專利名稱：：用于運行機器人的方法
技術領域：
：本發明涉及一種用于運行機器人尤其是具有關節的機器人(例如具有關節臂的工業機器人)的方法。
背景技術：
：作為根據ENISO8373第2.6分節標準的機器人，基本上通過位置控制或連續路徑控制被控制，其中通過示教(teach-in)編程或離線編程來編程運動過程。基本上，通過將每個軸運動到基準點，來同步機器人的不同軸，以能夠控制將電動機電樞的當前位置指定到一關節角度，即，在參考位置發生位移，其中關節坐標的增加的測量值適用于機器人控制。可選地以相同的方式進行外部運動軸的同步。在一方面，現有技術不允許所有運動的同步的仿真，在另一方面，這種同步在整個路徑上缺乏足夠的可靠性和準確性。
發明內容因此本發明的基本目的在于提供一種方法，通過所述方法可以仿真機器人的整個運動過程，并且能夠進行可靠的同步。根據本發明，使用介紹中所描述類型的方法可以實現所述目的，該方法的特征在于機器人的軸運動是與主運動同步的。根據本發明的一個方案，提供一種用于運行機器人的方法，所述機器人具有多個運動狀態和用于運動的多個機器人軸，所述方法包括如下步驟指定所述機器人的一運動狀態為主運動；以及將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。根據本發明的另一方案，提供一種用于運行機器人的方法，所述方法包括如下步驟提供一種具有關節臂的機器人，其中所述機器人具有多個機器人運動狀態，所述運動狀態包括整個機器人運動狀態和圍繞多個機器人軸中的每一個的運動的運動狀態；指定所述機器人的一運動狀態為主運動；以及將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。根據本發明的另一方案，提供一種用于運行機器人的方法，所述方法包括如下步驟提供一種包括具有關節臂的機器人的系統，其中所述機器人具有多個機器人運動狀態，所述運動狀態包括整個機器人運動狀態和圍繞多個機器人軸中的每一個的運動的運動狀態；提供具有多個運動狀態的另一裝置；指定所述機器人或另一裝置的一運動狀態為主運動；將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。在優選實施例中，通過路徑表進行準備以將軸的位置指定到主運動的位置。因此，在這種路徑表中，機器人的位置或獨立軸(例如，軸A1到A6)被指定到主運動位置，例如優選的，這種主運動是在具有旋轉軸作為主軸的轉盤上，整個機器人在空間上的運動，或機器人的線性運動，或在空間中的以類似于矩陣的方式的另一種運動。這種指定例如是將位置A11(第一機器人軸的第一位置)、A21，A61(第六軸的第一位置)指定到主運動的位置S1；將機器人軸位置A1n(第一機器人軸的最后位置)，A2n，A6n(第六軸的最后位置)指定到基本運動的位置Sn。機器人軸的運動依賴于主運動，其也可以被稱為次運動，相應的軸(A1到A6)可以被稱為次軸。只要主運動是圍繞或沿著軸，這個軸就可以稱為主軸。在優選實施例中，具體通過在主運動(例如主軸的主運動)的運動路徑中設置的位置編碼器來檢查位置。如上所述，主運動可以是主軸的主運動，該主軸可以是機器人的軸或限定整個機器人的運動的軸；主軸可以是旋轉軸，整個機器人圍繞該旋轉軸運動，或者是線性軸，整個機器人沿該線性軸運動。由于根據本發明的方案，機器人軸的從屬運動以類似凸輪的方式與主運動相連接，并沿主運動的位置確定的路徑進行。在整個運動過程中的任何給定點，運動路徑限定機器人或其軸的位置、速度以及加速度。通過仿真工具可以在路徑表中離線地編程同步運動。本發明提供了如下優點創建不同運動路徑或軌跡的高度靈活性，并且使用者能夠在多個路徑或軌跡中進行選擇。在機械凸輪的情況下，機器人的運動與主運動精確地結合，因此機器人的位置與沿主運動的位置精確地結合。在本發明的方案中，機器人的每個位置遵循在路徑表中預先設定的位置。在每個內插周期中，機器人控制器獲取路徑表中的位置并將機器人運動到所讀取的位置上。路徑表限定路徑的幾何形狀和運動分布圖，其中機器人在路徑上的運動中將遵循這些幾何形狀和運動分布圖。本發明的其它優點和特征在權利要求和下面的描述中示出，其中參考附圖具體地說明了本發明的示例性實施例。在并入到本申請并作為本申請的一部分的權利要求中特別地指出了作為本發明特征的各個新穎性特點。為了更好地理解本發明，將參照附圖進行描述，通過參考附圖和描述性內容將獲得本發明的操作優點以及實現的特定目的，其中在該描述性內容中說明了本發明的優選實施例。在附圖中圖1是生成路徑表并使用該路徑表控制機器人的概要示意圖；圖2是將機器人運動作為時間函數指定到主運動(principalmotion)以及其在路徑表中的表示的示圖；圖3機器人控制器的示圖；圖4是在機器人控制器的控制下，在監視機器人的運動期間機器人運動控制方法的框圖；以及圖5是在獨立的存儲器可編程控制器(PLC)中，在監視期間機器人運動控制方法的框圖。具體實施例方式具體請參考附圖，在下面所示的示例性實施例中，根據本發明的機器人R的控制器的核心組成部分是所謂的路徑表1，其由一個或多個程序裝置在考慮轉盤指針(turntableindex)2(即，轉盤位置上的信息)的情況下通過動畫和仿真工具3離線地生成。轉盤的運動是圍繞主軸的運動，機器人圍繞該主軸運動，例如離心的運動(如在圓盤傳送帶的情況下)，而機器人軸(傳統的機器人中為六個軸)的運動依賴于轉盤的主運動。代替作為主軸的轉盤軸，也可以設置線性軸。而且，基本運動也可以是比圍繞主軸的旋轉運動或比沿主軸的線性運動更復雜的運動；關鍵的是具有主運動位置的預先設置的運動路徑，其中可以將轉軸的位置指定到該主運動位置。當生成運動分布圖時，首先確定機器人手臂的運動路徑，特別是機器人的工具中心點(ToolCenterPoint，TCP)的運動路徑，接著沿此路徑在考慮速度和加速度的情況下確定過程運動(processmotion)，最終生成路徑表。因此可以通過動畫/仿真工具3仿真機器人的整個運動。在路徑表1中，為路徑表的行指定主軸的每個指針位置，其包含相關聯的機器人位置。為了控制機器人，例如，從外部存儲器5(圖3)將路徑表1輸入到機器人控制器6，并且在每個內插周期中機器人控制器6查詢轉盤位置7，并根據此向機器人發送控制指令，以用于通過輸出8驅動機器人的驅動裝置和因此定位機器人軸和機器人部件。圖2首先在左手側表示機器人的軌跡和運動分布圖，其以相應于主軸運動指針的時間被采樣，并由垂直的虛線表示。因此主運動(例如轉盤隨時間的運動)被用作隨時間采樣機器人運動的指針。在圖2的右手側所示的路徑表中，按照主軸的各個位置S1，S2，…，Sn指定機器人軸的位置A1到A6，例如，將機器人軸位置A11(第一軸的第一位置)，A12，…，A16指定到基本運動的位置S1，將機器人軸位置A21，…，A26指定到S2，等等，最后，將機器人軸位置An1(第一軸的最后位置)，An2，…，An6指定到基本運動的位置Sn。與路徑表中指針位置相關聯的轉盤位置用于將機器人運動到預先確定的期望位置。為了確保如此進行的運動盡可能地平滑，路徑表必須具有高的分辨率，以使轉盤的每個位置都具有相應的機器人位置，并且能夠在每個內插周期中被傳送到機器人控制器。圖3表示機器人控制器6的更詳細的示圖。首先機器人控制器6被連接到外部大容量存儲單元5，其中存儲離線生成的路徑表。指定用于機器人控制器的解釋器，具有屏幕、鍵盤和/或鼠標的人機接口(HMI)8。另外，設置連接到機器人的運動控制器9以控制向機器人的輸出。而且，配置附加的輸入和輸出裝置(I/O)10，其例如用于接收外部傳感器信號，例如來自傳感器和編碼器的信號。而且，機器人控制器6還具有路徑表解釋器11和路徑表管理器13。如可以從圖4中確定的，離線生成的路徑表由路徑表解釋器11分析，檢查其語法正確性，并被轉換為機器可讀的形式。在該路徑表中，將各機器人位置指定到主軸的確定位置。機器人控制器6的路徑表管理器13負責路徑表16的執行的初始化和調整，并如前所述查詢由主運動或基本運動確定的位置(這里為轉盤的位置)，從路徑表中讀取機器人的相應位置或機器人軸的更準確的位置，并通過運動控制器9的輸出驅動機器人軸，向機器人的驅動裝置(發動機)發出指令以使相應的機器人軸A1到A6進入路徑表確定的位置。由當前軸位置監視模塊14監視機器人軸的位置，并通過路徑監視器15將這些位置作為軸的實際位置與由路徑表16預先設置的軸的期望位置相比較；其后進行安全檢查以確定機器人是否處于期望路徑上。其中，為了獲得期望的機器人位置，路徑驅動器17接收傳送到其的主軸的位置S，并利用該信息檢索路徑表(如箭頭17a所示)，最終獲得期望的機器人位置(如箭頭17b所示)。總之，該方法如下1.機器人解釋器執行機器人程序。2.該機器人程序包含特定指令，該特定指令將控制指令(例如指示將要運行路徑表)傳遞到路徑表。3.路徑表管理器加載相應的表并開始處理該表。4.相應于主軸的位置，路徑表管理器從該表中獲得相應的機器人位置，處理該機器人位置并發送位移指令到運動控制器。例如，通過I/O裝置(例如輸入，輸出裝置10)可以傳遞主軸位置。5.隨著表的處理，控制指令再次到達機器人解釋器。6.例如，通過HMI可以顯示當前表以及該表的處理狀態。此外或作為替換的方案，軸位置也可以被用于監視機器人運動路徑的安全性，如圖5中所示的，例如利用路徑監視器15在存儲器可編程控制器(PCSPS-PLC)中執行監視，路徑表16的第二備份存儲在該控制器中，通過安全性路徑監視器19將實際的軸位置與路徑表16’預先設置的實際位置相比較，如果必要，可以停止運動，可以運動到安全的位置等。盡管已經詳細地表示和描述了本發明的具體實施例，以說明本發明的原理的應用，但是應該理解在不脫離這些原理的情況下可以以其它的方式實施本發明。權利要求1.一種用于運行機器人的方法，所述機器人具有多個運動狀態和用于運動的多個機器人軸，所述方法包括如下步驟指定所述機器人的一運動狀態為主運動；以及將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。2.如權利要求1所述的方法，其中所述主運動是主軸的運動。3.如權利要求2所述的方法，其中所述主軸是所述機器人的一軸。4.如權利要求2所述的方法，其中所述主軸是限定整個所述機器人的運動的外部軸。5.如權利要求4所述的方法，其中所述主軸是整個所述機器人繞其運動的旋轉軸。6.如權利要求4所述的方法，其中所述主軸是線性軸。7.如權利要求1所述的方法，其中所述多個機器人軸的運動包括多個次軸的運動，將所述多個次軸的運動與所述主運動同步的步驟包括使用在所述主運動的路徑上設置的位置編碼器。8.如權利要求1所述的方法，其中通過路徑表將所述多個機器人軸的位置指定到所述主運動的位置。9.如權利要求1所述的方法，其中所述主運動是沿所述機器人的點運動，該點運動是由整個所述機器人或其一部分的運動產生的。10.一種用于運行機器人的方法，所述方法包括如下步驟提供一種具有關節臂的機器人，其中所述機器人具有多個機器人運動狀態，所述運動狀態包括整個機器人運動狀態和圍繞多個機器人軸中的每一個的運動的運動狀態；指定所述機器人的一運動狀態為主運動；以及將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。11.如權利要求10所述的方法，其中所述主運動是主軸的運動。12.如權利要求11所述的方法，其中所述主軸是所述機器人的一軸。13.如權利要求11所述的方法，其中所述主軸是限定用于整個所述機器人運動的整個機器人運動狀態的外部軸。14.如權利要求11所述的方法，其中所述主軸是旋轉軸，整個所述機器人圍繞所述旋轉軸運動以提供所述整個機器人運動狀態。15.如權利要求11所述的方法，其中所述主軸是線性軸。16.如權利要求10所述的方法，其中所述多個機器人軸的運動包括多個次軸的運動，將所述多個次軸的運動與所述主運動同步的步驟包括使用在所述主運動的路徑上設置的位置編碼器。17.如權利要求16所述的方法，其中通過路徑表將所述多個機器人軸的位置指定到所述主運動的位置。18.一種用于運行機器人的方法，所述方法包括如下步驟提供一種包括具有關節臂的機器人的系統，其中所述機器人具有多個機器人運動狀態，所述運動狀態包括整個機器人運動狀態和圍繞多個機器人軸中的每一個的運動的運動狀態；提供具有多個運動狀態的另一裝置；指定所述機器人或另一裝置的一運動狀態為主運動；將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。19.如權利要求18所述的方法，其中所述另一裝置是另一具有關節臂的機器人，所述主運動是所述具有關節臂的機器人和另一具有關節臂的機器人中之一的軸的運動。20.如權利要求18所述的方法，其中所述主運動是沿所述具有關節臂的機器人和另一具有關節臂的機器人中之一的點運動，該點運動是由整個所述具有關節臂的機器人或其一部分或所述另一具有關節臂的機器人或其一部分的運動產生的。全文摘要一種用于運行機器人的方法，所述機器人具有多個運動狀態和用于運動的多個機器人軸，所述方法包括如下步驟指定所述機器人的一運動狀態為主運動；以及將所述多個機器人軸的運動與所述主運動同步。通過所述方法可以仿真機器人的整個運動過程，并且能夠進行可靠的同步。文檔編號B25J13/00GK1990196SQ20061016906公開日2007年7月4日申請日期2006年12月20日優先權日2005年12月20日發明者卡利德·米爾扎,埃德·沃爾西奇,延斯·邦森達爾,彼得·克呂格爾申請人:庫卡羅伯特有限公司