用于控制机器人系统的外围组件的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制机器人系统（2）的外围组件（1）的方法，该方法根据所确定的力（F1；m3g+m3d(x3)2/dt2）来调整外围组件的功率、特别是力，所确定的力根据至少一个机器人姿势、特别是机器人轨迹（x3(t)）起作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制机器人系统的外围组件的方法和装置
本专利技术涉及用于控制机器人系统的至少一个外围组件、特别是由机器人引导的工具的一种方法和一种装置，以及用于预先给定外围组件的功率的一种计算装置。
技术介绍
在过去，特别是在对机器人系统，即一个或多个特别是相互协作的机器人的灵活性、生产速度和精度进行优化时，从环保和经济的角度看，关注的焦点在于其能源消耗的增加。在运行中，除了一个或多个机器人本身，即其驱动器之外，还有例如气动夹持器、保持磁铁等这样的外围组件也在消耗能量。但是到目前为止，它们的功率在大多数情况下都不能完全符合工艺条件，其中，在大多数情况下出于安全原因都是以最大值为基础的。通过对一个或多个外围组件的接收功率或输出功率进行优化，可以降低机器人系统的能源消耗。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于降低机器人系统的能源消耗。该目的通过一种具有本专利技术的特征的方法实现。本专利技术提供了一种用于执行根据本专利技术的方法的装置，本专利技术提供了一种用于设定机器人系统的外围组件的功率的计算装置。在本专利技术的思想中，装置可以同样包括软件和/或硬件，即，特别是计算机程序或者计算机模块或计算机，或者是集成在机器人控制器、机身控制器或设备控制器或系统控制器中的处理单元，也可以是计算机程序产品，例如其中存储有程序的数据载体或存储器，其在执行根据本专利技术的方法时用于设定外围组件的功率和/或用于控制外围组件。本专利技术提出了优选的扩展方案。根据这种设想，本专利技术可以在运行期间改变机器人系统的一个或多个外围组件的功率，特别是已施加或可施加的力，并因此与在运行期间起作用并通常根据一个或多个机器人姿势、特别是整个机器人路径而变化的力相适应。因此，为了表述得更加紧凑，本专利技术也将例如重力、惯性力这样的单力和在过程中所表现出的力(例如摩擦力)以及反平行力偶、即转矩的集合统称为力。与此相反的是，在本专利技术的思想中，力也可以被看作是一个或多个分量，特别是在外围组件的作用方向上，例如在气动夹持器或保持磁铁的夹持方向上。在本专利技术的思想中，特别是将可控的或通过电力供应可开动的设备理解为外围组件，其被集成在机器人系统的工作过程中，特别是优选用于保持工件或有效载荷的工具，例如特别是：机械夹持器，例如钳式夹持器或滑动夹持器；气动夹持器，其在一个或多个喷嘴中产生相对于周围环境的负压；或电磁夹持器，其具有一个或多个可控的电磁铁，用以吸引工件。用专业术语概括，本专利技术特别是将在设备侧或系统侧受到外围组件支配的、由外围组件接收或发出的物理学意义的功率，以及由外围组件施加的力称为功率。这种功率特别可以通过控制阀的控制加以调整，其例如可以影响气动夹持器的压缩空气供给，或者通过控制所施加的电压加以调整，例如一个或多个电磁铁和/或电动机。特别是可以通过控制外围组件的能量消耗来调整它们的功率。因此在本专利技术的意义下，例如保持工件所需的静态夹持力也可以构成功率，尽管在此由于缺乏路径而没有物理意义上的功率。因此，在本专利技术思想下的功率也不是将功率的大小在物理意义上限定为工作和路径的乘积除以时间，而是特别可以如上所述地是外围组件能够施加或能够最大限度地施加在周围环境中的力，特别是施加在工件上，优选是被由外围组件所保持或固定的工件。除了特别是恒定地预先设定逐段的姿势或轨迹，即严格控制之外，对功率的调整特别还包括将一个或多个检测得到并反馈回来的实际值与相应的目标值进行对比，即进行调节。为了表述得更加紧凑，在本文中，无论是无反馈的控制(“前馈控制”)还是有反馈的调节(“反馈控制”)在本专利技术思想下均被称为调整，其中，在优选的实施方式中预先设定目标功率，并将其与检测到的实际功率进行比较，并根据该调节差来调整功率。外围组件可以是静止的，即，其位置相对于整个机器人系统、例如机器人的基座是不变的，例如当通过机器人引导的工具对工件进行处理时用于夹持工件的操作台的夹持工具。在一种优选的实施方式中，根据本专利技术调整其功率的外围组件本身是由机器人引导的，特别是作为位于机器人系统的机器人的工具法兰上的工具，优选为保持工具，在此，机器人系统可以包括一个或多个机器人。在一种优选的扩展方案中，对多个外围组件的功率进行调整，在此，其同样可以是受机器人引导的且静止的组件。例如，可以根据所确定的力调整静止的操作台的保持工具的夹持力，特别是操作台的液压、气动、(电)磁和/或(电)驱动的夹紧装置，在此，所确定的力是指由机器人引导的工具基于机器人加工路径施加在工件上的力，或者是与保持工具上的这种操作力相应的反作用力。附加地或替代地，例如也可以根据所确定的力调整由机器人引导的保持工具、特别是液压、气动、(电)磁和/或(电)驱动的夹持器的夹持力，在此，所确定的力是指由工件基于重力、惯性力和陀螺力施加在保持工具上的力。根据本专利技术，优选利用计算装置确定根据一个或多个机器人姿势、特别是可以通过连续的姿势预先设定的机器人路径起作用的力。这种力例如可以是(特别是由受到机器人引导的工件)作用于外围组件上的力。同样地，这种力也可以是作用于受机器人引导的工件本身上的力。一般情况下，这种根据本专利技术所确定的力是所谓的内力或强迫力。内力或强迫力可以从专业的角度理解为这样的力：其由外围组件和/或工件的机械连接引起，例如通过外围组件在一个或多个自由度上对工件的固定，或者居中转接强制引导，并在围绕外围组件以及可能受到力作用的工件的系统边界之外消失。在一种优选的实施方式中，当外围组件和工件根据欧拉原理进行概念上的自由切削时，可以将这种力确定为外围组件和工件之间的切削力，或者也可以作为所谓的强迫力约束条件，其阻断了一定的自由度。根据本专利技术所确定的力同样可以是所谓的外力或外加力。在此可以专业的方式将外力或外加力理解为由物理限制条件(例如重力或磁场和/或运动)引起并作用于外围组件和/或工件上的力。这种外力或外加力特别是可以包括重力，尤其是外围组件和/或工件的重力，外围组件和/或工件在不同的姿势中可以具有不同的方向和/或大小。在此需要指出的是：如引言中所说明的那样，根据本专利技术所确定的力在必要时可以例如在外围组件的作用方向上只包括一个或多个分量。附加地或替代地，力可以包括一个或多个惯性力或其分量，特别是外围组件和/或工件的质量/惯量张量与重心加速度/旋转加速度的乘积，在此，特别是所谓的陀螺力或回旋力，即离心力和自转偏向力或其分量也可以形成根据本专利技术所确定的力或其一部分。附加地或替代地，力可以包括一个或多个过程力(Prozesskraft)。特别是力可以包括作用于外围组件、工件和/或周围环境之间的摩擦力或其分量。根据本专利技术所确定的力可以特别与机器人系统的状态、尤其是机器人和/或外围组件的状态和/或与工件的状态有关。在此，尤其是以专业的方式将地点(即位置和/或方向)和/或特别是其一阶和/或二阶时间导数称为状态。因此，力尤其是可以依赖于机器人系统的一个或多个机器人的姿势，例如：夹钳是否从下面支承负荷，或者从上面或从侧面保持负荷。相应地，例如由于转动运动而作用于负荷上的惯性力与转动运动、特别是角速度和角加速度有关。因此，一般情况下，根据本专利技术所确定的力可以包括特别是与运动和/或姿势相关的力。为了确定力，可以利用测量技术来检测力，特别是在机器人系统运行期间。例如，力传感器可以检测在运行中所产生的力，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.24 DE 102010052396.81.一种用于控制机器人系统(2)的用于保持工件或有效载荷的工具(1)的方法，其中，基于所确定的力来调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率，该所确定的力根据至少一个机器人姿势来确定；在没有过调制信号的情况下，基于所确定的力来调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率，和/或在存在过调制信号的情况下，将所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率调整到预设的值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所确定的力来调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的力，该所确定的力根据至少一个机器人轨迹来确定。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在没有紧急停止信号的情况下，基于所确定的力来调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率，和/或在存在过调制信号的情况下，将所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率调整到预设的值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设置所述用于保持工件或有效载荷的工具的最小功率。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率所基于的力基于模型进行估计，和/或在所述机器人系统运行期间进行检测。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率所基于的力提前进行估计，和/或在所述机器人系统运行期间相应于速度进行调节。7.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率所基于的力包括与状态相关的力。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率所基于的力包括与运动和/或姿势相关的力。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，作为调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率的基础的力包括内部力和/或外部力，其作用于所述用于保持工件或有效载荷的工具(1)或机器人引导的工件(3)上。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，作为调整所述用于保持工件或有效载荷的工具的功率的基础的力包括重力、惯性力和/或过程力，其作用于所述用于保持工件或有效载荷的工具(1)或机器人引导的工件(3)上。11.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述用于保持工件或有效载荷的工具(1)是由...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·库尔特，
申请(专利权)人：库卡罗伯特有限公司，
类型：
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