专利名称：有助于对离线编程机器人单元进行校准的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及有助于对机器人单元进行校准的方法和系统，机器人单元包括一个或 多个目标物以及进行与目标物有关的工作的工业机器人，其中通过离线编程工具对机器人 单元进行编程。本发明涉及如下情形下从离线到在线编程的领域用户在三维或二维离线环境中 已经对机器人程序进行了编程和调整，然后希望在工厂车间采用该程序。
背景技术：
工业机器人是在许多不同的工业应用中用于各种各样操作的高度灵活的设备。工 业机器人通常经由与惯用的计算机编程语言非常相似的机器人编程语言来进行编程。机器 人程序包括程序指令的序列，其中每个指令告诉机器人控制单元该做什么和如何做。机器 人被编程为遵循包括多个目标点的路径。机器人程序包括目标点的位置。机器人的编程是 个耗时的过程，且在编程和示教过程期间使用机器人的惯用方法阻碍了生产设备并使投产 推迟。为了节约时间和加速投产，非常期望对机器人进行离线编程。通常，这是由离线编程 工具通过图形模拟来完成的。编程工具包含图形部件，图形部件用于基于机器人和目标物 的图形模型例如计算机辅助设计(CAD)模型来生成机器人单元中的机器人和目标物(例如 工作目标物和工具)的图形三维表示。编程工具还包含用于示教目标点和路径并且记录机 器人的操作和移动的图形装置。图形模拟为对工业机器人进行编程和可视化提供了更多自 然而简单的方法，而不会牵制实际设备。此外，图形环境允许独立于机器人制造商使用的机 器人编程语言。通过模拟输出的是在操作期间机器人该做什么和真实的机器人程序的图形 表示。当完成模拟和离线编程时，程序可以被转移到真实的机器人。然而，由离线编程系统准备的机器人程序不能直接用于在真实的机器人单元中操 作机器人，因为离线环境中的机器人和目标物之间的位置关系可以偏离真实的机器人单元 中的机器人和目标物之间的实际位置关系。传统上这是一个非常困难的问题并且已经成为 在工业上采用离线编程的障碍。因此，在基于目标物的图形模型生成机器人程序后，必须确定真实目标物相对于 机器人的位置。目标物可以是机器人单元中的任何类型的目标物，如工件、工作站、工具、机 器人底座、或外部设备。通常编程的路径中的实际目标位置与关于目标物定义的参考系有 关，这表示对目标物进行校准将调整关于公共坐标系的相关的目标位置。机器人单元的校 准包括关于公共坐标系确定机器人单元中的机器人和目标物的位置。这典型地是通过使用 机器人作为测量设备来完成的。用户轻推机器人到目标物上的至少三个校准点，且对于校 准点记录机器人位置。术语“轻推机器人”是指机器人由用户手动移动，例如依靠操纵杆。 然后记录的机器人位置用于确定机器人和真实目标物之间的关系。由于机器人和目标物的 模型之间的关系是已知的，所以可以确定目标物的模型和真实位置之间的关系。然后可以 更新目标物的真实位置，并且由于保持了编程的路径上的位置和目标物之间的关系，因此 将更新在编程的路径上的所有位置。
控制机器人的人被称作机器人操作员。在下文中，单词用户和机器人操作员作同 义使用。当有许多目标物将要被校准的时候，用户必须轻推机器人到所有的目标物并且因 此到目标物上的许多校准点。此外，机器人访问校准点的顺序对于校准结果是重要的。典 型地，用户必须在一张纸上写下所有要被校准的目标物和校准点的位置。这花费时间并且 容易出错。校准后，模型和单元中的真实目标物之间仍然会有偏差。在将机器人程序应用到 生产之前，必须检查和校正机器人程序，例如为了避免碰撞。这表示离线生成的机器人程序 必须在机器人上运行。EP1510894公开了用于校正离线生成的机器人程序的设备。该设备 包括用于在接收到停止命令时停止机器人程序的执行的装置、用于在执行停止时在显示屏 上显示其位置要被校正的下一个目标点的装置、用于通过从程序的执行已经被停止的位置 轻推来移动机器人的装置、和用于当校正了目标点的位置时将机器人的当前位置反映到其 位置将要被校正的下一个目标点上的装置。必须对编程的路径上的每个目标点重复校正过 程，这很耗时。
发明内容
本发明的目的是为机器人操作员提供有助于校准机器人单元中的目标物的工具。根据本发明的一个方面，通过如权利要求1中限定的方法来实现这个目的。这种方法包括为目标物中的每个目标物存储校准点的序列，自动生成图像的序 列，图像包括要被校准的目标物和关于目标物的校准点的图形表示，将图像的序列转移到 机器人，以及在校准机器人单元期间将图像的所述序列显示给机器人操作员，使得对于每 个校准点将包括当前校准点和要被校准的目标物的视图显示给机器人操作员。对于每个目标物，在离线环境中存储一组预定的校准点和关于在校准期间校准点 将被访问的理想顺序的信息。根据本发明，生成了包括要被校准的目标物和关于目标物的 校准点的图形表示的多个图像。该图像是包括图形目标物的虚拟图像。图像的序列示出校 准点要被机器人访问的顺序。在校准期间这些图像被转移到机器人并显示给用户。校准点 被优选地选择使得可以从图像容易地识别它们的位置，例如在目标物的角处、或在如尖端 的突出部分处。图像有助于机器人操作员将机器人移动到校准点。本发明提供了帮助机器人操作员将离线编程的机器人程序拿到工厂车间 (factory floor)的机器人单元并校准机器人单元中的目标物的系统和方法。本发明加速 了校准处理并降低了与校准有关的错误的风险，这样的错误使得操作员将机器人移动到错 误的校准点。根据本发明的实施例，通过从图像库加载真实图像来生成图像。根据本发明的另一个实施例，使用与用于对机器人进行编程相同的图形部件来生 成图像。例如，图像是来自编程期间进行的机器人单元的模拟的屏幕截图(或者快照)。这 个实施例使得产生图像变得容易。根据本发明的实施例，将校准点的序列与目标物的图形模型一起存储。离线编程 工具包括目标物的多个图形模型。根据本发明的这个实施例，图形模型中的每个图像模型 设置有预定义的校准点的序列。程序员通过选择一个或多个目标物模型并将它们添加到单 元，来建立虚拟机器人单元。因此，将要使用哪个校准点取决于程序员选择哪个目标物。这个实施例使得在校准期间提供要使用的校准点变得容易。根据本发明的实施例，方法包括基于所述存储的校准点的序列自动生成至少一 个校准程序，校准程序包括用于将机器人移动到校准点处的位置或接近校准点的位置的指 令；将校准程序和图像转移到机器人；以及执行所述校准程序使得对于每个校准点，机器 人自动移动到校准点处的位置或者接近校准点处的位置。在离线环境自动生成包括用于将 机器人移动到校准点处的位置或者接近校准点处的位置的指令的校准程序。将校准程序转 移到机器人并且在校准期间使用校准程序以将机器人快速移动到校准点或接近校准点。尽 管机器人被编程为移动到校准点，实际上由于在离线环境中机器人和目标物之间的位置关 系偏离机器人和目标物之间的实际位置关系的事实，机器人不会准确地移动到校准点。因 此，机器人操作员必须手动移动机器人到目标物上的准确的校准点。在校准期间显示给用 户的图像有助于操作员轻推机器人到正确的校准点。这个实施例进一步有助于对机器人单 元的校准。根据本发明的实施例，方法包括基于所述校准点的序列自动生成步进式用户界 面，步进式用户界面示出图像并引导用户通过校准过程，将用户界面转移到机器人，以及在 校准期间显示用户界面。根据本发明的这个实施例，来自离线编程工具的图像与步进式用 户界面相结合，步进式用户界面例如在示教器单元上呈现图像，并且逐步地引导用户通过 校准过程。根据本发明的实施例，机器人包括控制单元和用于手动控制机器人的具有显示装 置的示教器单元(TPU)，所述校准程序被转移到控制单元并由控制单元执行，所述图像在示 教器单元的显示装置上显示。根据本发明的实施例，方法包括当机器人被定位在校准点时，对于校准点中的每 个校准点存储机器人的位置；以及对于机器人单元中的每个目标物，基于对于校准点存储 的机器人的位置，确定目标物的模型和真实目标物之间的位置关系。根据本发明的实施例，所述图像中的每个图像示出来自校准程序的、关于机器人 移动到序列中的下一个校准点的信息，所述图像的每个图像示出用于启动和停止校准程序 的执行的用户激活装置。这个实施例使得用户可以对于每个校准点确定是否要运行校准程 序。 根据本发明的实施例，每个校准点设置有示出要被校准的目标物和根据校准点的 序列、机器人将要被移动到的下一个校准点的图像。为了提供机器人单元的精确校准，机器 人以定义的顺序访问校准点是重要的。通过将下一个校准的位置显示给操作员，确保了操 作员以正确的校准点序列将机器人移动到正确的校准点。 根据本发明的实施例，关于目标物中的每个目标物来定义参考系并且通过所述离 线编程工具对包括关于参考系定义的多个目标点的路径进行编程，该方法包括对于校准 点中的每个校准点，存储当机器人被定位在校准点时的机器人的位置；以及对于每个目标 物，基于对于校准点存储的机器人的位置来确定目标物的模型的参考系和真实目标物的参 考系之间的位置关系。参考系是相对目标物固定的坐标系。参考系的位置和方向由目标物 的位置和方向来确定。如果坐标系中有多于一个目标物，则参考系针对每个目标物来定义。 参考系是在公共世界坐标系中定义的。这个实施例消除了校正路径上的编程的位置的必 要。所有需要的是校正目标物的参考系的位置和方向，由此将自动校正路径上的位置，因为它们是关于参考系而不是关于工作坐标系来编程的。根据本发明的另一方面，通过如权利要求10所限定的系统来实现这个目的。这种系统包括位于离线编程现场的计算机单元，计算机单元被配置成为目标物的 每个目标物存储校准点的序列，生成包括要被校准的目标物和关于目标物的校准点的图形 表示的图像的序列，以及将图像转移到机器人，并且机器人被配置成在校准机器人单元期 间将所述图像的序列显示给机器人操作员，使得对于每个校准点，将包括当前校准点和要 被校准的目标物的视图显示给机器人操作员。本发明提供了帮助机器人操作员将离线编程的机器人程序拿到工厂车间的机器 人单元并校准机器人单元中的目标物的系统。这通过从离线编程工具取图来完成，以在校 准期间将图像呈现给操作员。另外，这与用于快速将机器人移动到所有校准点的机器人程 序相结合。系统的进一步发展以附加的权利要求的特征为特征。
现在通过对本发明的不同的实施例的描述并参考附图来更仔细地解释本发明。图1示出根据本发明的实施例用于机器人单元的校准的系统。图2示出用于机器人的离线编程的计算机的例子。图3示出工业机器人的控制单元的例子。图4示出显示在离线计算机上的机器人单元的视图的例子。图fe-c示出在校准期间显示在示教器(Teach Pendant)单元上的图像的例子。图6示出根据本发明的实施例用于校准机器人单元的方法的流程图。
具体实施例方式图1示出位于例如工厂的现场(site)的机器人单元(robot cell)。机器人单元 包括机械手1、用于控制机械手1的移动的机器人控制单元2、和包括显示屏4的手持示教 器单元3。示教器单元与控制单元2通信并且用于对机器人进行示教和编程。示教器单元 3还设置有用于手动移动(也表示成轻推)机械手1的装置，如操纵杆或轻推按钮。机器人 单元还包括目标物8，在这个例子中是桌子。机械手1被编程为执行与目标物8有关的工 作。参考图3更详细地描述控制单元2。图1还示出了位于离线编程现场的计算机单元10，例如个人计算机(PC)。在离线 现场依靠计算机单元10对机器人单元进行编程。计算机单元10设置有用于对机械手的移 动进行模拟和编程的离线编程工具。从编程工具输出的是包括多个目标点的机器人程序。 编程工具包括用于基于多个不同类型的目标物的模型生成三维图形的图形部件。计算机单 元10包括图形显示屏12和用于将数据输入到计算机单元10的用户输入装置(未示出)。 图形显示屏12是例如触摸屏，使得用户可以经由屏幕与计算机单元交互。然而，在另一实 施例中，输入装置可以是键盘和定点设备。计算机单元10包括多个软件模块和用于执行软 件模块的硬件。将参考图2更详细地描述计算机单元10。计算机单元10和机器人控制单元2经由通信链路14彼此通信。当生成机器人程 序时，机器人程序例如经由通信链路14转移到控制单元2。然而，在执行机器人程序之前，必须校准真实的机器人单元并且基于校准来校正机器人程序的目标点。计算机单元10和 控制单元2设置有配置成有助于工作单元(work cell)的校准的软件模块，如图2和3所示。程序员用目标物的三维模型对期望的路径和机器人移动进行编程。许多路径和目 标点与三维世界中的目标物相关联。过程应用移动目标(process application movement target)总是与三维目标物相关联。通常，编程的路径中的实际位置与关于目标物定义的参 考系有关。参考系是相对于目标物固定的坐标系。参考系的位置和方向由目标物的位置和 方向来确定。如果坐标系中有多于一个目标物，参考系针对每个目标物来定义。参考系是 在公共世界坐标系中定义的。因此，程序员可以移动三维目标物并且目标点被相关地移动。 当用户完成三维模拟、布局、并生成机器人程序时，是时候将这些放到真实机器人上了。图2示出了表示设置有用于有助于校准的软件模块的计算机单元10的例子的方 框图。计算机单元10包括用于存储目标物的图形模型和预先确定的校准点的存储位置20。 存储位置20可以包括具有一组预先确定的目标物类型的库。例如，预先确定的目标物类型 可以是用于支持目标物、工件或工具的机器、设备的不同类型。每个工作站类型还包括工作 站类型的三维几何模型、或关于如何生成工作站的几何模型的信息。在本发明的这个实施 例中，每个工作站类型还包括在工作站的校准期间要使用的校准点的序列。每个目标物的 校准点数目必须是至少三个。然而，校准点数目可以多于三个，例如，典型地在3-10个的范 围里。优选地，校准点被选择成对应于目标物的明确定义的结构，如角、末端、或突出部分， 由此有助于机器人操作员找到校准点的位置。计算机单元还包括用于基于目标物的图形模型生成三维图形的图形部件22。在 编程期间，程序员从工作站的库中选择一个或多个工作站并且机器人单元的图形表示被建 立。图4示出在离线编程工具中建立的视图的例子。视图包括机器人50的图形表示和被 选择的目标物52的图形表示。这个机器人单元的图形视图用于对机器人进行编程。例如， 程序员可以在期望的机器人路径上输入目标点。机器人程序是基于程序员的输入和机器人 单元中的目标物的几何模型自动生成的。计算机单元还包括机器人程序生成器M，用于基于目标物的模型和在目标点上的 用户输入而针对机器人生成机器人程序。计算机单元包括校准程序生成器沈，校准程序生 成器沈被配置成基于存储在存储位置20中的校准点的序列和程序员已经选择了哪些目标 物来生成一个或多个校准程序，校准程序包括用于将机器人移动到校准点处的位置或接近 校准点位置的指令。由于碰撞的风险，优选地将机器人移动到离校准点有一定距离的位置 并由机器人操作员手动轻推机器人到校准点的正确位置。计算机单元还包括图像生成器观和用户界面生成器30。图像生成器观被配置成 生成图像的序列，图像的序列包括由程序员选择要被包括在工作单元中并且因而将要被校 准的目标物以及与目标物有关的校准点的位置的图形表示。图像的序列代表在校准期间机 器人将要仿问的校准点的序列。为了降低机器人操作员以错误的顺序访问校准点的风险， 对于每个校准点生成一个图像是优选的。因此，产生了与校准点的数目相同数目的图像。基 于包括存储在存储位置20的校准点的序列的目标物的图形模型，依靠图形部件22生成图 像。实际上，图像是来自于图形部件22的快照。用户界面生成器30被配置成生成步进式 用户界面，步进式用户界面在校准过程中示出图像并引导用户。
用户界面生成器30通过在向导类型(wizard type)的用户界面模板中结合由图 像生成器观生成的图像的序列来产生用户界面。在可替换的实施例中，用户界面生成器30 也在用户界面以及图像中结合来自校准程序生成器26生成的校准程序的程序代码，并且 为机器人操作员提供从用户界面启动和停止校准程序的执行的可能性，也针对被操作的机 器人提供修改校准程序的可能性。计算机单元10还设置有通信单元32，通信单元32用于经由通信链路14与控制单 元2通信。通信单元32被配置成将机器人程序、校准程序、和包括用于校准的图像的用户 界面转移到控制单元2。图3示出了表示控制单元2中对本发明重要的部分的方框图。控制单元2包括通 信单元40以能够经由通信链路14与计算机单元10通信。控制单元2设置有用于执行机 器人程序和校准程序的程序执行器42、和用于存储校准程序和机器人程序的存储单元44。 因此，校准程序运行于控制单元2。用于校准的用户界面从控制单元2转移到示教器单元 3，并且在显示屏4上显示。在这个例子中，控制单元2设置有校准模块46，校准模块46被 配置成当机器人被定位在校准点时记录机器人的位置，以及基于对于校准点记录的机器人 位置，为机器人单元中的每个目标物确定目标物的模型和真实目标物之间的位置关系。此 外，校准模块被配置成基于确定的机器人单元中的目标物的模型和真实目标物之间的关系 来调整机器人程序的目标点。图1示出在对机器人进行编程期间，显示在离线计算机单元10上的机器人单元的 例子。在校准期间，示教器单元3示出目标物的三维图像和在校准期间要被访问的校准点 的序列。图1中示出了这样的显示在示教器单元3上的图像的例子。对于目标物8定义了 三个校准点。在这个例子中，显示在示教器单元3上的图像同时示出所有的三个校准点，且 每个校准点设置有限定机器人将要访问校准点的顺序的标号1-3。图4示出在对机器人进行编程期间，显示在离线计算机单元10上的机器人单元的 另一个例子。该图示出了机器人的图形表示50、目标物的图形表示52。在图4示出的例子 中，只有一个目标物将要被校准。然而，其他的机器人单元可以包括将要被校准的多个目标 物。在该图中，三个校准点示为M、56和58。为了有助于操作员移动到校准点的准确位置， 校准点已经选择为目标物52的角。图fe-c示出在目标物52的校准期间显示在示教器单 元3上的图像的序列。图如示出在机器人单元的校准期间在示教器单元3显示的第一视图。显示在示 教器单元上的视图包括校准程序的可编辑的程序代码，程序代码包括用于将机器人移动到 接近校准点的位置的指令。这样，对机器人操作员来说，可以从示教器单元3编辑程序代 码。视图还包括图像60，图像60示出目标物52的图形表示、校准点的序列中的第一校准点 M的图形表示、以及机器人指向该校准点的图形表示。视图还包括停止按钮61和启动按钮 62，停止按钮61用于在机器人操作员激活时停止校准程序的执行，启动按钮62用于在机器 人操作员激活时启动校准程序的执行。此外，该视图设置有记录点按钮63，记录点按钮63 在被激活时存储机器人的当前位置。当机器人处在正确的校准位置时，这个记录点按钮将 由机器人操作员激活。图恥示出在机器人单元的校准期间显示的视图序列中的第二视图。第二视图包 括用于将机器人移动到接近校准点序列中的第二校准点的位置的校准程序的程序代码，以及示出关于目标物52的第二校准点56的位置的图像65。图5c示出在机器人单元的校准期间显示的视图序列中的第三视图。这是序列中 最后的视图。该视图包括用于将机器人移动到接近第三校准点的位置的程序代码，以及示 出关于目标物52的第三校准点58的位置的图66。根据本发明的校准系统，至少产生以下的输出校准程序、目标物和校准点。校准 程序包含将机器人移动到必要的校准位置所必需的机器人运动指令，必要的校准位置是对 单元中的不同目标物进行校准所需要的。将要呈现在示教器单元的图像是通过三维模拟拍 摄的图片，这些图片是自动生成的并且缩放成适合示教器单元的屏幕。这些图片示出要被 校准的目标物，以及轻推机器人和进行校准时将要使用哪些点。根据本发明的优选的实施 例，生成了用户界面应用程序。用户界面应用程序是基于三维模拟中的数据生成的且包含 在校准过程中示出三维图像并引导用户的步进式用户界面的.NET汇编。用户界面应用程 序在示教器单元上运行。界面应用程序基本上是“向导”，因为它使校准过程变得简单和直 接。在可替代的实施例中，离线编程工具产生三维图像和校准程序，但是校准程序包 含用于运行校准过程的更多代码。因此，引导的校准的执行是通过机器人语言指令来运行 而不是通过示教器应用汇编来运行的。在另外的替代实施例中，三维离线编程工具仍然生成校准程序和三维图像，但是 机器人的控制单元已经包含接收图像和校准程序的校准引擎，然后操作员启动校准引擎。图6示出了表示根据本发明的实施例的方法的流程图。将会理解到流程图的每块 可以由计算机程序指令来实现。然而，一些步骤在离线的计算机单元10上执行，并且一些 步骤在机器人控制单元2上执行，而一些步骤可以在示教器单元3上执行。在这个实施例 中，步骤70-78在计算机单元10上执行，步骤80在示教器单元上执行，步骤82-94在机器 人控制单元上执行。首先，获取与所选择的机器人单元的目标物相对应的校准点的序列(块70)。校 准点从存储位置20获取。此后，基于获取的校准点的序列生成一个或多个校准程序(块 72)。依靠离线编程工具的图形部件自动生成包括目标物和校准点的图形视图的图像的序 列(块74)。例如，对于每个校准点生成一个图像。基于生成的图像和校准程序自动生成用 于校准的用户界面程序(块76)。在这个实施例中，用户界面程序被配置成在示教器单元上 执行，并且被配置成在校准过程中生成用于与用户交互的图形用户界面。将校准程序和包 括图像的用户界面程序转移到机器人控制单元(块78)。在校准期间校准程序在机器人控 制单元上执行，并且在校准期间用户界面程序在示教器单元上执行。机器人控制单元将用 户界面程序转移到示教器单元。当机器人操作员命令启动校准时，示教器单元上的用户界面显示序列的第一视 图，例如图fe示出的视图，视图包括关于目标物的第一校准点的图像(块80)。机器人操作 员通过激活视图中的启动按钮通过显示的用户界面来启动校准程序(块82)。启动命令从 示教器单元发送到机器人控制单元，机器人控制单元在接收到启动命令时启动校准程序的 执行，并且机器人被自动移动到接近校准点的位置(块84)。当机器人已经被移动到接近 校准点的位置时，校准程序自动停止。现在轮到机器人操作员将机器人手动轻推到校准点。 当前校准点和目标物的显示的图像给操作员提供了关于校准点的位置的信息。当操作员已经将机器人轻推到校准点的准确位置时，操作员激活用户界面上的记录按钮并且记录命令 被发送到机器人控制单元。当机器人接收了记录指令(块86)，机器人的当前位置被存储 (块88)。例如，机器人位置包括关于机器人的轴的连接角的信息。对于序列中的每个校准点重复步骤82-88。当机器人已经访问了所有的校准点并 且对于每个校准点记录了机器人的位置时(块90)，可以计算目标物模型的位置与真实目 标物的位置之间的关系(块92)。这个例子中，在机器人控制单元中进行计算。然而，在可 替代的实施例中，可以在远程计算机上进行这种计算。记录的机器人位置被用来计算真实 目标物的实际位置。例如，通过在模型上的校准点的位置和真实目标物的位置之间进行最 佳拟合，来计算目标物的模型和真实目标物之间的关系。然后更新工作目标物的真实位置， 并且由于保持了编程的路径上的位置和工作目标物之间的关系，因此将更新编程的路径上 的所有位置(块94)。当工作目标物的真实位置被更新时，参考系也被更新。因此，没有必 要计算路径的新位置。本发明不限于公开的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内进行变化和修 改。例如，机器人单元可以包括多个目标物。然后，校准点的序列取决于目标物要被校准的 限定的顺序。在这种情况下，基于限定的目标物要被校准的顺序生成用户界面。此外，机器 人单元也可以包含多个机器人。
权利要求
1.一种有助于校准机器人单元的方法，所述机器人单元包括一个或多个目标物(8、 52)以及进行与所述目标物有关的工作的工业机器人(1、2、3)，其中通过离线编程工具来 对所述机器人单元进行编程，所述离线编程工具包括用于基于所述目标物的图形模型生成 二维或三维图形的图形部件(22)，其特征在于，所述方法包括为所述目标物中的每个目标物存储校准点(54、56、58)的序列，自动生成图像(60、65、66)的序列，所述图像包括要被校准的所述目标物和关于所述 目标物的所述校准点的图形表示，将所述图像的序列转移到所述机器人，以及在校准所述机器人单元期间将所述图像的序列显示给机器人操作员，使得对于每个校 准点，将包括当前校准点和要被校准的所述目标物的视图显示给所述机器人操作员。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述编程工具的所述图形部件来生成所述图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述校准点的序列与所述目标物的所述图形模型一起存储。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括基于所述校准点的序列自动生成步进式用户界面，所述步进式用户界面示出所述图像 并引导用户通过校准过程，将所述用户界面转移到所述机器人，以及在所述校准期间显示所述用户界面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括基于存储的所述校准 点的序列自动生成至少一个校准程序，所述校准程序包括用于将所述机器人移动到所述校 准点处的位置或者接近所述校准点的位置的指令；将所述校准程序和所述图像转移到所述 机器人；以及执行所述校准程序，使得对于每个校准点，所述机器人被自动移动到所述校准 点处的位置或者接近所述校准点的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述机器人包括控制单元和用于手动控制所述机 器人并且具有显示屏的示教器单元(TPU)，所述校准程序被转移到所述控制单元并由所述 控制单元执行，且所述图像在所述示教器单元的所述显示屏上显示。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述图像中的每个图像示出来自所述校准程 序的、关于所述机器人移动到所述序列中的下一个校准点的信息，并且所述图像的每个图 像示出用于启动和停止所述校准程序的执行的用户激活装置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中关于所述目标物中的每个目标物来定 义参考系并且通过所述离线编程工具对包括关于所述参考系定义的多个目标点的路径进 行编程，并且所述方法包括对于所述校准点中的每个校准点，存储所述机器人被定位在所 述校准点时的所述机器人的位置；以及对于每个目标物，基于对于所述校准点存储的机器 人位置来确定所述目标物的模型的所述参考系与真实目标物的所述参考系之间的位置关 系。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个校准点设置有图像，所述图像示 出要被校准的所述目标物以及根据所述校准点的序列、所述机器人将要被移动到的下一个 校准点。
10.一种有助于校准机器人单元的系统，所述机器人单元包括一个或多个目标物(8、 52)以及进行与所述目标物有关的工作的工业机器人(1、2、3)，其中通过离线编程工具来 对所述机器人单元进行编程，所述离线编程工具包括用于基于所述目标物的图形模型生成 二维或三维图形的图形部件(22)，其特征在于，所述系统包括位于离线编程现场的计算机 单元(10)，所述计算机单元(10)被配置成为所述目标物中的每个目标物存储校准点(54、 56,58)的序列，生成图像(60、65、66)的序列，所述图像包括要被校准的所述目标物和关于 所述目标物的所述校准点的图形表示，以及将所述图像转移到所述机器人，并且所述机器 人被配置成在所述机器人单元被校准期间将所述图像的序列显示给机器人操作员，使得对 于每个校准点，将包括当前校准点和要被校准的所述目标物的视图显示给所述机器人操作 员O
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述计算机单元(10)被配置成通过所述图形部 件生成所述图像。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中所述计算机单元(10)被配置成将所述校 准点的序列与所述目标物的所述图形模型一起存储。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的系统，其中所述计算机单元(10)被配置成基 于存储的所述校准点的序列生成至少一个校准程序，所述校准程序包括用于将所述机器人 移动到所述校准点处的位置或者接近所述校准点的位置的指令，并将生成的校准程序转移 到所述机器人，所述机器人被配置成在所述机器人单元被校准期间执行所述校准程序，使 得对于每个校准点，所述机器人被自动移动到所述校准点处的位置或接近所述校准点的位 置。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述机器人包括控制单元( 和用于手动控制 所述机器人并具有显示屏(4)的示教器单元(3)，所述校准程序被转移到所述控制单元并 由所述控制单元执行，且所述图像在所述示教器单元的所述显示屏上显示。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的系统，其中关于所述目标物中的每个目标物 定义参考系并且也通过所述离线编程工具对包括关于所述参考系定义的多个目标点的路 径进行编程；并且所述机器人被配置成接收关于所述机器人何时被定位在所述校准点的信 息，以及被配置成当接收到这个信息时存储所述机器人的位置，并且所述机器人包括运算 装置(46)，所述运算装置06)用于基于对于所述校准点存储的机器人的位置，确定所述目 标物的模型的所述参考系与真实目标物的所述参考系之间的位置关系。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的系统，其中所述计算机单元(10)被配置成基 于所述校准点的序列生成步进式用户界面，并将所述用户界面转移到所述机器人，所述步 进式用户界面示出所述图像并引导用户通过校准过程，并且所述机器人被配置成在所述校 准期间显示所述用户界面。
全文摘要
本发明涉及有助于机器人单元的校准的方法和系统，机器人单元包括一个或多个目标物(8)和进行与目标物有关的工作的工业机器人(1、2、3)，其中依靠离线编程工具来对机器人单元进行编程，离线编程工具包括用于基于目标物的图形模型生成二维或三维图形的图形部件。该系统包括位于离线编程现场的计算机单元(10)，计算机单元(10)被配置成为目标物中的每个存储校准点的序列，并被配置成生成图像(4)的序列，该图像包括要被校准的目标物和关于目标物的校准点的图形表示，以及被配置成将图像转移到机器人。机器人被配置成在机器人单元的校准期间将所述图像的序列显示给机器人操作员，使得对于每个校准点，将包括当前校准点和要被校准的目标物的视图显示给机器人操作员。
文档编号B25J9/16GK102119072SQ200880129169
公开日2011年7月6日 申请日期2008年6月9日 优先权日2008年6月9日
发明者汤米·Y·斯文松, 马格努斯·K·古斯塔夫松, 马蒂亚斯·哈格 申请人:Abb技术有限公司