用于操作工业机器人的方法
【专利摘要】一种用于借助于操作设备（10）操作工业机器人（12）的方法，包括以下方法步骤：触摸图形用户界面的触摸显示器（20）的虚拟操作元素，其中在触摸所述虚拟操作元素时触发分配给所述操作元素的功能，并且其中执行工业机器人（12）相对于机器人坐标系的运动以及在触摸显示器(20)上相对于显示器坐标系的运动。为了能够以简单方式对操作设备和工业机器人的坐标系进行彼此定向而提出：在操作设备（10）与所述机器人坐标系的相对运动以后通过操作人员的手指在触摸显示器（20）上的有向运动来重新校准所述显示器坐标系；通过操作虚拟操作元素来激活所述重新校准；检测手指在触摸显示器（20）上向所述机器人坐标系的所选方向的有向运动；以及在提离手指以后计算出第一触摸点与松开点之间的被用于所述重新校准的矢量方向。
【专利说明】用于操作工业机器人的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于借助于操作设备操作工业机器人的方法，包括以下方法步骤:触摸图形用户界面的触摸显示器的虚拟操作元素，其中在触摸该虚拟操作元素时触发分配给该操作元素的功能，并且其中执行工业机器人相对于机器人坐标系的运动以及在触摸显示器上相对于显示器坐标系的运动。
【背景技术】
[0002]在DE 10 2010 039 540 Al中描述了手持式操作设备形式的用于控制工业机器人的装置。该手持式操作设备可以与机器人控制装置耦合，以便对工业机器人进行编程或控制。
[0003]该手持式操作设备包括电子设备，该电子设备包括微处理器以便能够与机器人控制装置通信。该手持式操作设备还包括被构造成触摸屏的显示器、紧急停机按键、以及被构造成锁的转换开关。为了人工地移动例如机器人臂，该手持式操作设备包括不同的可彼此独立地人工操控的输入装置或行进装置，所述所述输入装置或行进装置例如被构造成6D鼠标或者触摸按键。借助于触摸屏，所存在的可能性是，给所述行进装置中的每个都分配其自己的参考坐标系。
[0004]但是在公知的实施方式中，对工业机器人的控制仅仅通过可人工操控的输入装置来进行，使得手持式操作设备在其制造方面是高成本的，并且在运行中易受影响。
[0005]在DE 10 2010 025 781 Al中描述了另一用于操作工业机器人的装置。移动电话形式的该手持式设备具有触摸屏，该触摸屏一方面充当用于输出机器人控制装置的信息、尤其是用于显示操作界面的输出装置，并且另一方面充当用于借助于按键输入控制命令的命令输入装置。
[0006]该手持式设备借助于在例如将移动电话保持在机动车辆中的原理中公知的夹持设备可松开地固定在便携式安全设备处，并且通过USB接口与该安全设备连接。安全输入设备具有紧急停止按钮、同意按键以及运行方式选择开关。该实施方式中的缺点是，为了安全地操作虚拟按键，操作人员总是被迫查看触摸屏以便避免误输入。同样的情况在诸如强光入射或者昏暗状况之类的妨碍对触摸屏的操作的不利环境条件时成立。
[0007]从DE 10 2010 039 540 Al中可以得知一种用于人工地移动机器人的手持式设备。该手持式设备具有机械输入和行进装置，所述机械输入和行进装置为了移动机器人臂而分配有参考坐标系。
[0008]DE 10 2010 007 455 Al的主题是用于非接触式地检测和识别三维空间中的姿势的系统和方法。
[0009]从Mark John Micire 的博士论文引文 “Mult1-Touch Interact1n for RobotCommand and Control”(2010年12月)中可以得知一种用于借助于触摸屏来控制机器人的方法。通过在触摸屏上移动手指，可以控制机器人的运动。
[0010]从US 5 617 515 A中可以得知一种用于控制机器人的手持式设备。借助于计算机，可以确定手持式设备相对于坐标系的定位，以便能够控制机器人。
[0011]在DE 10 2007 029 398 Al中描述了用于对工业机器人进行编程的方法和装置。在此，编程手持式设备在空间中根据要确定的坐标系应当采用的所期望定向被定向。
[0012]从EP I 795 315 Al中公知了一种用于操控机器人的手持式设备。在那里，手持式设备到机器人的坐标系被检测，以便执行到所述坐标系的变换。
【发明内容】
[0013]本发明所基于的任务是，将开头提到类型的方法改进为使得提高操作工业机器人时的安全性。
[0014]为了解决该任务，本发明主要规定:在操作设备与机器人坐标系的相对运动以后通过操作人员的手指在触摸显示器上的有向运动来重新校准显示器坐标系；通过操作虚拟操作元素来激活该重新校准；检测手指在触摸显示器上向机器人坐标系的所选方向上的有向运动；以及在提离手指以后计算出第一触摸点与松开点之间的被用于该重新校准的矢量方向。
[0015]尤其是规定:通过手指在触摸显示器上的有向运动来模拟机器人坐标系的与诸如笛卡尔坐标系的X或Y轴之类的基本轴相对应的所选方向。
[0016]在改进方案中，本发明规定:基本轴在机器人的站立面上被表征为标记。
[0017]借助于所计算的矢量方向、机器人坐标系的所选方向和共同的Z矢量计算出旋转矩阵，通过所述旋转矩阵，至此以后手指在触摸显示器上的所有运动在其作为行进预先给定值被发送给机器人控制装置以前被变换。
[0018]本发明的特点尤其在于一种用于借助于操作设备来操作工业机器人的方法，包括以下方法步骤:触摸图形用户界面的触摸显示器的虚拟操作元素，其中在触摸虚拟操作元素时触发被分配给该操作元素的功能一并且其中执行工业机器人相对于机器人坐标系的运动和在触摸显示器上相对于显示器坐标系的运动，其中在操作设备与机器人坐标系的相对运动以后通过操作人员的手指在触摸显示器上的有向运动来重新校准显示器坐标系，其方式是通过操作虚拟操作元素激活该重新校准，检测手指在触摸显示器上向机器人坐标系的所选方向的有向运动，并且在提离手指以后计算出第一接触点与松开点之间的矢量方向，并且借助于机器人坐标系的所选方向的所计算的矢量方向和共同的Z矢量计算出旋转矩阵，通过所述旋转矩阵，至此以后手指在触摸显示器上的所有运动在其作为行进预先给定值被发送给机器人控制装置以前被变换。
[0019]经重新校准的显示器坐标系的方向优选地尤其是通过经定向的指针被图形化地显示在触摸显示器上。
[0020]根据本发明，在没有传感机构的情况下进行人工重新校准。为了重新校准，显示器上短的有向手指运动就足够了，其中所述有向手指运动被定向为与机器人的工作区中的预先给定的标记平行。通过该有向手指运动，计算出所述重新校准所基于的矢量。
[0021]所述标记尤其是在机器人的工作区中延伸，并且优选地与诸如笛卡尔坐标系的X或Y轴之类的机器人坐标系的轴重合。这些轴例如可以在机器人的站立面上被表征或者是诸如机器人的工作区中的箭头之类的其它标记。短的有向手指运动在显示器上尤其是被显示为指针，或者指针被定向到该有向手指运动，以便能够视觉地执行与该标记的比较。
[0022]特别优选地，该重新校准也可以用于任何其它可自由定义的坐标系、比如坐标系(Frame)。
[0023]关于触摸显示器应当注意，其在此优选地是具有平坦表面的市场上常见的触摸屏，其优选地被构造成电容触摸屏，但是也可以考虑电阻触摸屏。
[0024]根据该方法的另一优选实施方式规定:对触摸显示器的表面上的虚拟操作元素的触摸是通过确定触摸点的第一坐标来检测的，并且当触摸点的第一坐标在与触摸显示器的表面保持接触以后由于操作人员的人工动作而离开预先给定的坐标范围时，进行对虚拟操作元素的功能的触发。
[0025]在此，该人工动作可以通过操作人员的姿势来触发。该姿势可以通过将操作人员的手指在触摸显示器上拉入该预先给定的坐标范围或从其中拉出而执行。该姿势优选地在所定义的方向上执行，其中对手指运动的反应的灵敏度、姿势的强度被无级地调整
此外，本发明涉及一种自主发明的用于用手持式设备操作工业机器人的方法。在此规定:对触摸功能的触发要求操作者在触摸显示器上的人工动作。为了防止由于无意的触摸导致不经意地触发虚拟操作元素，当在触摸触摸显示器以后执行特殊的“小姿势”、比如在所定义的方向上移开手指时才触发功能。因此得出“可靠触摸(reliable touch)”。
[0026]为了触发功能所需的姿势、即姿势的所需强度或类型可以无级地调整:所述姿势从简单的手指触摸、对触摸显示器的常用操作到所定义的姿势。通过触觉标记、比如显示器边缘中的指印槽的特殊成形，手指在指印槽的延续部中滑动到触摸显示器上并且在此触发功能。如果操作者意识到他已经发起了不想要的功能触发，则他可以通过将手指撤回原始位置来抑制该功能触发。
[0027]根据本发明的装置与现有技术相比的特点尤其在于，硬件部件的数目被减少到绝对最小值。除了面向安全性的开关“紧急停止”和“同意”以外，所有操作功能都一致地以触摸软件来实现。不需要诸如薄膜按键、开关或信号灯之类的另外的电部件。由此，该系统是维护少的。
[0028]所实现的空间收益有利于大的舒适的触摸显示器。在触摸显示器上显示的虚拟操作元素和显示是针对工业应用提供的，并且被显示为高对比度和大的，使得实现可靠的操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]本发明的另外的细节、优点和特征不仅从权利要求、由权利要求获得的特征一本身和/或特征的组合一得出，而且还从下面对可从附图中得知的实施例的描述中得出。
[0030]附图:
图1示出了用于操作工业机器人的编程手持式设备；
图2示出了编程手持式设备的与触摸显示器接界的显示器框架的片段；
图3示出了与触摸显示器接界的显示器框架的第二片段；
图4示出了与触摸显示器接界的显示器框架的第三片段；
图5示出了编程手持式设备的后视图；
图6示出了用于用操作设备操作工业机器人的示意性方法；
图7示出了操作设备的具有虚拟操作元素的操作界面的截取部分； 图8示出了操作设备的具有图像的操作界面的截取部分，所述图像具有图形信息；
图9示出了操作设备的具有不同行进面的操作界面；以及图10示出了用于重新校准操作设备的坐标系的虚拟操作元素。
【具体实施方式】
[0031]图1示出了编程手持式设备形式的用于操作工业机器人12的装置10。为此，手持式设备10通过无线或有线通信连接14与机器人控制装置16连接。手持式设备10包括图形用户界面18，该图形用户界面18具有触敏显示器20 —后面被称为触摸显示器。触摸显示器20用于显示至少一个虚拟操作元素22.1...22.η、24.1...24.η，所述虚拟操作元素22.1...22.η,24.1...24.η表示用于控制、编程或操作工业机器人12的功能，其中在用操作人员的手指或指示笔触摸虚拟操作元素22.1...22.η、24.1...24.η时触发所分配的功倉泛。
[0032]此外，手持式设备10包括用于控制图形用户界面18以及与机器人控制装置16通信的控制单元30、以及用于确定操作设备的位置和倾斜度的位置传感器。
[0033]具有触摸显示器20的图形用户界面18与控制单元一起布置在壳体32中。壳体32形成显示器框架34，该显示器框架34在边缘侧包围触摸显示器20。此外，在壳体32的上侧布置有面向安全性的“紧急停止”开关26。
[0034]虚拟操作元素22.1....22.η以及24.1...24.η沿着显示器框架的各一个与触摸显示器20接界的框架片段36、38布置。为了使得能够对虚拟操作元素22.1...22.η或24.1...24η进行盲操作，根据第一自主发明思想在框架片段36、38中分别布置触觉标记40.1...40.η或42.1…42.η。给每个触觉标记40.1…40.η,42.1...42.η都分配有虚拟操作元素 22.1 ?…22.η>24.1...24.nD
[0035]在此，尤其是虚拟操作元素22.1...22.η,24.1...24.η与触觉标记40.1...40.η或42.1...42.η直接接界，使得进行从触觉标记40.1...40.η或42.1...42.η到虚拟操作元素22.1...22.η、24.1...24.η的直接过渡。因此，沿着触觉标记40.1...40.η或42.1...42.η被引导的手指在一定程度上被连续地引导到虚拟操作元素22.1...22.η,24.1...24.η。由此可以避免或最小化误操作:首先，借助于触觉标记触摸出虚拟操作元素的位置，并且接着通过触摸该虚拟操作元素来触发功能。另外不必需要特殊地构造触摸屏、即显示器20。尤其是与现有技术不同的是，不需要将特殊的叠加材料安装到显示器上，否则由此出现透明度损失。
[0036]触觉标记40.1...40.η或42.1...42.η形成一种如下的引导:通过所述引导将操作人员的手指引导到所分配的虚拟操作元素22.1...22.η,24.1...24.η。
[0037]图2示出了操作元素22.1...22.η和分配给所述操作元素的触觉标记40.1...40.η的扩大图示。
[0038]通过沿着具有触觉标记40.1...40.η,42.1...42.η的框架片段36,38布置虚拟操作元素22.1...22.η或24.1...24.η保证了对虚拟操作元素的安全操作。在此,阶梯式(abgesetzt)和特殊成形(ausgeprjigt)的框架片段36、36用于触摸显示器20上的触觉定向。
[0039]在图2中所示的实施例中，触觉标记40.1...40.η、42.1...42.η被构造成指印槽，所述指印槽被成形为使得其可以用手指被可靠地触摸出，并且保证将手指从框架片段36,38向所分配的虚拟操作元素22.1...22.η或24.1...24.η方向的引导。
[0040]另外，设置有触觉标记43.1...43.η，所述触觉标记43.1...43.η被构造成凸块(Noppe),并且布置在显示器框架34的表面上。
[0041]由此一方面补偿了触摸显示器20的原理上缺失的触感，并且另一方面操作者可以将视觉注意力瞄准工业机器人和工艺，而不必查看手持式操作设备或手持式设备10，由此总体上提高了操作安全性。实现了 “盲操作”。
[0042]图3作为显示器框架34的与触摸显示器20接界的框架角46示出了触觉标记44的一个实施方式。通过显示器框架34的框架角46，定义了触摸显示器20上的明确的、精确的位置。在所述选择的位置处在触摸显示器20上设置有虚拟操作元素48，该操作元素48例如以线性方向沿着框架角44的显示器侧框架片段50或另一框架片段52运动。
[0043]图4示出了触觉标记54的另一实施方式，所述触觉标记54被构造成显示器框架34的显示器侧框架片段56。沿着框架片段56，操作人员的手指可以执行移位运动，通过该移位运动可以调整沿着框架片段56延伸的虚拟滑动元素60。
[0044]图1和2中所示并被构造成指印槽的触觉标记40.1...40.η、42.1...42.η形成显示器边缘上的具有高分辨率的触觉定向，例如以用于触摸出虚拟操作元素22.1...22.η、24.1...24.η的位置，因为这些操作元素布置在紧靠指印槽之处。给每个指印槽都可以明确地分配虚拟操作元素。指印槽22.1....22.η、24.1...24.η被实施为半开放的，并且朝着触摸显示器20的方向打开，使得手指可以如在沟槽内引导那样滑动到触摸显示器20上，并且在那里触发虚拟操作元素22.1...22.η,24.1...24.η的功能。
[0045]根据自主的发明思想规定:触发分配给虚拟操作元素22.1...22.η、24.1...24.η的功能需要操作人员在触摸显示器20上的人工动作。为了防止由于无意的触摸导致不经意地触发虚拟操作元素22.1...22.η、24.1...24.η,当在触摸触摸显示器20以后执行预定义的姿势、比如在所定义的方向上移开手指时才触发功能。对手指运动的反应的灵敏度可以通过调节器无级地调整。因此，为了触发功能所需的姿势的强度可以无级地调整。所述姿势从简单的手指触摸、对触摸显示器20的常用操作到特殊的小姿势。通过显示器框架的框架片段36、38中的指印槽22.1...22.η，24.1...24.η的特殊成形，手指可以在指印槽的延续部中滑动到触摸显示器上并且在此触发功能。如果操作者意识到他已经发起了不想要的功能触发，则他可以通过将手指撤回原始位置来抑制该功能触发。
[0046]—旦操作人员用手指例如从指印槽40.η出发触摸到虚拟操作元素22.η,则通过控制单元30来检测触摸点在触摸显示器上的相应坐标。根据预设的姿势的定义，相关功能在操作人员的手指离开预先给定的坐标范围或者达到预定义的坐标范围时才被触发。如果虚拟操作元素被偏移(ausgelenkt)并因此做好触发准备(触发在松开手指时进行)，则这由操作元素处的光学标志、例如由彩色边框来表征。如果通过将操作元素再次撤回到原点来取消不经意的偏移，则这通过该光学标志的消失来指示。
[0047]根据本发明的另一自主发明实施方式，将例如被放置在显示器框架34的框架角46中的虚拟操作元素48与特殊的姿势控制装置相关联。这些虚拟操作元素例如可以沿着框架片段50、52在两个方向62、64上移位，这如图3中所示。给每个运动方向62、64都分配有可选的功能。因此例如可能的是，在沿着框架片段52运动时激活功能“A”并且在沿着框架片段50运动时激活功能“B”。在此，分析偏移的程度，其中设置有两种分析方案。
[0048]根据第一分析方案，偏移的程度作为诸如速度预先给定值之类的模拟参数被立即转交给功能。如果手指在偏移位置处被松开，则该模拟值立即跳转为零。如果手指被滑动地再次引导到起始位置66，则参数类似于偏移再次置回为零。该功能例如可以用于在正或负方向上启动运动程序并且在此无级地改变速度。
[0049]根据第二分析方案规定:在超过可定义的阈值时触发开关功能。对该功能的激活在手指在偏移位置处离开触摸显示器20时才进行。但是如果手指在框架片段50、52上没有松开的情况下就再次被引导回零位置，则防止该功能触发。
[0050]本发明的另一自主发明思想涉及所谓的超驰功能(速度调节器)的实现，所述超驰功能通过图4中所示的滑动操作元素60来实现。为此，滑动操作元素60沿着框架片段56并关于触觉标记43居中地放置。由此滑动操作元素60的位置可以被触摸出，并且通过手指沿着框架片段56的移位来调整。通过框架片段38、56的触觉标记42.1...42.n、43、54附加地支持盲调整。所谓的超驰(Override)可以在两个触觉标记之间移位所定义的数值、例如20%时来调整。借助于布置在边缘侧的滑动操作元素60，也可以在盲操作中调整其它模拟参量、比如工艺参数。
[0051]另一自主发明特征涉及触觉标记22.1...22.η,24.1...24.η关于触摸显示器20的纵轴线或横轴线的对称布置。在此，纵中轴线是居中地并平行于显示器框架34的纵向框架脚延伸的直线。横中轴线与之垂直地延伸、即居中地在显示器框架34的较短横向脚之间并与之平行地延伸。由此保证:手持式设备10既适用于右手操作又适用于左手操作。这尤其是通过图形用户界面的连贯无按键设计以及通过触觉标记的对称布置而实现的。因此，图形用户界面可以通过简单的设置功能从右手操作切换到左手操作。在此，虚拟操作元素22.1...22.η,24.1...24.η的所有位置都在触摸显示器20的纵轴线处被镜像化。
[0052]图5示出了壳体32的背侧66。在背侧66并且与纵轴线68对称地布置持握条70、72，在所述持握条70、72处可以用一只手或两只手安全地持握手持式设备10。持握条70、72可以具有与柱体片段相对应的外部几何形状，其中持握条70、72应当从外边缘、即从显示器框架34的纵向边缘出发。在每个持握条70、72中分别集成有同意开关或同意按键74、76,其中为了工业机器人的行进启用(Verfahrfreigabe)必须选择性地操控所述同意开关或同意按键之一。
[0053]通过该对称布置，防止了手疲劳，因为同意开关元件74、76可以交替地用左手或右手来操控。在手疲劳的情况下，可以分别另一只手履行所述同意，而不会由此中断机器人运动的行进启用。
[0054]本发明的另一自主发明实施方式的特点在于，用于选择机器人运行方式的“设定”(Einrichten)、“自动”、“自动测试”的迄今为止常见的钥匙开关(Schliisselschalter)被软件功能替代。其特点尤其在于安全技术中的数据处理。触摸显示器20在原理上是单通道的，并且因此是不安全的设备。借助于集成到根据图6的机器人控制装置16中的安全控制装置78 (在后面被称为安全控制器78)，保证了软件的安全功能。安全控制器78在欧洲专利申请I 035 953中予以了描述，其公开内容完整地结合到本申请中。
[0055]在触摸显示器20上提供了虚拟操作界面80、82、84形式的诸如软按键之类的与操作界面18不同的运行方式选项以供选择，这如在图7中所示。通过触摸这些软按键80、82、84之一，操作者选择新的运行方式“X”。由操作界面的软件将新选择的运行方式作为指令“请求新运行方式X”发送给安全控制器78。安全控制器78从其存储器86中取出与该运行方式相对应的图形信息、比如图标88，并且将其放置到较大图像90中的随机确定的显示位置处。图标88在图像90中的位置仅为安全控制器78所知。该图像90作为诸如位图之类的图像文件被发送到操作界面18，并且在那里被显示在所定义的位置处，这如在图8中所
/Jn ο
[0056]操作者必须通过将指尖放到所示图标88上来确认由安全控制器78所识别的运行方式。触摸显示器上的触摸位置是以触摸坐标形式被检测的并且被发送回安全控制器78。该安全控制器78将触摸位置与图标88在图像99中的仅为安全控制装置、即安全控制器78所知的随机显示位置相比较。该比较在考虑到图像90在触摸显示器20上的已知位置的情况下进行。如果触摸位置(在所定义的公差内)等于显示位置，则执行所发起的运行方式切换。否则运行方式切换被丢弃并且在先运行方式保留。
[0057]通过该方法，产生了操作者与安全控制器78之间的安全的作用循环(Wirkkreis):
一操作者选择运行方式；
一安全控制器78在操作设备10上显示所识别的运行方式；
一操作者向安全控制器78确认所显示的运行方式的正确性；
一安全控制器78调整新的运行方式。
[0058]可替代于上述方法，安全控制器78可以显示图标化的数字码，该数字码必须被操作者识别并且作为数字通过所显示的键盘被输入。键盘的所显示的数字的触摸位置被发送给安全控制器，该安全控制器借此检查输入的正确性。
[0059]图标80、82、84以安全技术被存储在安全控制器78中。
[0060]可选地，用于运行方式切换的请求也可以通过硬件钥匙开关到达。
[0061]钥匙到运行方式选择开关中的插入/抽出是通过登入/登出方法借助于PIN来模拟的。
[0062]根据自主发明的方法，在触摸触摸显示器20以后或多或少地“拉动”手指的可能性被用于为工业机器人12生成模拟行进预先给定值。因此，根据图6的工业机器人12可以以6个自由度、例如X、Y、Z和工具91的定向A、B、C来灵敏地控制。
[0063]利用操作人员的手指的偏移可能的是，与在笔记本计算机的情况下通过触摸板的光标控制类似地向工业机器人12提供位置预先给定值。在此，工业机器人12可以同时在两个坐标方向、例如X和Y上行进。
[0064]在另一模式下，通过偏移手指来为工业机器人12生成速度预先给定值:手指被偏移得越多，则机器人进行地越快。
[0065]在触摸图9所示的所选行进面100以后，用户激活自动定位在触摸点的区域中的虚拟操作元素92。接着，虚拟操作元素92还可以借助于手指被拉动得超出界限94而到整个触摸显示器20上，并且因此生成行进预先给定值。在松开以后，工业机器人12立即停下来。然后，为了重新的行进预先给定值必须再次命中所期望的面100。
[0066]对手指运动的反应的灵敏度可以通过虚拟操作元素96、比如滑动调节器(超驰)针对位置预先给定值以及针对速度预先给定值来无级地调整。
[0067]针对2D行进的敏感面100被放置在显示器边缘36附近，使得该敏感面100在与显示器边缘相距明显的距离处仍然可以用手指(例如利用伸展的大拇指)被良好地达到。
[0068]为了还能够在第三坐标方向(例如笛卡尔坐标系的Z坐标)上行进，将具有虚拟操作元素98的大致手指宽的域101直接侧面地放置在显示器边缘36处，使得该域101可以用手指“触摸出”，其方式是沿着显示器边缘36引导手指、尤其是大拇指。该域生成例如Z方向上的一维行进预先给定值。
[0069]通过该特殊布置，操作者可以明显地区分并盲地到达两个行进域100、101。直接处于显示器边缘36处的域101激活第三维(Z维)的行进预先给定值，其中手指与壳体边缘具有可触摸到的接触。大致手指或大拇指宽地放置在显示器边缘36附近的域100激活两个维(X — Y维)上的同时行进预先给定值。
[0070]工业机器人12具有6个自由度。为了以所述三个角度(A、B、C)调整工具91的定向，使用如上所述的相同方法。为此，显示器被划分成两个区。在例如上面的区中存在针对维I 一 3 (例如X、Y、Z)的行进域100、101。在例如下面的区中存在针对维4 一 6、例如A、B、C的行进域102、103。通过以凸块108、110、112形式的触觉标记，两个行进域100、101和102、103可以盲地被区分。
[0071]通过触摸行进域102、103，在所述行进域中激活自动定位在触摸点的区域中的虚拟操作元素104、106。接着，虚拟操作元素104、106也可以被拉动到整个触摸显示器20上，并且因此生成对工具91的定向的调整。
[0072]利用多点触摸显示器20，工业机器人12因此可以以所有6个自由度同时地行进。利用单点触摸显示器，仅能顺序地使用所述行进功能。
[0073]在借助于之前所阐述的触摸运动功能行进时，触摸显示器理想地共线地定向到工业机器人的坐标系。在这种情况下，机器人运动可以最优地与触摸显示器上的手指运动一致。
[0074]但是如果操作员与操作设备10 —起向侧面旋转开，则该一致不再存在。于是，机器人的运动方向不再与手指的运动方向一致。
[0075]触摸显示器的坐标系在这种情况下必须被再次重新校准到机器人的坐标系。
[0076]根据本发明，在触摸显示器20上设置有具有指针116的专门的虚拟操作元素114。该操作元素114必须首先被用手指触摸，并且接着手指必须在机器人坐标系的所选的方向、例如X方向上被拉动。为了可视地支持操作者，X方向可以在机器人的工作区中例如通过地面上的标记来表征。手指在操作元素114上的运动以及由此指针116的定向与在机器人的工作区中所存在的标记平行地进行。这样的标记示例性地在图6中用“200”来表征。在手指从触摸显示器20提离以后，第一触摸点与松开点之间的矢量方向被计算出。借助于该矢量、所选的机器人坐标轴以及共同的Z矢量，计算出旋转矩阵，通过所述旋转矩阵，至此以后所有手指运动在其作为行进预先给定值被提供给机器人以前被变换。重新校准因此尽可能快地用单个姿势来进行。在重新校准以后，两个坐标系被再次调整为彼此共线、在一定程度上被排列好(eingeordnet)。为了更好的可验证性，经校准的显示器坐标系的方向被图形化地显示在触摸显示器上。
[0077]针对机器人的坐标系在图6中绘出。能够辨认出，标记200与X轴平行地延伸。Y轴在机器人12的站立面的平面中延伸。Z轴与此垂直地延伸，机器人12围绕所述Z轴是可转动的(箭头Al)。
[0078]在图1和6中，通过箭头1、2、3、4、5、6以及A1、A2、A3、A4、A5、A6来表征机器人12
或持握工具91的臂的摆动或转动运动。因此，机器人12可以在该实施例中以6个自由度移动工具91。
[0079]该根据本发明的在没有传感机构的情况下工作的校准方法也可以用于任何其它坐标系、比如可自由定义的坐标系。
【权利要求】
1.一种用于借助于操作设备(10)操作工业机器人(12)的方法，包括以下方法步骤:触摸图形用户界面的触摸显示器(20)的虚拟操作元素，其中在触摸所述虚拟操作元素时触发分配给所述操作元素的功能，并且其中执行工业机器人(12)相对于机器人坐标系的运动以及在触摸显示器(20)上相对于显示器坐标系的运动， 其特征在于， 在操作设备(10)与所述机器人坐标系的相对运动以后通过操作人员的手指在触摸显示器(20)上的有向运动来重新校准所述显示器坐标系；通过操作虚拟操作元素来激活所述重新校准；检测手指在触摸显示器(20)上向所述机器人坐标系的所选方向上的有向运动；以及在提离手指以后计算出第一触摸点与松开点之间的被用于所述重新校准的矢量方向。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 通过手指在触摸显示器(20)上的有向运动来模拟所述机器人坐标系的与诸如笛卡尔坐标系的X或Y轴之类的基本轴相对应的所选方向。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述基本轴例如在机器人(12)的站立面上被表征为标记(200)。
4.根据前述权利要求至少之一所述的方法， 其特征在于， 借助于所计算的矢量方向、所述机器人坐标系的所选方向和共同的Z矢量计算出旋转矩阵，通过所述旋转矩阵，至此以后手指在触摸显示器(20)上的所有运动在其作为行进预先给定值被发送给所述机器人控制装置以前被变换。
5.根据前述权利要求至少之一所述的方法， 其特征在于， 经校准的显示器坐标系的方向尤其是作为经定向的指针被图形化地显示在触摸显示器(20)上。
6.根据前述权利要求至少之一所述的方法， 其特征在于， 所述重新校准被用于任意其它坐标系、比如可自由定义的坐标系。
【文档编号】G05B19/409GK104302452SQ201380017789
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年4月5日 优先权日:2012年4月5日
【发明者】F.佐姆 申请人:里斯集团控股有限责任两合公司