本公開總體上涉及工業(yè)機器人的移動控制。特別地，提供了一種控制工業(yè)機器人相對于表面的移動的方法、以及一種包括工業(yè)機器人、離線編程系統(tǒng)和機器人控制器的機器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、使用工業(yè)機器人進行大型三維產(chǎn)品的增材制造是一種快速增產(chǎn)方法。這種生產(chǎn)方法可以被用于各種不同領(lǐng)域和各種不同材料，諸如塑料、混凝土和金屬。

2、us2016176115?a1公開了一種用于打印三維對象的打印系統(tǒng)。該打印系統(tǒng)包括控制單元和由控制單元控制的工業(yè)機器人。工業(yè)機器人攜帶打印單元，該打印單元具有用于根據(jù)機器人程序的對象數(shù)據(jù)在相應(yīng)坐標處逐點施加打印材料的相應(yīng)部分的打印噴嘴。打印系統(tǒng)可以打印大型對象，諸如寬度為2米(m)、深度為2m、高度為2m的對象。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、當使用工業(yè)機器人通過增材制造打印大型對象時，進行打印的表面可能不是完全平坦的。如果在這種情況下基于表面平坦的假定來設(shè)計機器人程序，則打印工具與表面之間可能會發(fā)生碰撞。此外，如果打印工具與表面之間的距離不同于預(yù)期距離，則打印性能會下降。在這方面，大型對象可以是寬度至少2m、深度至少2m并且高度至少2m的對象。

2、為了使得能夠使用工業(yè)機器人在不平坦表面上進行打印，可以使用相對于表面而定義的若干不同參考坐標系。例如，可以為表面的相對較低區(qū)域設(shè)置第一參考坐標系，并且為表面的相對較高區(qū)域設(shè)置第二參考坐標系。然而，在用工業(yè)機器人打印期間在參考坐標系之間切換是不可取的。例如，在打印大型對象時，工業(yè)機器人可能需要非常多(諸如數(shù)百萬)的目標點。由于機器人控制器中的工作存儲器容量有限，這導(dǎo)致在打印期間需要將機器人程序動態(tài)地加載到機器人控制器。然而，在打印期間很難在參考坐標系之間切換，并且打印性能會因中斷而下降。此外，對于很多用戶來說，設(shè)置與表面相關(guān)的多個參考坐標系既費時又困難。

3、本發(fā)明的一個目的是提供一種控制工業(yè)機器人相對于表面的移動的改進方法。

4、本發(fā)明的另一目的是提供一種改進的機器人系統(tǒng)。

5、這些目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求13的機器人系統(tǒng)來實現(xiàn)。

6、本發(fā)明基于以下認識，即，通過基于指示表面的真實輪廓的實際參考點在離線編程系統(tǒng)中為工業(yè)機器人修改目標點，該方法可以更高效地處理表面的特定真實形狀，并且工業(yè)機器人相對于表面的移動將更準確。此外，這一概念高效地使得用戶能夠提供各種輸入，諸如應(yīng)當如何修改機器人程序，并且使得能夠高效地控制工業(yè)機器人關(guān)于各種非平面表面(諸如球面)的操作。

7、根據(jù)第一方面，提供了一種控制工業(yè)機器人相對于表面的移動的方法，該方法包括在離線編程系統(tǒng)中為工業(yè)機器人提供多個候選目標點；在離線編程系統(tǒng)中提供多個實際參考點，實際參考點指示表面的真實輪廓；基于實際參考點修改離線編程系統(tǒng)中的候選目標點，以為工業(yè)機器人提供多個經(jīng)修改的目標點；基于經(jīng)修改的目標點為工業(yè)機器人提供目標機器人程序；以及在機器人控制器中執(zhí)行目標機器人程序，從而引起工業(yè)機器人執(zhí)行相對于表面的移動。

8、通過修改離線編程系統(tǒng)中的候選目標點以提供經(jīng)修改的目標點，目標機器人程序?qū)⑵ヅ湔鎸嵨锢硎澜?，而不需要使用多個參考坐標系。因此，在離線編程系統(tǒng)中，基于實際參考點來修改候選目標點以提供經(jīng)修改的目標點，而不是使用多個參考坐標系來控制工業(yè)機器人。經(jīng)修改的目標點進而形成用于創(chuàng)建在機器人控制器中執(zhí)行的目標機器人程序的基礎(chǔ)。根據(jù)該方法提供目標機器人程序的這種方式也比修改已經(jīng)基于候選目標點而直接生成的機器人程序更準確并且計算量更小。雖然消除了使用多個參考坐標系的需要，但該方法可以可選地使用多個參考坐標系。

9、該方法可以用于各種增材制造過程，特別是用于制造大型對象，例如寬度至少2m、深度至少2m并且高度至少2m的對象。然而，該方法不限于增材制造過程。該方法還可以用于各種路徑跟蹤過程，諸如由工業(yè)機器人相對于表面而執(zhí)行的焊接過程和膠合過程。

10、工業(yè)機器人可以包括相對于基座可移動的操縱器?；梢允庆o止的，也可以不是靜止的。根據(jù)一個示例，基座被定位在可移動傳送機上，使得基座可以線性移動。

11、目標機器人程序可以包括多個移動指令，移動指令用于工業(yè)機器人以在由機器人控制器執(zhí)行時使其沿著相鄰的經(jīng)修改的目標點之間的移動段而移動。目標機器人程序可以用計算機數(shù)控(cnc)編程語言提供，諸如用由abb使用的g代碼或rapid代碼。

12、離線編程系統(tǒng)和機器人控制器可以在功能和物理上彼此分離。離線編程系統(tǒng)是離線的，因為它不直接控制工業(yè)機器人，而機器人控制器是在線的。然而，離線編程系統(tǒng)可以被連接到例如互聯(lián)網(wǎng)。離線編程系統(tǒng)可以包括用于機器人編程和機器人仿真的軟件。該軟件還可以包括工業(yè)機器人和可選的表面的虛擬副本。

13、候選目標點的修改可以基于指示候選目標點的修改的類型的用戶修改輸入來附加地進行。這使得用戶能夠在給定表面的真實輪廓的情況下，至少部分地確定如何執(zhí)行工業(yè)機器人相對于表面的移動。

14、實際參考點的提供可以包括提供多個候選參考點；以及基于候選參考點確定實際參考點。例如，可以為每個候選參考點確定一個實際參考點。

15、候選目標點可以基于候選參考點來提供。

16、該方法還可以包括在離線編程系統(tǒng)中為與候選目標點中的一個候選目標點相關(guān)聯(lián)的工業(yè)機器人的端部執(zhí)行器提供候選取向；在離線編程系統(tǒng)中基于實際參考點中的一個或多個實際參考點來修改候選取向，以為端部執(zhí)行器提供與候選取向不同的經(jīng)修改的取向；以及將經(jīng)修改的取向與關(guān)聯(lián)于一個候選目標點的經(jīng)修改的目標點相關(guān)聯(lián)；其中目標機器人程序基于經(jīng)修改的取向附加地被提供。該變體的方法能夠在生成目標機器人程序之前高效地修改端部執(zhí)行器的取向。端部執(zhí)行器取向的這種修改方式比在已經(jīng)生成的機器人程序中修改端部執(zhí)行器取向更高效。

17、端部執(zhí)行器可以由工業(yè)機器人的操縱器攜帶。端部執(zhí)行器例如可以是打印工具、焊接工具或激光工具。端部執(zhí)行器可以用于沉積、接合或固化材料以形成對象。材料例如可以是塑料、混凝土或金屬。端部執(zhí)行器可以例如提供熱源，諸如激光或電子束，以加熱粉末床中的粉末，使其固結(jié)以形成對象。備選地，打印工具可以逐層沉積材料，諸如塑料或混凝土。

18、端部執(zhí)行器可以以各種不同取向被定位在單個位置。相反，端部執(zhí)行器可以在各種不同位置以單個取向定向。端部執(zhí)行器的位置和取向的組合可以稱為姿勢。

19、該方法可以包括：對于每個候選參考點，控制工業(yè)機器人移動以測量與候選參考點相關(guān)聯(lián)的表面的位置；以及基于候選參考點和所測量的位置來確定實際參考點。因此，相同工業(yè)機器人既可以用于測量表面上的位置，也可以用于執(zhí)行目標機器人程序。

20、該方法可以包括：在離線編程系統(tǒng)中提供候選參考點；基于候選參考點為工業(yè)機器人提供測量機器人程序；以及在機器人控制器中執(zhí)行測量機器人程序，從而引起工業(yè)機器人移動以測量與候選參考點相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

21、為此，可以在離線編程系統(tǒng)中提供多個測量目標點，其中每個測量目標點與唯一候選參考點相關(guān)聯(lián)。例如，每個測量目標點可以偏離相關(guān)候選參考點的默認距離。測量機器人程序可以基于測量目標點來生成，并且然后由機器人控制器執(zhí)行。

22、測量機器人程序可以包括多個移動指令，移動指令用于工業(yè)機器人在由機器人控制器執(zhí)行時使其沿著相鄰測量目標點之間的移動段而移動。測量機器人程序可以用計算機數(shù)控(cnc)編程語言(諸如abb使用的rapid代碼)來提供。

23、該方法還可以包括基于用戶測量輸入在多個不同測量方法中選擇與候選參考點相關(guān)聯(lián)的表面的位置的測量方法；以及基于所選擇的測量方法來控制工業(yè)機器人測量與候選相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

24、不同測量方法可以包括要由工業(yè)機器人攜帶的不同類型的位置傳感器的使用。

25、目標機器人程序可以是用于控制工業(yè)機器人在表面上執(zhí)行增材制造的增材制造機器人程序。

26、工業(yè)機器人相對于表面的移動可以跨越至少2米。

27、工業(yè)機器人可以包括至少六個軸線。

28、根據(jù)第二方面，提供了一種機器人系統(tǒng)，該機器人系統(tǒng)包括：工業(yè)機器人；離線編程系統(tǒng)；以及機器人控制器；其中離線編程系統(tǒng)包括至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備和其上存儲有至少一個第一計算機程序的至少一個第一存儲器，該至少一個第一計算機程序包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行以下步驟：為工業(yè)機器人提供多個候選目標點；提供多個實際參考點，實際參考點指示表面的真實輪廓；基于實際參考點修改候選目標點，以為工業(yè)機器人提供多個經(jīng)修改的目標點；基于經(jīng)修改的目標點為工業(yè)機器人提供目標機器人程序；并且其中機器人控制器包括至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備和其上存儲有至少一個第二計算機程序的至少一個第二存儲器，該至少一個第二計算機程序包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行以下步驟：執(zhí)行目標機器人程序，從而引起工業(yè)機器人執(zhí)行相對于表面的移動。

29、至少一個第一計算機程序或至少一個第二計算機程序還可以包括程序代碼，該程序代碼在分別由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備或至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起執(zhí)行本文中描述的各種步驟或命令其執(zhí)行。

30、至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起候選目標點基于用戶修改輸入而附加地被修改，以提供經(jīng)修改的目標點，用戶修改輸入指示基于實際參考點的候選目標點的修改的類型。

31、至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起提供多個候選參考點；以及基于候選參考點確定實際參考點。

32、至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起基于候選參考點來提供候選目標點。

33、至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起：為與候選目標點中的一個候選目標點相關(guān)聯(lián)的工業(yè)機器人的端部執(zhí)行器提供候選取向；基于實際參考點中的一個或多個實際參考點來修改候選取向，以為端部執(zhí)行器提供與候選取向不同的經(jīng)修改的取向；以及將經(jīng)修改的取向與關(guān)聯(lián)于一個候選目標點的經(jīng)修改的目標點相關(guān)聯(lián)；其中目標機器人程序基于經(jīng)修改的取向附加地被提供。

34、至少一個第二計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起控制工業(yè)機器人移動以測量與候選參考點相關(guān)聯(lián)的表面的位置。在這種情況下，至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起基于候選參考點和所測量的位置來確定實際參考點。

35、至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起：提供候選參考點；以及基于候選參考點為工業(yè)機器人提供測量機器人程序。在這種情況下，至少一個第二計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起在機器人控制器中執(zhí)行測量機器人程序，從而引起工業(yè)機器人移動以測量與候選參考點相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

36、至少一個第一計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起基于用戶測量輸入在多個不同測量方法中選擇與候選參考點相關(guān)聯(lián)的表面的位置的測量方法。在這種情況下，至少一個第二計算機程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時引起基于所選擇的測量方法來控制工業(yè)機器人測量與候選相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

37、不同測量方法可以包括要由工業(yè)機器人攜帶的不同類型的位置傳感器的使用。因此，機器人系統(tǒng)還可以包括多個不同類型的位置傳感器，每個位置傳感器被配置為由工業(yè)機器人同時或一次一個地攜帶。一個或多個位置傳感器可以由操縱器與端部執(zhí)行器同時攜帶，也可以不同時攜帶。

38、同樣在第二方面，目標機器人程序可以是用于控制工業(yè)機器人在表面上執(zhí)行增材制造的增材制造機器人程序。

39、同樣在第二方面，工業(yè)機器人相對于表面的移動可以跨越至少2米。

40、同樣在第二方面，工業(yè)機器人可以包括至少六個軸線。工業(yè)機器人例如可以包括具有六個或七個關(guān)節(jié)、和六個或七個連桿的操縱器，諸如串行操縱器或并行操縱器。

41、根據(jù)第一方面的方法可以使用根據(jù)第二方面的任何類型的機器人系統(tǒng)。