用于記錄位置的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將位置記錄到操縱器的控制程序中的一種裝置和一種方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)器人編程中，經(jīng)常需要將操縱器的確定的參考點(diǎn)的當(dāng)前位置(例如工具零點(diǎn)(TCP)的當(dāng)前位置)記錄到操縱器的控制程序中。這既可以在對(duì)控制程序的重新編程(“示教”)中實(shí)現(xiàn)，也可以在對(duì)控制程序的改變、調(diào)整或優(yōu)化時(shí)實(shí)現(xiàn)。在此，因?yàn)橛锌赡芤呀?jīng)存在的位置報(bào)告被覆蓋，所以在控制程序中記錄位置也稱為所謂的“修整(Touchup) ”。
[0003]位置定義了空間中的例如TCP的參考點(diǎn)，并且既包括空間位置的報(bào)告，又包括空間中的相應(yīng)的點(diǎn)的方位的報(bào)告。因此，位置還可以被稱為參考點(diǎn)的姿勢(shì)。
[0004]在控制程序中(主要是在運(yùn)動(dòng)指令LIN、PTP和CIRC的情況下)的程序點(diǎn)中對(duì)位置的記錄，目前在位置調(diào)節(jié)中基于“額定位置”來(lái)執(zhí)行。這基于所記錄的位置的可復(fù)制性來(lái)實(shí)現(xiàn)?？赡艿恼{(diào)節(jié)誤差可以在位置檢測(cè)中以與在隨后的程序處理中相同的影響近似看出，由此最小化絕對(duì)的位置誤差。額定位置自身在示教或修整時(shí)在所謂的“手行駛”中利用手操作設(shè)備上的操作鍵或空間鼠標(biāo)被駛過(guò)。
[0005]此外，現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)，特別是輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人(LBR)，還可在萬(wàn)有引力補(bǔ)償模式中運(yùn)行，在該萬(wàn)有引力補(bǔ)償模式中控制操縱器，使得該操縱器抵消其自己的重力。隨后操縱器幾乎失重地向外行動(dòng)，并且可以例如由手運(yùn)動(dòng)到期望的位置。因此，操縱器由操作者通過(guò)直接觸摸來(lái)行駛，在此手操作設(shè)備的鍵和空間鼠標(biāo)不起作用。在萬(wàn)有引力補(bǔ)償模式中，位置的記錄基于“實(shí)際位置”來(lái)實(shí)施。因此在示教或修整時(shí)，僅記錄由操縱器自身所測(cè)量的實(shí)際位置，因?yàn)轭~定位置不存在并且也無(wú)法計(jì)算。
[0006]此外在由手運(yùn)動(dòng)時(shí)，還可以通過(guò)控制器預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)的所謂的“子空間”，該子空間限制運(yùn)動(dòng)。這意味著，操縱器的由手進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)不可以在空間中自由地實(shí)現(xiàn)，而是僅通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)釋放確定的運(yùn)動(dòng)可能性，在其他情況下運(yùn)動(dòng)可能性受到限制。因此，人們還稱之為所謂的“虛擬固定器(virtual fixtures) ”，通過(guò)該虛擬固定器限制運(yùn)動(dòng)。例如，TCP在空間中的空間方位可以被預(yù)設(shè)為子空間。然后可以通過(guò)操縱器相應(yīng)地沿X、Y和Z方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)地改變TCP的空間位置。然而，TCP的方位(也就是圍繞Z、Y和X軸的空間角度A、B和C的值)由控制器始終保持恒定。在其他示例中，空間中的用于TCP的確定的運(yùn)動(dòng)軌跡可由控制器規(guī)定為子空間。然后，操縱器可以由手僅沿著該軌跡運(yùn)動(dòng)。然后在此，TCP始終位于預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)軌跡上。因此，例如對(duì)于點(diǎn)焊任務(wù)，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)編程，焊接點(diǎn)處于該運(yùn)動(dòng)軌跡上，在此在示教或修整中，通過(guò)操作者借助操縱器的手動(dòng)運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整焊接點(diǎn)的準(zhǔn)確的位置。在其他的示例中，可以通過(guò)子空間來(lái)預(yù)設(shè)TCP的僅在表面、平面中、在部分空間中、沿著直線等的手動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0007]現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)，特別是LBR，除萬(wàn)有引力補(bǔ)償外，還能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的撓性調(diào)節(jié)、特別是剛性調(diào)節(jié)，在該調(diào)節(jié)中操縱器應(yīng)當(dāng)運(yùn)動(dòng)至確定的額定位置，然而該操縱器可以通過(guò)操作者或障礙物從該額定位置運(yùn)動(dòng)出來(lái)。在此，允許操縱器在靜止?fàn)顟B(tài)下占據(jù)與額定位置顯著不同的實(shí)際位置。在此，操縱器向外行動(dòng)，如同其包含將操縱器從實(shí)際位置拉向額定位置的彈簧。此外在剛性調(diào)節(jié)中，還可以調(diào)整相應(yīng)的彈簧常數(shù)。通過(guò)剛性或撓性調(diào)節(jié)，操縱器例如能夠?qū)?zhǔn)確定義的接觸力或過(guò)程力施加到其工具以及相應(yīng)地施加到工件上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，在機(jī)器人編程中撓性調(diào)節(jié)的可能性至今仍不被支持。因此，本發(fā)明的目的是提出一種改進(jìn)的裝置和一種改進(jìn)的方法，用于支持撓性調(diào)節(jié)的位置記錄。
[0009]上述目的由根據(jù)本發(fā)明的用于將位置記錄到操縱器的控制程序中的裝置以及由根據(jù)本發(fā)明的用于將位置記錄到操縱器的控制程序中的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]特別地，上述目的由用于將位置記錄到操縱器的控制程序中的裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置具有操縱器、帶有控制程序的控制器和輸入設(shè)備，在此控制器可以在撓性調(diào)節(jié)中控制該操縱器，在該撓性調(diào)節(jié)中允許該操縱器占據(jù)與額定位置不同的實(shí)際位置，在此當(dāng)操縱器借助輸入設(shè)備行駛到當(dāng)前位置時(shí)，該控制器通過(guò)將操縱器的當(dāng)前位置記錄到控制程序中而將額定位置接收到控制程序中，并且在此當(dāng)操縱器通過(guò)操作者由手運(yùn)動(dòng)到當(dāng)前位置時(shí)，該控制器通過(guò)將操縱器的當(dāng)前位置記錄到控制程序中而將實(shí)際位置接收到控制程序中，并且當(dāng)操縱器通過(guò)操作者由手運(yùn)動(dòng)到當(dāng)前位置并且在此該運(yùn)動(dòng)受到控制器限制時(shí)，控制器通過(guò)將操縱器的當(dāng)前位置記錄到控制程序中，將通過(guò)限制預(yù)設(shè)的當(dāng)前位置的額定組分與當(dāng)前位置的通過(guò)操作者由手行駛操縱器得出的實(shí)際組分一起接收到控制程序中。
[0011]由于在撓性調(diào)節(jié)時(shí)實(shí)際位置允許與額定位置彼此分離，因此首先不明確究竟哪個(gè)位置在“修整”時(shí)應(yīng)當(dāng)被記錄到控制程序中。該裝置現(xiàn)在自動(dòng)地并且根據(jù)情況地判斷，是否記錄實(shí)際位置、額定位置或它們的組合，并由此避免用戶的錯(cuò)誤輸入。如果操縱器借助輸入設(shè)備(例如手操作設(shè)備)行駛到當(dāng)前位置，則操縱器可以將接觸力或過(guò)程力施加到其工具以及相應(yīng)地施加到工件上。在將操縱器的借助輸入設(shè)備調(diào)整的位置接收到控制程序中時(shí)，考慮通過(guò)控制器在該情況下自動(dòng)地將額定位置接收到控制程序中。由此，還在控制程序的隨后的自主的(autarken)流程中產(chǎn)生期望的接觸力或過(guò)程力。
[0012]另一方面，當(dāng)操縱器通過(guò)操作者由手運(yùn)動(dòng)到期望的位置時(shí)，在示教或修整時(shí)控制器在該情況下自動(dòng)地將得出的當(dāng)前實(shí)際位置記錄到控制程序中。因此，操縱器還在控制程序的隨后的自主的流程中占據(jù)該位置。當(dāng)不使用接觸力或過(guò)程力而到達(dá)精確的定位時(shí)，這特別是有利的。
[0013]當(dāng)在手動(dòng)運(yùn)動(dòng)操縱器時(shí)同時(shí)預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)的限制該運(yùn)動(dòng)的子空間時(shí)，控制器自動(dòng)地將混合位置記錄到控制程序中。該混合位置包括當(dāng)前位置的通過(guò)該限制或子空間預(yù)設(shè)的額定組分和當(dāng)前位置的通過(guò)由手進(jìn)行的行駛而得出的實(shí)際組分。因此，混合位置一方面包括由通過(guò)限制精確定義的額定組分和基于測(cè)量值并因此有測(cè)量誤差的實(shí)際組分。總體而言，由此提高了所接收的位置的準(zhǔn)確性。
[0014]因此，裝置(例如機(jī)器人系統(tǒng))根據(jù)手動(dòng)行駛操縱器的前述方式，自動(dòng)地識(shí)別出哪種類型的位置應(yīng)記錄到控制程序中，并保存相應(yīng)的位置。
[0015]優(yōu)選地，控制器被設(shè)置為，預(yù)設(shè)操縱器的末端執(zhí)行器上的額定力并且通過(guò)控制器使操縱器行駛，使得在實(shí)際位置處實(shí)現(xiàn)該額定力。當(dāng)操縱器到達(dá)與周圍環(huán)境接觸時(shí)，該操縱器可以在撓性調(diào)節(jié)中對(duì)周圍環(huán)境施加力。利用控制器可以預(yù)設(shè)該額定力，操縱器在實(shí)際位置處以該額定力作用于周圍環(huán)境。
[0016]優(yōu)選地，操縱器被設(shè)置為，通過(guò)朝向工件行駛而測(cè)量操縱器的末端執(zhí)行器的力?？梢约韧ㄟ^(guò)借助手操作設(shè)備使操縱器行駛又通過(guò)由手使操縱器行駛，直接測(cè)量末端執(zhí)行器上的接觸力或過(guò)程力。當(dāng)操縱器攜帶應(yīng)當(dāng)以確定的力按壓待加工的表面的加工工具(例如磨削設(shè)備)時(shí)，這例如可以是有利的。隨后，操作者可以手動(dòng)施加該力，然后該力被測(cè)量并且在控制程序中被保存到相應(yīng)的實(shí)際位置。
[0017]優(yōu)選地，控制器被設(shè)置為，就實(shí)際位置將期望的額定力記錄到控制程序中。因此，操縱器可以由手運(yùn)動(dòng)到期望的與工件接觸的實(shí)際位置，并且隨后例如借助手控制器或通過(guò)手動(dòng)的力施加來(lái)預(yù)設(shè)，操縱器應(yīng)對(duì)工件施加哪個(gè)力。因此，可以就任意的實(shí)際位置保存接觸力或過(guò)程力，操縱器在控制程序的隨后的自主的流程中應(yīng)當(dāng)在每個(gè)地點(diǎn)上施加該接觸力或過(guò)程力。
[0018]優(yōu)選地，在撓性控制中，由操縱器所施加的力與額定位置和實(shí)際位置的差成比例。因此，操縱器根據(jù)彈簧定律行動(dòng)，在此施加于周圍環(huán)境的力可以被準(zhǔn)確地定義。
[0019]優(yōu)選地，用于產(chǎn)生力的比例系數(shù)可以基于額定位置和實(shí)際位置的差可變地通過(guò)控制器調(diào)整?？刂破骺梢灶A(yù)設(shè)虛擬的彈簧常數(shù)，較硬地或較軟地調(diào)節(jié)操縱器，并由此關(guān)于額定位置和實(shí)際位置的差準(zhǔn)確地調(diào)整由操縱器施加于周圍環(huán)境的力。
[0020]優(yōu)選地，控制器被設(shè)置為，記錄并且存儲(chǔ)力的最不同的方向