用于记录位置的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将位置记录到操纵器的控制程序中的一种装置和一种方法。
【背景技术】
[0002]在机器人编程中，经常需要将操纵器的确定的参考点的当前位置(例如工具零点(TCP)的当前位置)记录到操纵器的控制程序中。这既可以在对控制程序的重新编程(“示教”)中实现，也可以在对控制程序的改变、调整或优化时实现。在此，因为有可能已经存在的位置报告被覆盖，所以在控制程序中记录位置也称为所谓的“修整(Touchup) ”。
[0003]位置定义了空间中的例如TCP的参考点，并且既包括空间位置的报告，又包括空间中的相应的点的方位的报告。因此，位置还可以被称为参考点的姿势。
[0004]在控制程序中(主要是在运动指令LIN、PTP和CIRC的情况下)的程序点中对位置的记录，目前在位置调节中基于“额定位置”来执行。这基于所记录的位置的可复制性来实现。可能的调节误差可以在位置检测中以与在随后的程序处理中相同的影响近似看出，由此最小化绝对的位置误差。额定位置自身在示教或修整时在所谓的“手行驶”中利用手操作设备上的操作键或空间鼠标被驶过。
[0005]此外，现代机器人系统，特别是轻型结构机器人(LBR)，还可在万有引力补偿模式中运行，在该万有引力补偿模式中控制操纵器，使得该操纵器抵消其自己的重力。随后操纵器几乎失重地向外行动，并且可以例如由手运动到期望的位置。因此，操纵器由操作者通过直接触摸来行驶，在此手操作设备的键和空间鼠标不起作用。在万有引力补偿模式中，位置的记录基于“实际位置”来实施。因此在示教或修整时，仅记录由操纵器自身所测量的实际位置，因为额定位置不存在并且也无法计算。
[0006]此外在由手运动时，还可以通过控制器预设运动的所谓的“子空间”，该子空间限制运动。这意味着，操纵器的由手进行的运动不可以在空间中自由地实现，而是仅通过机器人系统释放确定的运动可能性，在其他情况下运动可能性受到限制。因此，人们还称之为所谓的“虚拟固定器(virtual fixtures) ”，通过该虚拟固定器限制运动。例如，TCP在空间中的空间方位可以被预设为子空间。然后可以通过操纵器相应地沿X、Y和Z方向运动，实现手动地改变TCP的空间位置。然而，TCP的方位(也就是围绕Z、Y和X轴的空间角度A、B和C的值)由控制器始终保持恒定。在其他示例中，空间中的用于TCP的确定的运动轨迹可由控制器规定为子空间。然后，操纵器可以由手仅沿着该轨迹运动。然后在此，TCP始终位于预设的运动轨迹上。因此，例如对于点焊任务，可以对运动轨迹预编程，焊接点处于该运动轨迹上，在此在示教或修整中，通过操作者借助操纵器的手动运动来调整焊接点的准确的位置。在其他的示例中，可以通过子空间来预设TCP的仅在表面、平面中、在部分空间中、沿着直线等的手动运动。
[0007]现代机器人系统，特别是LBR，除万有引力补偿外，还能够实现所谓的挠性调节、特别是刚性调节，在该调节中操纵器应当运动至确定的额定位置，然而该操纵器可以通过操作者或障碍物从该额定位置运动出来。在此，允许操纵器在静止状态下占据与额定位置显著不同的实际位置。在此，操纵器向外行动，如同其包含将操纵器从实际位置拉向额定位置的弹簧。此外在刚性调节中，还可以调整相应的弹簧常数。通过刚性或挠性调节，操纵器例如能够将准确定义的接触力或过程力施加到其工具以及相应地施加到工件上。
【发明内容】
[0008]然而，在机器人编程中挠性调节的可能性至今仍不被支持。因此，本发明的目的是提出一种改进的装置和一种改进的方法，用于支持挠性调节的位置记录。
[0009]上述目的由根据本发明的用于将位置记录到操纵器的控制程序中的装置以及由根据本发明的用于将位置记录到操纵器的控制程序中的方法来实现。
[0010]特别地，上述目的由用于将位置记录到操纵器的控制程序中的装置实现，该装置具有操纵器、带有控制程序的控制器和输入设备，在此控制器可以在挠性调节中控制该操纵器，在该挠性调节中允许该操纵器占据与额定位置不同的实际位置，在此当操纵器借助输入设备行驶到当前位置时，该控制器通过将操纵器的当前位置记录到控制程序中而将额定位置接收到控制程序中，并且在此当操纵器通过操作者由手运动到当前位置时，该控制器通过将操纵器的当前位置记录到控制程序中而将实际位置接收到控制程序中，并且当操纵器通过操作者由手运动到当前位置并且在此该运动受到控制器限制时，控制器通过将操纵器的当前位置记录到控制程序中，将通过限制预设的当前位置的额定组分与当前位置的通过操作者由手行驶操纵器得出的实际组分一起接收到控制程序中。
[0011]由于在挠性调节时实际位置允许与额定位置彼此分离，因此首先不明确究竟哪个位置在“修整”时应当被记录到控制程序中。该装置现在自动地并且根据情况地判断，是否记录实际位置、额定位置或它们的组合，并由此避免用户的错误输入。如果操纵器借助输入设备(例如手操作设备)行驶到当前位置，则操纵器可以将接触力或过程力施加到其工具以及相应地施加到工件上。在将操纵器的借助输入设备调整的位置接收到控制程序中时，考虑通过控制器在该情况下自动地将额定位置接收到控制程序中。由此，还在控制程序的随后的自主的(autarken)流程中产生期望的接触力或过程力。
[0012]另一方面，当操纵器通过操作者由手运动到期望的位置时，在示教或修整时控制器在该情况下自动地将得出的当前实际位置记录到控制程序中。因此，操纵器还在控制程序的随后的自主的流程中占据该位置。当不使用接触力或过程力而到达精确的定位时，这特别是有利的。
[0013]当在手动运动操纵器时同时预设运动的限制该运动的子空间时，控制器自动地将混合位置记录到控制程序中。该混合位置包括当前位置的通过该限制或子空间预设的额定组分和当前位置的通过由手进行的行驶而得出的实际组分。因此，混合位置一方面包括由通过限制精确定义的额定组分和基于测量值并因此有测量误差的实际组分。总体而言，由此提高了所接收的位置的准确性。
[0014]因此，装置(例如机器人系统)根据手动行驶操纵器的前述方式，自动地识别出哪种类型的位置应记录到控制程序中，并保存相应的位置。
[0015]优选地，控制器被设置为，预设操纵器的末端执行器上的额定力并且通过控制器使操纵器行驶，使得在实际位置处实现该额定力。当操纵器到达与周围环境接触时，该操纵器可以在挠性调节中对周围环境施加力。利用控制器可以预设该额定力，操纵器在实际位置处以该额定力作用于周围环境。
[0016]优选地，操纵器被设置为，通过朝向工件行驶而测量操纵器的末端执行器的力。可以既通过借助手操作设备使操纵器行驶又通过由手使操纵器行驶，直接测量末端执行器上的接触力或过程力。当操纵器携带应当以确定的力按压待加工的表面的加工工具(例如磨削设备)时，这例如可以是有利的。随后，操作者可以手动施加该力，然后该力被测量并且在控制程序中被保存到相应的实际位置。
[0017]优选地，控制器被设置为，就实际位置将期望的额定力记录到控制程序中。因此，操纵器可以由手运动到期望的与工件接触的实际位置，并且随后例如借助手控制器或通过手动的力施加来预设，操纵器应对工件施加哪个力。因此，可以就任意的实际位置保存接触力或过程力，操纵器在控制程序的随后的自主的流程中应当在每个地点上施加该接触力或过程力。
[0018]优选地，在挠性控制中，由操纵器所施加的力与额定位置和实际位置的差成比例。因此，操纵器根据弹簧定律行动，在此施加于周围环境的力可以被准确地定义。
[0019]优选地，用于产生力的比例系数可以基于额定位置和实际位置的差可变地通过控制器调整。控制器可以预设虚拟的弹簧常数，较硬地或较软地调节操纵器，并由此关于额定位置和实际位置的差准确地调整由操纵器施加于周围环境的力。
[0020]优选地，控制器被设置为，记录并且存储力的最不同的方向