用于将运动指令提供给执行器的输入装置、方法以及执行器系统与流程

本发明涉及一种用于将运动指令提供给至少一个执行器的输入装置，该输入装置具有输入界面，在该输入界面上布置多个运动图标，这些运动图标分别与针对至少一个执行器的运动指令相关联。本发明还涉及一种用于将运动指令提供给至少一个执行器的方法和一种执行器系统。

背景技术：

从DE 10 2010 012 598 A1公知一种用于对操纵器进程进行编程的进程模块库，该进程模块库包括多个可参数化的进程模块，用于执行子进程，其中这些进程模块分别包括一个共同的基本指令组的多个基本指令，用于执行基本操作，其中一个进程模块能与另一进程模块和/或一个基本指令相关联而且其中在编程期间能借助于图形编程环境的功能模块来控制操纵器。

技术实现要素：

本发明的任务在于：提供一种用于将运动指令提供给至少一个执行器的输入装置、方法以及执行器系统，所述输入装置、方法以及执行器系统能够实现操作者的经简化的操作。

该任务对于在开头所提到的类型的输入装置来说利用权利要求1的特征来解决。在这种情况下规定：输入界面包括过程轨迹，该过程轨迹尤其是仅仅被构造用于将运动图标的副本沿着排列方向排列成运动过程；该输入装置具有处理装置，该处理装置被构造用于沿排列方向询问过程轨迹，并且被构造用于根据通过运动图标在过程轨迹中的布置来预先给定的运动过程来确定运动指令的序列，以及被构造用于输出运动指令的序列和/或与运动指令的序列相关的执行器控制信号序列；而且该输入装置具有输出接口，该输出接口被构造用于将运动指令的序列和/或执行器控制信号序列提供给至少一个执行器。

对于下文的阐述来说出发点是：术语“运动图标”和“运动指令”不仅面向可引起至少一个执行器的直接运动的命令而且面向与至少一个执行器的运动仅仅间接地相关联的命令。间接地相关联的命令例如可以是对工具中心点的规定，该工具中心点应该在至少一个执行器的随后的运动的框架内被操控。出发点还是：执行器包括如下组件或组件装置，该组件或组件装置可以根据运动指令来实施目标明确的运动、优选地一维运动（例如沿着运动直线的线性运动或者绕着转轴的旋转）、特别优选地二维运动（例如在运动平面内的线性运动或者绕着两个彼此不同的转轴的旋转）、尤其是三维运动（例如在空间内的线性运动或者绕着至少三个彼此不同的转轴的旋转）。执行器例如可以构造为线性执行器，构造为旋转驱动装置或者构造为多个线性执行器和/或旋转驱动装置的组合，尤其是构造为用于使工件运动和/或加工工件的操纵器。

示范性地规定：该输入装置构造为计算机，尤其是构造为台式计算机、笔记本电脑、平板计算机、屏幕眼镜或智能电话，而且该输入界面由至少一个屏幕构成，在该屏幕上，不仅运动图标而且过程轨迹都通过适合的、尤其是预先给定的或可自由构建的图形元件来表示。

在输入界面作为触敏屏幕（触摸屏（Touchscreen））的设计方案中，如这尤其是在平板计算机和智能电话中情况如此的那样，操作者可以在应用下将运动图标布置在过程轨迹中。示范性地规定：为此进行操作过程，如这些操作过程在触敏屏幕的情况下常见的那样。例如，首先利用对运动图标的手动调出来对所做出的调出进行以光学方式和/或以触觉方式和/或以声音方式可理解的确认。在从所调出的运动图标出发的紧接着的移动中，首先创建相应的运动图标的副本并且将该副本布置在过程轨迹中。优选地规定：刚刚被复制的运动图标可以被排列到运动图标的已经存在的排列的自由端处或者可以被嵌入到运动图标的已经存在的排列的两个运动图标之间。尤其是规定：被复制的运动图标仅能被布置在过程轨迹中。在这种情况下，将刚刚被复制的运动图标布置在过程轨迹之外导致对刚刚被复制的运动图标的自动删除。已经布置在过程轨迹中的运动图标还可以通过在过程轨迹之内的手动调出来移动或通过从过程轨迹中除去来删除。

替选地，例如在使用台式计算机或笔记本电脑的情况下，输入界面由没有触敏特性的屏幕构成。在这种情况下，例如借助于鼠标指针来复制运动图标以及移动被复制的运动图标，该鼠标指针可以由操作者在使用集成的或外部的鼠标的情况下来移动。

尤其是规定：过程轨迹是在输入界面上的唯一的位置，在该位置，被复制的运动图标可以彼此排列，以便紧接着由处理装置沿预先给定的排列方向、尤其是从左向右地或者反过来从右向左地来分析。在该分析的范围内，被分配给相应的运动图标的运动指令由处理装置处理成运动指令的序列和/或处理成与运动指令的序列相关的执行器控制信号序列。

替选地规定：该输入装置具有多个例如构造为按钮开关并且图形上相对应地设计的运动图标，这些运动图标的造型和位置机械地被规定。还可以规定：过程轨迹、例如以LCD矩阵行或者LED显示条的形式的过程轨迹被构造为以操作者操纵按钮开关的那个顺序来显示运动图标。在这种输入装置中，附加地可以纯示范性地设置一个或多个用于在过程轨迹中的运动图标的移动过程的运动按钮和/或可以纯示范性地设置用于在过程轨迹中的运动图标的删除过程的删除按钮。

该处理装置优选地构造为微处理器或微控制器，该微处理器或微控制器一方面执行对运动图标的扫描、尤其是循环往复的扫描，以便可以探测对运动图标的调出，而另一方面根据对运动图标的调出的顺序来显示在过程轨迹中的运动图标。

示范性地，该处理装置由计算机或笔记本电脑或平板计算机的至少一个处理器或者屏幕眼镜或者智能电话来构成。

该处理装置还被构造为：沿排列方向来分析布置在过程轨迹中的运动图标或布置在过程轨迹中的运动图标的副本。紧接着，借助于该处理装置，根据通过运动图标在过程轨迹中的布置来预先给定的运动过程来确定运动指令的序列，而且在输出接口上输出运动指令的序列和/或与运动指令的序列相关的执行器控制信号序列。根据输出接口的设计方案来规定：将运动指令转发给布置在下游的执行器控制装置或者将执行器控制信号序列用于对至少一个执行器的直接操控。示例性地，执行器控制装置可以是多个可电操控的阀的装置，这些可电操控的阀由所属的阀控制装置根据到达的运动指令来操控。替选地规定：执行器控制装置包括多个可电操控的阀，这些可电操控的阀直接由执行器控制信号序列的电控制信号来操控。补充地或替选地，该至少一个执行器可以构造为电驱动装置，尤其是构造为线性电驱动装置或者构造为电变速马达。

本发明的有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

适宜的是：过程轨迹被构造用于运动图标沿排列方向的仅仅按顺序的布置。经此，一方面使对所计划的运动过程的扫描保持简单，因为总是只有一个运动图标可以跟在先前的运动图标之后。由此，另一方面对于用户来说确保了在过程轨迹中通过运动图标来表示的运动过程的清楚性。

优选地规定：该处理装置被构造用于阻止运动图标沿着过程轨迹的不容许的排列。示例性地，在过程轨迹中的运动图标像链节那样彼此链接，其中这些链节中的每个链节都构造为使得该链节可以与正好一个先前的链节链接并且与正好一个随后的链节链接。在这种情况下，在相应的链节之间的连接位置也可以检查是否允许链节的链接。例如可以规定：某些运动图标不允许直接彼此链接。示范性地，为此应列出两个不同的工具中心点（TCP-tool center point（TCP工具中心点）），因为在机器人手臂上的工具占据第一工具中心点并且在其间没有运动的情况下紧接着占据第二工具中心点是不可能的。

在本发明的另一设计方案中规定：该处理装置被构造用于询问布置在输入界面上的操作图标的操纵状态以及被构造用于在过程轨迹中存在运动图标的可实施的排列时根据操作图标的操纵状态来在输出接口上提供运动指令的序列和/或执行器控制信号序列。借此，在用户的输入与至少一个执行器的运动之间建立直接的（实时）耦合，该用户将操作图标布置在过程轨迹中，改变这些操作图标的位置或者删除这些操作图标。示例性地规定：该输入装置与该至少一个执行器耦合，而过程轨迹的操作图标的布置的变化直接导致该至少一个执行器的运动行为的变化。该输入装置的这种运行方式尤其是对于如下执行器来说是感兴趣的，这些执行器由于其设计而没有潜在危险，并且因此将在过程轨迹中的运动图标的排列的变化直接转化成该至少一个执行器的相对应的运动行为可以被接受。而如果该至少一个执行器是如下装置，其中由于该装置的设计而一定存在人或物品的危险，则不设置这种（实时）耦合，更确切地说，在这种情况下，在结束对运动过程的规定之后，以放慢的运动速度来检查该至少一个执行器的运动行为。

本发明的任务对于开头提到的类型的方法来说利用权利要求5的特征来解决。在这种情况下，该方法（该方法尤其可以构造为用于在计算机上实施的计算机程序）包括如下步骤：在输入界面上提供多个运动图标，其中这些运动图标中的每个运动图标都分配有用于至少一个执行器的至少一个运动指令；将这些运动图标排列在过程轨迹中，以便确定该至少一个执行器的运动过程；利用处理装置来扫描布置在过程轨迹中的运动图标；通过该处理装置，根据通过这些运动图标在过程轨迹中的布置来预先给定的运动过程来提供运动指令的序列；将运动指令的序列提供给该至少一个执行器和/或提供给该至少一个执行器的模拟呈现。

在该方法的一个扩展方案中规定：一组布置在过程轨迹中的运动图标构成运动组，该运动组多次在过程轨迹中被排列。借此，可以限定该至少一个执行器的运动过程，这些运动过程由多个、尤其是很多个单独的运动指令组成，而且这些运动过程可以简单地被复制，而不必分别借助于所分配的运动图标来重复各个运动指令。只要该方法借助于输入装置来执行，该输入装置能够实现对附加的运动图标的自由构建或分配，就可以规定：给这种运动轨迹配备独立的运动图标而且经此使这种运动轨迹对于用户来说能以特别简单的方式调出。

在本发明的另一设计方案中规定：过程轨迹局部地、尤其是仅仅局部地分配有旁侧轨迹，该旁侧轨迹被构造用于排列运动图标而且该旁侧轨迹与过程轨迹通过来自条件、重复、时间循环的组中的逻辑函数相关联。在旁侧轨迹中，同样可以排列、尤其是仅仅排列运动图标，其中只有当满足预先给定的条件时，通过这些运动图标来表示的运动指令才由处理装置考虑用于该至少一个执行器的运动过程，该条件作为运动图标布置在过程轨迹中。示例性地可以规定：该条件与如下传感器的传感器信号相关联，该传感器被分配给该至少一个执行器。示例性地，执行器控制装置（在该执行器控制装置中，运动指令的序列和/或与运动指令的序列相关的执行器控制信号序列被转化成该至少一个执行器的运动）配备有用于至少一个传感器的输入接口，使得可以在给定的时间点在运动指令的序列之内或者时间上反复地执行对传感器信号的分析，以便检查条件发生与否并且必要时将布置在旁侧轨迹中的运动图标的运动指令提供给该至少一个执行器。替选地，在旁侧轨迹中布置一排运动图标，在继续执行在过程轨迹中限定的运动过程之前，这些运动图标应该以可预先给定的频率来重复。类似地，在旁侧轨迹中可以构造时间循环。优选地，条件仅能布置在旁侧轨迹中，重复和时间循环也可以布置在过程轨迹中。

优选地规定：在输入界面上提供控制图标，这些控制图标构造用于布置在过程轨迹中和/或旁侧轨迹中相邻地排列的运动图标之间而且这些控制图标造成对分别排列在下游的运动图标的影响。这种控制图标不是独立的运动指令，而是更确切地说被设置为：影响布置在下游的运动图标的运动指令。例如，利用控制图标可以影响至少一个执行器的运动的运动速度，该运动由在过程轨迹中布置在下游的运动图标来表示。

有利的是：处理装置询问布置在输入界面上的操作图标的操纵状态，而且如果在过程轨迹中存在运动图标的可实施的排列并且操作图标的操纵状态被设定用于提供运动指令的序列，则在输出接口上实现运动指令的序列和/或执行器控制信号序列。示例性地，该操作图标可以是箭头按钮，该箭头按钮朝着在过程轨迹中的操作图标的布置方向和扫描方向的方向指向，而且在操纵这些操作图标时，布置在过程轨迹中的操作图标被扫描而且与之相关联的运动指令直接被提供给该至少一个执行器。经此，依据该至少一个执行器的真实的运动可以检查对运动过程的即时监控，如该运动过程在过程轨迹中预先给定的那样。特别优选地规定：在输入界面上，在这种箭头按钮旁边还构造有停止按钮和/或鼠标按钮以及必要时后退按钮，利用这些按钮能够实现对运动过程的完全的监控。

本发明的任务对于在开头所提到的类型的执行器系统来说利用权利要求10的特征来解决。在这种情况下，该执行器系统包括：根据权利要求1至4之一所述的输入装置；以及至少一个执行器，该至少一个执行器被构造用于根据运动指令或执行器控制信号序列来实施运动；以及控制装置，该控制装置被构造用于将运动指令或执行器控制信号序列转化成用于该至少一个执行器的能量流、尤其是电流或流体流，而且该控制装置被分配给该输入装置或该至少一个执行器并且与该至少一个执行器连接。

附图说明

在附图中示出了本发明的一个有利的实施方式。在这种情况下：

图1示出了具有输入装置、执行器控制装置以及执行器的执行器系统的纯示意图；

图2示出了输入装置的细节图；

图3示出了输入装置的多功能输入屏的图示；而

图4示出了用于规定寄存在运动图标中的条件的输入框的示例性图示。

具体实施方式

在图1中纯示范性地示出的执行器系统1包括示例性地构造为平板计算机的输入装置2，该输入装置与执行器控制装置3连接，其中执行器控制装置3就其而言与示例性地构造为多关节机器人的执行器4连接。按照图1的图示，在输入装置2与执行器控制装置3之间以及在执行器控制装置3与执行器4之间分别设置连接线缆5、6，以便能够在相应的组件之间实现信息的传输。纯示范性地，输入装置2的输出接口17构造为以太网或USB接口（universal serial bus（通用串行总线）），而且借助于连接线缆5与在执行器控制装置3上的相对应地构造的输入接口18连接。

在执行器系统的一个未进一步示出的实施方式中，在输入装置与执行器控制装置之间以及在执行器控制装置与执行器之间设置无线耦合。

示例性地，只是纯示意性地示出的执行器4是可气动运行的多关节机器人，其中该执行器4的关于执行器4的运动的部分的质量、可由执行器4施加的最大的力以及执行器4的最大的运动速度方面的设计方案被选择为使得执行器4可以与工人密切协作地来运行，而执行器4对工人没有危险。纯示范性地，执行器4具有底座部分7，在该底座部分上可绕着未示出的竖直取向的转轴旋转运动地安置有旋转台8，而且在该底座部分上构造有枢转铰链9。在该枢转铰链9上可运动地容纳有手臂部分10，该手臂部分10与手臂部分11可枢转运动地连接，该手臂部分11就其而言与手臂部分12可枢转运动地耦合。手臂部分12在端侧携带线性夹具15，该线性夹具纯示范性地在打开位置示出。示例性地规定：在底座部分7与旋转台8之间以及在枢转铰链9与相应的手臂部分10、11和12之间以及在线性夹具15上分别布置有未进一步示出的气动驱动装置，该气动驱动装置能够实现相应的组件彼此间的相对运动。

通过执行器控制装置3来提供压缩空气流，所述压缩空气流对于相应的未示出的气动驱动装置的运动来说是必需的，该执行器控制装置纯示范性地是多个电动气动控制阀的装置，这些电动气动控制阀未进一步示出地由属于执行器控制装置3的控制装置来操控。该控制装置尤其是具有所分配的电输出级的微处理器，其中在微处理器上运行可预先给定的程序，借助于该程序可以操控相应的电输出级，以便可以将适合的电控制电流提供给相应的电动气动控制阀，以便这些电动气动控制阀可以将相对应的压缩空气流提供给相应的气动驱动装置。

借助于输入装置2来实现对微处理器的编程，该输入装置纯示范性地构造为具有触敏屏幕20的平板计算机而且在该输入装置上运行如下程序，该程序能够使用户实现对执行器4的运动过程的简单的并且直观的编程。

在输入装置2的在图1至3中示出的实施方式中，在屏幕20上示出的屏幕内容可以在被构造为平板计算机的输入装置2的图形呈现可能性的范围内自由地被选择。纯示范性地，屏幕20被分成多个功能区21、22、23和24，这些功能区的功能在下文进一步予以描述。

在功能区21示出了多个运动图标25、26、27、28和29，这些运动图标可以由象征性地表示为操作者的手32的操作者单独地调出，其方式是用手指触摸如下那个屏幕区域，在该屏幕区域示出了相应的运动图标25至29。示范性地可以规定：该触摸导致图形和/或声音和/或触觉反馈，使得通知操作者已经从相应的运动图标25至29创建副本，该副本紧接着可以通过手指在屏幕20内的滑动来被移动到功能区22中。功能区22构造为过程轨迹，在该过程轨迹中，可以进行运动图标25至29的仅仅按顺序的彼此排列。纯示范性地规定：布置在过程轨迹中的运动图标25至29由处理装置、尤其是输入装置2的微处理器以从左向右取向的扫描方向来扫描，而且与相应的运动图标25至29相关联的运动指令可以与上游的和下游的运动图标25至29的运动指令结合成运动指令的序列。可以选择性地规定：可以被布置在过程轨迹中的运动图标25至29的数目有限制或者没有为此设置限制。

在功能区22下方的功能区23包括滑块33的图形呈现，该滑块可以由操作者调出并且可以沿着功能区22的过程轨迹被移动，其中分别与布置在过程轨迹中的运动图标25至29相关联的运动指令或者由输入装置2输出给执行器控制装置3，以便实施执行器4的实际的运动，或者在输入装置2之内被处理成模拟，该模拟可以以未进一步示出的方式在屏幕20上被呈现为执行器4的图形表示。

示例性地，在功能区23下方布置另一功能区24，该功能区24仿照用于播放音乐曲目或者电影的设备或程序而具有前进按钮34、停止按钮35以及后退按钮36，其中利用这些按钮34至36可以沿前进方向或者后退方向开始运动指令的运行或者利用停止按钮35来停止运动指令的运行，如这些运动指令通过在过程轨迹中的运动图标25至29来表示的那样。

纯示范性地，运动图标25至29分配有在下文进一步描述的功能：运动图标25是空间中的一点，执行器4的工具中心点（TCP-tool center point）应该占据该点；运动图标26是线性夹具15的闭合运动；运动图标27是线性夹具15的打开运动；运动图标28是执行器4的运动；而运动图标29是执行器4的等待阶段。

运动图标25至29可以在功能区22的过程轨迹中仅仅按顺序地彼此排列，其中输入装置2可以被设立为使得只有运动图标25至29的某些组合可以彼此排列。示例性地，可以规定：输入装置2的微处理器以及在其上运行的软件被构造为阻止表示不同的工具中心点的两个运动图标25的彼此排列或者阻止分别表示执行器4的运动的两个运动图标28的彼此排列。

在按照图1的过程轨迹中纯示范性地示出的运动图标25至29的序列中，在第一位置利用运动图标25来预先给定工具中心点，此外在第二位置利用运动图标27来预先给定线性夹具15的打开。紧接着，利用布置在第三位置的运动图标28来使执行器4运动到预先给定的工具中心点。在到达工具中心点之后，通过布置在第四位置的运动图标26来引起线性夹具15的闭合运动。接着利用布置在第五位置的运动图标25来预先给定新的工具中心点，执行器4按照设置在第六位置的运动图标28来向该新的工具中心点驶去。

选择性地可以规定：执行器4直接实施相应的动作，该动作通过运动图标25至29中的一个或多个运动图标在功能区22中的布置来限定；或者当操作者借助于布置在功能区23中的滑块33或者借助于布置在功能区24中的开始-停止按钮34、35和36来准许对相应的动作的执行时，执行器4才执行这些动作。

为了对执行器4的动作的所述执行，输入装置2构造为：将被分配给相应的运动图标25至29的、未示出的运动指令放在运动指令的流程中，该流程紧接着被提供给执行器控制装置3，在那里，将这些运动指令转化成针对未进一步示出的电动气动控制阀的控制信号，这些电动气动控制阀将压缩空气流提供给执行器4的未进一步示出的气动驱动装置。

纯示范性地规定：操作者可以通过调出相应的运动图标25至29使暂时布置在功能区的过程轨迹中的运动图标25至29也在过程轨迹之内移动或者通过从该过程轨迹中除去来删除暂时布置在功能区的过程轨迹中的运动图标25至29。

还可以规定：操作者可以将一组布置在功能区22的过程轨迹中的运动图标25至29组合成一个运动组，而且可以给该运动组分配新的运动图标31，该新的运动图标例如可以从运动图标的库中提取。补充地或替选地可以规定：运动图标的库已经包括不同的运动组，这些运动组配备有相对应的运动图标而且这些运动组可以由操作者以与运动图标25至29相同的方式布置在功能区22中。

此外，也可以规定：来自运动图标的库中的运动图标也被布置在功能区21中，如这在图2中纯示范性地示出的那样。布置在那里的运动图标紧接着简单地供多次使用支配。

在图2中纯示范性地示出的运动图标30中，所寄存的运动指令被构造为条件，该运动图标30可以从未进一步示出的运动指令的库中选择并且被布置在功能区21中。只要用户决定调出运动图标30，就在屏幕20上打开在图4中示范性地示出的输入窗口40，在该输入窗口中可以输入对条件的进一步规定。示例性地规定：在输入窗口40中，可以在选择窗口41中选择所要监控的值的来源。该来源例如可以是提供传感器值的传感器。还可以利用选择窗口42来规定如下值，该值应该被用作阈值。在输入窗口40中还预先给定对逻辑运算43至48的选择，利用这些逻辑运算可以建立在阈值与传感器值之间的关系并且因此这些逻辑运算确定了该条件。

如可从图2的图示中得知的那样，操作者已经在调出运动图标30之后通过在按照图4的输入窗口40中进行选择来选中了某个条件，由此运动图标30纯示范性地以被改变的图示作为运动图标31在屏幕20上示出而且现在提供用于在功能区22中的排列。为了阐述通过运动图标31来表示的条件的工作原理以及该运动图标31与其它运动图标25至29的关联，出发点是：用户已经在输入窗口40选择了某个传感器信号并且针对该传感器信号已经预先给定了阈值以及逻辑运算。示例性地，出发点是：如果传感器信号的数值大于或等于所选择的阈值，则满足运动图标31的条件。

示例性地，在图2的图示中，可能的是将运动图标31布置在附加的功能区50中，该附加的功能区50构造为功能区22的旁侧轨迹。通过将运动图标31布置在功能区50中，相邻地布置的运动图标25至29、示范性地运动图标26和28的现有的关联首先被解开并且紧接着在将在运动图标31中限定的条件接在中间的情况下又重新建立。为了使三个运动图标26、31和28的关联对于用户来说能良好地理解，可以示范性地规定：运动图标31保持被布置在功能区50的旁侧轨道中而两个运动图标26和28彼此间隔开。

通过运动图标31的布置和与两个运动图标26和28的关联，在通过运动图标26来表示的将线性夹具15闭合之后，首先检查在运动图标31中所表示的条件，该条件例如可以被选择得使得借助于未进一步示出的传感器来监控线性夹具15的夹取力，而且只有在满足该夹取力达到或者超过寄存在运动图标31中的阈值的条件时才执行通过运动图标28来表示的运动。

从图3的图示纯示范性地示出了操作界面60的实际实现，如该操作界面同样可在输入装置2的屏幕20上示出的那样，而且其中应用按照上文所讨论的图1、2和4的原理。在操作界面60的情况下，还在屏幕20上示出了附加的信息。与图1、2和4一致，操作界面60也具有功能区21和22。在功能区21与功能区22之间还布置有附加的功能区61，在该附加的功能区61中可以进行针对如下那个运动图标的单独的调整，该运动图标当前利用示例性地紧挨着地被分配给功能区22的滑块33来调出。纯示范性地，在功能区61可以进行对运动速度的调整以及对执行器4的加速，为此在功能区61布置相对应的滑块62、63。在其它布置在功能区22中的同样可利用滑块33来调出的运动图标的情况下，可能要规定其它调整。在按照图3的输入装置2中，纯示范性地，与功能区61相邻地，在左侧在功能区64设置对布置在功能区22的运动图标的文本呈现，而在右侧在功能区65设置多个状态显示的布置、例如用于无线通信连接以及工具中心点的图形可视化的多个状态显示的布置。