操纵器的能量优化配置的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于配置操纵器进程、特别是机器人进程的方法和一种用于配置 操纵器进程的配置装置。
【背景技术】
[0002] 工业应用中的操纵器、特别是机器人通常执行重复的、结构化的任务。为此，大多 数情况下需要提前通过操纵器控制器和相应的编程装置来预先给定操纵器的轨迹。
[0003] 这样的轨迹通常由多个不同的轨迹区段组成。例如，如果应该通过操纵器所引导 的粘合剂分配器在工件上产生多个粘接迹线，其中，粘接迹线在几何形状上被设置为，每个 粘接迹线均构成由粘接迹线所限定的矩形的一侧，则每个粘接迹线均对应于一预设的轨迹 区段，该轨迹区段在对应的预设运动阶段被驶入。
[0004] 在两个相邻的预设运动阶段之间，操纵器必须相应地调整其运动方向，以便例如 能够进入下一个粘接迹线。
[0005] -般情况下，整个轨迹上的不同的预设运动阶段不仅具有不同的运动方向，而且 关于操纵器的其他状态、特别是关于运动学参量也可以是有差别的。这种运动学参量特别 可以是操纵器的位置、速度和/或加速度。在粘接进程的上述示例中，这样的差别可以涉及 到例如操纵器以之设置粘接迹线并用于调整粘接迹线厚度的速度。这样的粘接迹线例如可 以通过预设的操纵器的恒定速度来实现，从而使得粘接迹线获得恒定的厚度。
[0006] 相应地，为了从一个预设运动阶段转换到另一个预设运动阶段，除了调整方向之 外，在大多数情况下还需要调整操纵器的一个或多个其他的运动学参量。
[0007] 根据企业内部的实际情况，这种调整目前是以下述方式进行的：操纵器在开始新 的预设运动阶段之前被制动并相应地调节其位置，特别是使工具升高或下降，然后再对操 纵器加速。这些调整大多关系到能量接收和/或能量消耗。
[0008] 在此，并非总是必须或可能在两个预设运动阶段之间的过渡点上才调整操纵器的 状态。例如，在两个预设运动阶段之间的过渡点上(其定义了轨迹的方向变换），允许操纵器 与将发生这种过渡的预设轨迹区段之间存在位置偏差。在此已知的是，操纵器在这些区域 中是通过所谓的"飞越（（jberschleifen )"或"拖拽(Verschleifen)"从一个轨迹区段转换 到下一个轨迹区段，因此操纵器在过渡期间的运动会偏离预设的轨迹区段。由此可以在上 述示例中避免：当在两个彼此相接的预设运动阶段之间进行方向变换时，在对应的预设轨 迹区段之间的过渡点上必须位置准确地驶过所存在的拐角。在这种情况下，操纵器进程包 括预设运动阶段和可变运动阶段，而两个预设运动阶段之间的过渡通过该可变运动阶段来 表述。
[0009] 因此，例如专利文献EP0706104B1教导了一种用于在已编程轮廓中拖拽非相切区 域的方法，特别是应用于数控工具机控制器中。在此需要近似地确定机器轴在飞越元件内 部的走向。其目的是由此来设计一种用于在已编程轮廓中拖拽非连续区域的方法，以便能 够限制会因此而有条件地发生在机器轴中的轴速度跃变和在此基础上的加速度冲量 (Beschleunigungsimpulse)〇
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种改进的操纵器进程。
[0011] 本发明的目的通过一种具有权利要求1所述特征的、用于配置操纵器进程的方法 来实现。权利要求11要求保护一种配置装置，权利要求12要求保护一种用于执行相应方法 的计算机程序，权利要求13要求保护一种相应的计算机程序产品。根据本发明的优选扩展 方案由从属权利要求给出。
[0012] 根据本发明的用于配置操纵器进程的方法可以特别用于配置由一个或多个特别 是协作式机器人执行的机器人进程。
[0013] 操纵器进程具有一个或多个预设运动阶段和一个或多个可变运动阶段。预设运动 阶段特别可以基于加工和/或运输任务被预先设定或是被预先设定的，例如基于由一个或 多个机器人驶过的加工或运输轨迹，例如粘接、焊接或喷漆轨迹或者从输送带接收或放置 在输送带上。本发明意义上的可变运动阶段特别可以是一个或多个机器人的自由转移轨 迹，这种自由转移轨迹使一个或多个机器人从一个预设状态转换到另一个预设状态中，特 别是还有静止状态中，而不需要例如基于由一个或多个机器人驶过的加工或运输轨迹来预 先设定。可变运动阶段特别也可以是不实行加工进程(例如粘接、焊接或喷漆)的轨迹。在此 情况下，这些预设状态的过渡特别是可以发生在前一运动阶段的终点和下一个预设运动阶 段的开头。在本发明中，优选将预设运动阶段与可变运动阶段之间或可变运动阶段与预设 运动阶段之间发生变换的时间点称为过渡。
[0014] 相应地，在可变运动阶段与前一预设运动阶段和/或后一预设运动阶段之间的过 渡上预先设定操纵器进程的运动学参量。例如，粘接带末端上的位置和速度和接下来将要 驶过的粘接带开始时的位置和速度可以根据粘接进程来设定，也就是说，对粘接进程的设 定在预设运动阶段中具有粘接带的形状，在可变运动阶段中具有去往下一个粘接带的转移 轨迹的形状，并从该可变运动阶段到紧接着的运动阶段中的过渡开始又再次具有粘接带的 形状。
[0015] 根据本发明的一个方面，在一个或多个可变运动阶段中，特别是完全在一个或多 个可变运动阶段期间自动地预先设定一运动学参量，以降低一能量参量。
[0016] 由此，例如可以在操纵器支持的粘接进程中，有利地使机器人在一粘接迹线末端 上的动能能够被用于使机器人行进到下一个粘接迹线开始的地方，而无需使机器人完全停 止并且机器人的动能在此也没有在未被利用的情况下转换成热量。
[0017] 本发明意义下的操纵器进程可以是由操纵器组目的明确地执行的过程，特别是粘 接进程、焊接、挤压链接进程、焊接电流(SchweiPstrom)、轴或其他驱动器的运行。在此，操 纵器组特别可以包括一个或多个操纵器、特别是机器人，但是也可以包括其他的装置，例如 附加轴、输送带、工具等。操纵器进程可以包括以算法运行的信息处理。进程特别可以是通 过程序来控制的过程，这样的程序特别是为了实施而需要处理器，该处理器优选由控制装 置提供。
[0018] 本发明意义下的运动阶段特别是指操纵器进程的使操纵器进程的状态具有确定 的值的时间区段或轨迹区段。操纵器进程的状态在下文中特别是指参与操纵器进程的一个 或多个装置、特别是一个或多个操纵器的物理状态，也就是操纵器组的状态。在运动阶段期 间，这样的状态具有确定的值。例如，一个或多个操纵器可以具有确定的位置、速度、加速度 等。这些确定的位置、速度、加速度至少部分可以被预先设定或是被预先设定的。操纵器进 程的状态同样可以根据操纵器进程的或者说参与操纵器进程的装置的预设状态和/或辅助 条件来获得。例如，一个或多个操纵器、特别是其中一部分操纵器可以具有确定的势能和/ 或动能，和/或操纵器进程的一个或多个状态特别是在一定的界限之内可以是变化的。
[0019] 本发明意义下的设定可以包括特别是自动的设定，这种设定特别可以通过配置装 置来进行。优选地，设定与操纵器进程的状态、特别是操纵器组的一个或多个操纵器的状态 和/或操纵器组的一个操纵器的一个或多个工具的状态有关。设定可以与操纵器组的一个 或多个工件有关。附加地或替换地，设定可以通过与操纵器组配合作用的装置进行通讯。
[0020] 本发明意义下的装置可以通过硬件技术和/或软件技术地实现。该装置特别可以 是优选与存储系统和/或总线系统进行数据或信号连接的处理单元，特别是数字处理单元， 尤其是微处理器单元(CPU)，和/或可以具有一个或多个程序或程序模块。CPU可以被设计用 于:执行被设计为存储在存储系统中的程序的指令，检测数据总线的输入信号和/或将输出 信号输送到数据总线上。存储系统可以具有一个或多个特别是不同的存储介质，特别是光 学、磁性、固体和/或其他非易失性的介质。程序可以被设计为能够体现或实施在此描述的 方法，从而使CHJ能够执行该方法的步骤，并由此特别是能够对操纵器进程进行配置或设 定。
[0021] 配置装置特别可以具有用于一个或多个机器人的机器人控制器，特别可以是