在軌跡上有條件地停止至少一個操縱器的方法和操縱器組的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在軌跡上有條件地停止至少一個操縱器的方法和操縱器組。 該方法和操縱器組例如可以使用在工業(yè)應用中，其中，只有當滿足定義的行駛條件時，才能 完整地駛過經(jīng)編程的軌跡。
【背景技術(shù)】
[0002] 存在這樣的工業(yè)應用（例如壓力機鏈接（Pressenverkettung)、防護區(qū)域）：只有 在滿足定義的行駛條件（例如壓力機（Presse)打開）時，操縱器才能完整地駛過所編程的 軌跡。如果不滿足行駛條件，則操縱器只能行駛至某個停止點。操縱器必須在停止點處完 全地靜止，即停止。操縱器在停止點等待，直至滿足行駛條件。因此，操縱器的停止是操縱 器的所有軸的完全制動。當所有軸的速度均等于零時，操縱器停止。
[0003] 根據(jù)DIN EN ISO 8373,操縱器（機器人或工業(yè)機器人）是被自動引導的、裝配 有三個或更多可自由編程的運動軸的多功能操縱器，將固定地或可移動地應用在工業(yè)應用 中。操縱器能夠引導夾具或工具（終端執(zhí)行器）或工件。
[0004] 為了使操縱器在停止點停止，必須使操縱器在軌跡上足夠提前的位置上、即在所 謂的制動點處開始制動，因此，優(yōu)選制動點是必須開始制動的點，以使操縱器在達到停止點 時能夠被完全制動。由現(xiàn)有技術(shù)可知，制動點是通過使用者對操縱器進行示教或編程而預 先固定給出的點。同樣，停止點是操縱器的軌跡上經(jīng)示教的點。
[0005] 如公知的，使操縱器有條件地停止可以通過對調(diào)速（Override)的程序控制的改 變來實現(xiàn)。對于操縱器的有條件地停止應理解為，當滿足相應的條件時，操縱器才停止。這 樣的條件例如可以通過以下即將描述的行駛條件變量來定義。對于調(diào)速應理解為，操縱器 運動在時間上可伸縮的量。如果調(diào)速為1〇〇%，則操縱器以原始編程的時間實施編程的運 動。如果調(diào)速例如為50%，則操縱器以兩倍的時間來實施編程的運動。如果在到達制動點 時沒有滿足行駛條件，則可以通過相應地降低調(diào)速來延遲操縱器的移動，并使操縱器制動。 在此的缺點在于，必須由使用者來找到制動點，該制動點盡可能靠近停止點，并同時能夠與 實際速度無關(guān)地使操縱器在停止點完全制動。因此必須將制動點選擇為，與用于操縱器的 實際速度所需的距離相比，更遠離停止點的位置，這會導致時鐘時間延長。
[0006] 同樣，還公知通過飛躍（Oberschleifen)停止點來實現(xiàn)有條件的停止。在此，停止 點和制動點同樣由使用者示教或編程。當操縱器到達制動點且不滿足行駛條件時，則操縱 器開始制動，并駛向停止點。相反，如果滿足行駛條件，則不駛向停止點，而是以固定的飛躍 半徑飛躍。在此，也必須將制動點選擇為能夠遵守停止點，而這會導致時鐘時間延長。此外， 制動時的軌跡會與沒有制動的軌跡有所偏離，即制動無法實現(xiàn)軌跡一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于消除上述的缺點。特別是應當能夠使停止點位于或固定在給出 的軌跡上，而無須示教附另外的幾何軌跡點（優(yōu)選制動點）。
[0008] 本發(fā)明的目的通過一種用于有條件地停止至少一個操縱器的方法以及一種操縱 器組來實現(xiàn)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的上述目的特別是通過一種用于有條件地停止至少一個操縱器的方 法來實現(xiàn)，其中，至少一個操縱器駛?cè)刖哂型Ｖ裹c的軌跡，該方法包括如下步驟：根據(jù)操縱 器的速度計算對應于停止點的制動點，在此制動點是軌跡上的點。優(yōu)選軌跡是操縱器駛?cè)?的被編程的和/或預先定義的軌跡或運動軌跡。
[0010] 優(yōu)選在工具中心點（Tool Center Point, TCP)對操縱器的速度進行分析。為了計 算制動點，優(yōu)選使用操縱器至計算時間點的設定速度。特別優(yōu)選考慮操縱器的當前速度。
[0011] 通過根據(jù)操縱器的速度計算制動點，可以將操縱器軌跡上的制動點的位置定義為 與停止點具有這樣的距離：使操縱器能夠更安全地在停止點停止。此外，制動點的位置可以 靠近停止點，從而縮短操縱器的時鐘時間。優(yōu)選周期性地計算制動點。由此能夠根據(jù)操縱 器的當前速度獲得當前制動點的位置。優(yōu)選計算周期不與固定的時間間隔綁定，而是可以 調(diào)節(jié)的。
[0012] 此外，對制動點的計算使得能夠以優(yōu)化的制動參數(shù)來實施制動過程。與前述利用 固定的、預先給出的制動點的技術(shù)方案的不同之處在于：不必為了使操縱器在停止點停止 而調(diào)整制動參數(shù)（如制動力）。而是要計算制動點，從而能夠利用優(yōu)化的制動參數(shù)來進行制 云力，以使操縱器在停止點停止。在此，對制動參數(shù)可以就再生（Rekuperation)、制動時間、磨 損或其它已知的優(yōu)化參數(shù)來進行優(yōu)化。
[0013] 在此，對操縱器的軌跡例如可以基于點對點規(guī)劃（Point-to-Point，PTP)和/或連 續(xù)軌跡規(guī)劃（Continuous Path，CP)。操縱器（機器人）在這樣規(guī)劃的設定軌跡上行駛。操 縱器在其上應當停止的停止點位于該設定軌跡上，并被準確地駛?cè)?。通常借助設定軌跡計 算制動點。由于慣性或其它干擾因素，操縱器的實際行駛的軌跡（實際軌跡）會相對于設 定軌跡有所偏離。優(yōu)選在計算制動點時考慮實際軌跡與設定軌跡的偏離，從而優(yōu)選使制動 點位于實際軌跡上。
[0014] 優(yōu)選用于有條件地停止至少一個操縱器的方法還包括如下步驟：在計算制動點之 后，檢驗行駛條件變量的狀態(tài)；如果在超過計算的制動點后行駛條件變量的狀態(tài)表示需要 制動，則制動操縱器。
[0015] 優(yōu)選在實際超過計算的制動點之前確定超過計算的制動點的時間點。為此，從操 縱器在軌跡上的當前點出發(fā)計算：如果在接下來的控制周期中開始制動，是否還能使操縱 器在經(jīng)示教的停止點之前停止。如果不是這種情況，則操縱器最遲在下一個控制周期開始 時將超過制動點，如果行駛條件變量的狀態(tài)表示需要制動，則必須開始對操縱器的制動。
[0016] 優(yōu)選行駛條件變量是布爾值，其表明是否需要制動操縱器，或者是否能夠繼續(xù)在 軌跡上行駛。這樣的行駛條件變量在壓力機鏈接應用中例如是壓力機的狀態(tài)。在示例中，如 果壓力機是打開的（行駛條件變量=真），則操縱器可以將工件插入壓力機中或從中取出。 操縱器能夠如計劃地在軌跡上行駛。相反，如果壓力機是關(guān)閉的（行駛條件變量=假），則 計劃的在軌跡上的行駛會導致操縱器和壓力機相撞。也就是需要制動操縱器。
[0017] 替代地，行駛條件變量也可以不是布爾值。這種不是布爾值的變量例如可以包含 關(guān)于所需的制動延遲的信息。制動延遲是負加速，并確定制動的強度。
[0018] 檢驗行駛條件變量是有利的，因為這樣只在需要制動時制動操縱器。如果此時不 需要制動，則操縱器可以無需降速地在規(guī)劃的軌跡上行駛。
[0019] 優(yōu)選周期性地監(jiān)控行駛條件變量的狀態(tài)，在此，當在操縱器制動期間，行駛條件變 量的狀態(tài)改變時，則在已開始的制動過程中使操縱器再次加速。例如可以以每秒10次，或 者以其它合適的時間間隔來監(jiān)控狀態(tài)。
[0020] 對行駛條件變量的周期性監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)制動過程的靈活的中斷，從而能夠在行駛 條件變量的狀態(tài)表示不再需要制動時，立即使操縱器再次加速。隨后使操縱器再次加速至 最初計劃的速度，并在計劃的軌跡上行駛。由此限制了由引入制動而損失的時間，從而縮短 了操縱器的時鐘時間。
[0021] 在有條件地停止至少一個操縱器的方法中，優(yōu)選根據(jù)行駛條件變量來調(diào)節(jié)制動過 程期間的制動效果，從而使操縱器最遲在停止點完全停止。
[0022] 調(diào)節(jié)制動效果是有利的，因為除了制動點的位置本身還提供了另一參數(shù)，該參數(shù) 直接影響操縱器實際停止的點。因此，即便是當需要在已經(jīng)超過對于當前速度的優(yōu)化制動 點，且操縱器以優(yōu)化的制動參數(shù)無法再在經(jīng)示教的和/或編程的停止點上停止的時間點制 動時，也能夠使操縱器在經(jīng)示教的和/或編程的停止點上停止。優(yōu)選盡管開始制動得較晚， 但可以通過更強烈地制動使操縱器在到達停止點之前停止。特別優(yōu)選不應當超過停止點。 如果由于開始制動過晚而使得這不再可能，那也能以降低的速度發(fā)生可能的碰撞。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的目的還通過一種操縱器組來解決，該操縱器組包括至少一個操縱器 和至少一個控制裝置，其中，該至少一個操縱器在軌跡上行駛，軌跡具有停止點，將至少一 個控制裝置設置為根據(jù)操縱器的速度來計算對應于停止點的制動點，在此制動點是軌跡上 的點。
[0024] 控制裝置控制操縱器?？刂蒲b置從操縱器接收信號，并向操縱器發(fā)送指令。此外， 也可以由控制裝置接收外部信號，并轉(zhuǎn)換為對操縱器的指令。優(yōu)選通過外部信號確定行駛 條件變量。
[0025] 優(yōu)選將控制裝置設置為檢驗行駛條件變量的狀態(tài)，并在行駛條件變量的狀態(tài)表示 需要制動時，發(fā)送指令以制動操縱器。
[0026] 特別優(yōu)選地，還將控制裝置設置為周期性地監(jiān)控行駛條件變量的狀態(tài)，如果在操 縱器制動期間行駛條件變量的狀態(tài)改變，則在操縱器已開始的制動過程中發(fā)送指令，使操 縱器加速。
[0027] 優(yōu)選在制動過程期間的制動效果可以根據(jù)行駛條件變量來調(diào)整，從而使操縱器最 遲在停止點停止。
[0028] 特別優(yōu)選操縱器制動的實現(xiàn)是軌跡精確的。在制動期間操縱器在規(guī)劃的軌跡上行 駛而不會離開軌跡。這是有利的，因為可以避免與位于周圍的物品相撞。此外，在軌跡精確 的制動之后，操縱器能夠通過加速再次執(zhí)行經(jīng)編程的運動。因此，在加速完成之后，操縱器 以編程的速度繼續(xù)行駛在計劃的軌跡上。操縱器無需在計劃的軌跡上倒回，由此能夠節(jié)省 時鐘時間。
[0029] 優(yōu)選軌跡包括至少一個是樣條曲線（Spline)的軌跡部分。樣條曲線是由n次多 項式分段組成的函數(shù)。在此在兩個多項式項合并（zusa_ensto Pen)的位置提供特定的條 件，例如樣條曲線可以