢測的第一力與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的力的比較裝置用于比較檢測的第一和第二力的順序(Fy到Fz)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的順序的比較裝置；-附加的或可選的用于將分配給所存儲(chǔ)的力的指令進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送裝置用于當(dāng)?shù)谝缓偷诙z測力的順序與存儲(chǔ)的順序一致時(shí)將分配給該存儲(chǔ)的順序的指令進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送直ο
18.一種用于在機(jī)械手、特別是機(jī)器人的控制裝置中輸入指令的裝置，根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，該裝置具有-用于在第一方向(y)檢測機(jī)械手的第一移動(dòng)(△》的第一移動(dòng)檢測裝置； -用于存儲(chǔ)移動(dòng)(Ayi)和分配給該移動(dòng)的指令(Bi)的存儲(chǔ)器； -用于比較該第一檢測移動(dòng)(Ay)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的移動(dòng)的比較裝置； -用于當(dāng)檢測移動(dòng)與存儲(chǔ)的移動(dòng)相一致時(shí)發(fā)送分配給該存儲(chǔ)的移動(dòng)的指令到控制裝置的發(fā)送裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，該移動(dòng)檢測裝置包括用于檢測移動(dòng)(Δγ, Δζ)的移動(dòng)傳感器，該移動(dòng)傳感器運(yùn)行(ausfilhren)機(jī)械手的肢節(jié)、與機(jī)械手連接的導(dǎo)向把手和/或機(jī)械手的發(fā)動(dòng)機(jī)，該機(jī)械手的肢節(jié)特別是末端執(zhí)行器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18-19中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，包括-用于在第二方向(ζ)檢測機(jī)械手的第二移動(dòng)(Δζ)的第二移動(dòng)檢測裝置；-附加的或可選的用于存儲(chǔ)移動(dòng)和存儲(chǔ)分配給該移動(dòng)的指令的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)第一和第二移動(dòng)的順序(Ayi到Azi)和分配給該順序的指令(Bi)的存儲(chǔ)器；-附加的或可選的用于比較檢測到的第一移動(dòng)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的移動(dòng)的比較裝置 用于比較檢測到的第一和第二移動(dòng)的順序(Ay到Δ ζ)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的順序的比較裝置；-附加的或可選的用于將分配給存儲(chǔ)的移動(dòng)的指令發(fā)送到控制裝置的發(fā)送裝置用于當(dāng)檢測的第一和第二移動(dòng)的順序與存儲(chǔ)的順序一致時(shí)將分配給該存儲(chǔ)的順序的指令發(fā)送到控制裝置的發(fā)送裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，具有與機(jī)械手連接的導(dǎo)向把手，該導(dǎo)向把手具有用于輸入信號和/或用于確認(rèn)該操作指令的輸入裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，可手動(dòng)地移動(dòng)該機(jī)械手。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在機(jī)械手、特別是在機(jī)器人的控制中輸入指令的方法，該方法包括以下步驟檢測第一移動(dòng)或第一力；優(yōu)選地，檢測第二移動(dòng)或第二力，其中在機(jī)械手執(zhí)行第一移動(dòng)或第一力起作用之后，該第二移動(dòng)或第二力由機(jī)械手執(zhí)行或作用于機(jī)械手上；以存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序來比較檢測到的第一移動(dòng)或第一力或者檢測到的第一移動(dòng)和第二移動(dòng)或第一力和第二力的順序，其中存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序被分配有各自的指令；如果檢測到的移動(dòng)、力或順序與存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序相一致，則輸出分配給該存儲(chǔ)的移動(dòng)、力或順序的指令到機(jī)械手的控制中。
文檔編號G05B19/423GK102239454SQ200980149171
公開日2011年11月9日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者尤韋·齊默爾曼, 金特·施賴伯 申請人:庫卡實(shí)驗(yàn)室有限公司