用于控制机器人的方法和装置的制造方法

用于控制机器人的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于控制机器人的方法W及执行运种方法的一种装置和一种计 算机程序产品。
【背景技术】
[0002] 根据企业的内部实践已知：为了控制机器人，需要确定机器人的状态参量相对于 边界的距离（Abstand)，并在该距离满足预先设定的条件时激活安全响应。例如可W激活 STOP0,即，当机器人的TCP超过工作空间边界时或当机器人的速度超过允许的速度边界 时，机器人将由于能源供应的中断而停止运行。
[0003] 另外根据企业的内部实践已知，为了测试上述动作，需要手动地引导机器人达到 运些边界，例如手动地引导TCP超过工作空间边界，或W超过速度边界的速度手动地引导 TCP,并审核是否由此激活安全响应。
[0004] 但是，运种测试特别是对于复杂的边界，例如通过机器人状态空间中的曲折的超 面（Hypertmcheii)巧/或根据状态参量自身所定义的工作空间边界，是困难的，特别是不 直观。 阳0化]除了确定相对于预设边界的距离之外，专利文献DE102008062623A1还提出要确 定当前位置相对于一组所存储位置的距离，并通过程序选出所存储的相对于当前位置距离 最小的位置。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于改进对机器人的控制。为了能够更紧凑地进行说明，在本发 明中，不仅将狭义的控制，即不依赖于所检测到的实际参数来预先设定调整参数（前馈控 制），而且将调节，即基于预先设定的额定参数和所检测到的实际参数来预先设定调整参数 (反馈控制），都概括地称为控制。
[0007] 本发明的目的通过一种用于控制机器人的方法来实现，该方法用于在至少一个姿 势中可选地W第一操作模式或不同于第一操作模式的第二操作模式控制机器人，在第一操 作模式中，确定机器人的状态参量相对于第一边界的距离；并且当距离满足第一条件时，激 活安全响应；在第二操作模式中，可通过在机器人上手动地施加引导力使机器人运动；确 定机器人的状态参量相对于第一边界的距离；安全响应不会因为距离满足第一条件而被激 活；并且当距离满足第一条件时，根据距离在机器人上电动地施加调整力，W便在不阻碍机 器人的情况下缩小距离。本发明还提出一种特别是根据上述的方法用于使机器人通过对所 述机器人手动地施加引导力而运动的方法，其中，在一操作模式中确定所述机器人的状态 参量相对于在所述机器人的状态空间中预先设定的、至少两个彼此不同的参照物的距离； 确定所述距离中的最小距离；并在机器人上电动地施加调整力，W便在不阻碍机器人的情 况下使最小距离最小化。本发明又提出一种用于控制机器人的装置，用于执行根据本发明 的方法，W及一种具有程序代码的计算机程序产品，用于执行根据本发明的方法。
[0008] 根据本发明的一个方面，特别是通过为此设置的装置，在一个或多个、优选在所有 位姿中分别选择性地W第一运行模式或不同于第一运行模式的第二运行模式控制机器人。
[0009] 在本发明中，位姿特别是指可通过机器人的关节的坐标、特别是角度定义的机器 人的姿势或机器人的节肢相对于彼此的位置和/或方位的rientierung)，特别是通过机器 人的关节坐标、尤其是关节的角度定义的的机器人的姿势或机器人的节肢相对于彼此的位 置和/或方位。
[0010] 在一种实施方式中，可W特别是通过该装置的运行模式选择器件自动地和/或通 过用户输入在第一运行模式和第二运行模式之间进行转换。相应地在一种实施方式中，可 W在至少一个位姿中可选地W第一运行模式或第二运行模式控制机器人；在一种扩展方 案中，也可W-个或多个不同于第一运行模式或第二运行模式的其他运行模式来控制机器 人。对运行模式的选择可W依赖于位姿，或者也可W与位姿无关，特别是可W提前选择第一 运行模式或第二运行模式，然后分别进入任意的位姿。 W11] 在第一运行模式和第二运行模式中，特别是通过为此设置的距离器件 (Abstandsmittel)分别确定机器人的状态参量相对于第一边界的距离，在此，优选该距离 在第一运行模式和第二运行模式中W相同的方式被确定。
[0012] 在本发明中，一维或多维的状态参量特别可W包括一个或多个特定于机器人 (robote计ester)的参照物巧eferenzen)、特别是机器人的TCP的一个或多个、优选为Ξ个 位置坐标或地点坐标（例如笛卡尔坐标、柱坐标或球坐标）和/或一个或多个、优选为Ξ个 方位坐标（例如欧拉角或万向角），和/或坐标的一阶和/或高阶的时间导数，特别可W是 一个或多个特定于机器人的参照物、特别是机器人的TCP的一个或多个、优选为Ξ个位置 坐标或地点坐标（例如笛卡尔坐标、柱坐标或球坐标）和/或一个或多个、优选为Ξ个方位 坐标（例如欧拉角或万向角），和/或坐标的一阶和/或高阶的时间导数。位置坐标和方位 坐标还可W例如包括D-H参数值enavit-化rtenberg-Parameter)、四元数等，特别可W是 D-H参数、四元数等。附加地或替代地，一维或多维状态参量在本发明中可W包括特别是机 器人的一个或多个、优选为所有的关节坐标和/或该坐标的至少一个一阶和/或高阶的时 间导数，特别可W是机器人的一个或多个、优选为所有的关节坐标和/或该坐标的至少一 个一阶和/或高阶的时间导数。
[0013] 状态参量相对于边界的距离特别可W通过模（Norm)来定义或确定，例如特别是 加权的数模度etragsnorm)或最大值模（Maximumnorm)。因此，例如Ξ维位置（X，y，Z)相 对于根据y=Z= 0所定义的线性边界的距离既可W通过数值模V(y2+z2)来定义，也可W 同样地通过最大值模max{y，z}来定义。
[0014] 在一种实施方式中，为边界确定方向，并为距离定向或赋予其符号，从而在状态参 量位于被定向的边界的一侧或另一侧时，状态参量将具有正距离或负距离。因此，例如Ξ维 位置（X，y，Z)相对于根据X= 0所定义的平的边界的距离可W通过分量X来定义，并且当 该位置位于边界之上或之下时，距离相应地是正的或负的。在一种实施方式中，通过运种方 式可W简单和/或可靠地区分所允许的机器人靠近边界和不允许的对根据该边界所定义 的禁止区域的侵入。
[0015] 在第一运行模式中，当距离满足第一条件时，特别是超过或低于预先设定的第一 边界值时，激活安全响应。
[0016] 安全响应特别可W包括尤其是通过机器人的一个或多个优选为机械的制动器和/ 或一个或多个、优选全部的驱动器使机器人停车，和/或特别是在停车之前或之后断开机 器人的一个或多个、优选全部驱动器的能源供应，安全响应特别可W是通过机器人的一个 或多个优选为机械的制动器和/或一个或多个、优选全部的驱动器使机器人停车，和/或特 别是在停车之前或之后断开机器人的一个或多个、优选全部驱动器的能源供应。相应地，安 全响应特别可W包括：所谓的STOP0,即通过机械制动器使机器人停车并在停车之前断开 机器人的所有驱动器的能源供应；所谓的STOP1，即通过机器人的驱动器使机器人停车并 在停车之后断开驱动器的能源供应；或所谓的ST0P2,即通过机器人的驱动器使机器人停 车并在停车之后不断开驱动器的能源供应，安全响应特别可W是上述类型的STOP。优选运 些安全响应在安全技术中特别是冗余地、优选多样地（diversi側')被激活和/或执行。
[0017] 在第二运行模式中，可W通过在机器人上手动地施加引导力使机器人运 动。为此，机器人特别可W优选W公知的方式处于重力平衡状态或被重力平衡 (gravitationskompensiert)，使得机器人能够随手动施加的引导力运动，并在取消引导力 时至少基本上保持其新的位姿。同样，机器人特别可W优选W公知的方式处于阻抗调节状 态或被调节阻抗，使得机器人能够跟随手动施加的引导力运动，并在取消该引导力时能够 至少基本上再回到其旧的或预先设定的位姿中。优选机器人可W借助于力调节或相应的软 位置调节（weichen化sitionsregelung)并通过手动施加在机器人上引导力运动。
[0018] 机器人也可W在第一运行模式中通过特别是W与