在轨迹上有条件地停止至少一个操纵器的方法和操纵器组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在轨迹上有条件地停止至少一个操纵器的方法和操纵器组。 该方法和操纵器组例如可以使用在工业应用中，其中，只有当满足定义的行驶条件时，才能 完整地驶过经编程的轨迹。
【背景技术】
[0002] 存在这样的工业应用（例如压力机链接（Pressenverkettung)、防护区域）：只有 在满足定义的行驶条件（例如压力机（Presse)打开）时，操纵器才能完整地驶过所编程的 轨迹。如果不满足行驶条件，则操纵器只能行驶至某个停止点。操纵器必须在停止点处完 全地静止，即停止。操纵器在停止点等待，直至满足行驶条件。因此，操纵器的停止是操纵 器的所有轴的完全制动。当所有轴的速度均等于零时，操纵器停止。
[0003] 根据DIN EN ISO 8373,操纵器（机器人或工业机器人）是被自动引导的、装配 有三个或更多可自由编程的运动轴的多功能操纵器，将固定地或可移动地应用在工业应用 中。操纵器能够引导夹具或工具（终端执行器）或工件。
[0004] 为了使操纵器在停止点停止，必须使操纵器在轨迹上足够提前的位置上、即在所 谓的制动点处开始制动，因此，优选制动点是必须开始制动的点，以使操纵器在达到停止点 时能够被完全制动。由现有技术可知，制动点是通过使用者对操纵器进行示教或编程而预 先固定给出的点。同样，停止点是操纵器的轨迹上经示教的点。
[0005] 如公知的，使操纵器有条件地停止可以通过对调速（Override)的程序控制的改 变来实现。对于操纵器的有条件地停止应理解为，当满足相应的条件时，操纵器才停止。这 样的条件例如可以通过以下即将描述的行驶条件变量来定义。对于调速应理解为，操纵器 运动在时间上可伸缩的量。如果调速为1〇〇%，则操纵器以原始编程的时间实施编程的运 动。如果调速例如为50%，则操纵器以两倍的时间来实施编程的运动。如果在到达制动点 时没有满足行驶条件，则可以通过相应地降低调速来延迟操纵器的移动，并使操纵器制动。 在此的缺点在于，必须由使用者来找到制动点，该制动点尽可能靠近停止点，并同时能够与 实际速度无关地使操纵器在停止点完全制动。因此必须将制动点选择为，与用于操纵器的 实际速度所需的距离相比，更远离停止点的位置，这会导致时钟时间延长。
[0006] 同样，还公知通过飞跃（Oberschleifen)停止点来实现有条件的停止。在此，停止 点和制动点同样由使用者示教或编程。当操纵器到达制动点且不满足行驶条件时，则操纵 器开始制动，并驶向停止点。相反，如果满足行驶条件，则不驶向停止点，而是以固定的飞跃 半径飞跃。在此，也必须将制动点选择为能够遵守停止点，而这会导致时钟时间延长。此外， 制动时的轨迹会与没有制动的轨迹有所偏离，即制动无法实现轨迹一致。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于消除上述的缺点。特别是应当能够使停止点位于或固定在给出 的轨迹上，而无须示教附另外的几何轨迹点（优选制动点）。
[0008] 本发明的目的通过一种用于有条件地停止至少一个操纵器的方法以及一种操纵 器组来实现。
[0009] 根据本发明的上述目的特别是通过一种用于有条件地停止至少一个操纵器的方 法来实现，其中，至少一个操纵器驶入具有停止点的轨迹，该方法包括如下步骤：根据操纵 器的速度计算对应于停止点的制动点，在此制动点是轨迹上的点。优选轨迹是操纵器驶入 的被编程的和/或预先定义的轨迹或运动轨迹。
[0010] 优选在工具中心点（Tool Center Point, TCP)对操纵器的速度进行分析。为了计 算制动点，优选使用操纵器至计算时间点的设定速度。特别优选考虑操纵器的当前速度。
[0011] 通过根据操纵器的速度计算制动点，可以将操纵器轨迹上的制动点的位置定义为 与停止点具有这样的距离：使操纵器能够更安全地在停止点停止。此外，制动点的位置可以 靠近停止点，从而缩短操纵器的时钟时间。优选周期性地计算制动点。由此能够根据操纵 器的当前速度获得当前制动点的位置。优选计算周期不与固定的时间间隔绑定，而是可以 调节的。
[0012] 此外，对制动点的计算使得能够以优化的制动参数来实施制动过程。与前述利用 固定的、预先给出的制动点的技术方案的不同之处在于：不必为了使操纵器在停止点停止 而调整制动参数（如制动力）。而是要计算制动点，从而能够利用优化的制动参数来进行制 云力，以使操纵器在停止点停止。在此，对制动参数可以就再生（Rekuperation)、制动时间、磨 损或其它已知的优化参数来进行优化。
[0013] 在此，对操纵器的轨迹例如可以基于点对点规划（Point-to-Point，PTP)和/或连 续轨迹规划（Continuous Path，CP)。操纵器（机器人）在这样规划的设定轨迹上行驶。操 纵器在其上应当停止的停止点位于该设定轨迹上，并被准确地驶入。通常借助设定轨迹计 算制动点。由于惯性或其它干扰因素，操纵器的实际行驶的轨迹（实际轨迹）会相对于设 定轨迹有所偏离。优选在计算制动点时考虑实际轨迹与设定轨迹的偏离，从而优选使制动 点位于实际轨迹上。
[0014] 优选用于有条件地停止至少一个操纵器的方法还包括如下步骤：在计算制动点之 后，检验行驶条件变量的状态；如果在超过计算的制动点后行驶条件变量的状态表示需要 制动，则制动操纵器。
[0015] 优选在实际超过计算的制动点之前确定超过计算的制动点的时间点。为此，从操 纵器在轨迹上的当前点出发计算：如果在接下来的控制周期中开始制动，是否还能使操纵 器在经示教的停止点之前停止。如果不是这种情况，则操纵器最迟在下一个控制周期开始 时将超过制动点，如果行驶条件变量的状态表示需要制动，则必须开始对操纵器的制动。
[0016] 优选行驶条件变量是布尔值，其表明是否需要制动操纵器，或者是否能够继续在 轨迹上行驶。这样的行驶条件变量在压力机链接应用中例如是压力机的状态。在示例中，如 果压力机是打开的（行驶条件变量=真），则操纵器可以将工件插入压力机中或从中取出。 操纵器能够如计划地在轨迹上行驶。相反，如果压力机是关闭的（行驶条件变量=假），则 计划的在轨迹上的行驶会导致操纵器和压力机相撞。也就是需要制动操纵器。
[0017] 替代地，行驶条件变量也可以不是布尔值。这种不是布尔值的变量例如可以包含 关于所需的制动延迟的信息。制动延迟是负加速，并确定制动的强度。
[0018] 检验行驶条件变量是有利的，因为这样只在需要制动时制动操纵器。如果此时不 需要制动，则操纵器可以无需降速地在规划的轨迹上行驶。
[0019] 优选周期性地监控行驶条件变量的状态，在此，当在操纵器制动期间，行驶条件变 量的状态改变时，则在已开始的制动过程中使操纵器再次加速。例如可以以每秒10次，或 者以其它合适的时间间隔来监控状态。
[0020] 对行驶条件变量的周期性监控能够实现制动过程的灵活的中断，从而能够在行驶 条件变量的状态表示不再需要制动时，立即使操纵器再次加速。随后使操纵器再次加速至 最初计划的速度，并在计划的轨迹上行驶。由此限制了由引入制动而损失的时间，从而缩短 了操纵器的时钟时间。
[0021] 在有条件地停止至少一个操纵器的方法中，优选根据行驶条件变量来调节制动过 程期间的制动效果，从而使操纵器最迟在停止点完全停止。
[0022] 调节制动效果是有利的，因为除了制动点的位置本身还提供了另一参数，该参数 直接影响操纵器实际停止的点。因此，即便是当需要在已经超过对于当前速度的优化制动 点，且操纵器以优化的制动参数无法再在经示教的和/或编程的停止点上停止的时间点制 动时，也能够使操纵器在经示教的和/或编程的停止点上停止。优选尽管开始制动得较晚， 但可以通过更强烈地制动使操纵器在到达停止点之前停止。特别优选不应当超过停止点。 如果由于开始制动过晚而使得这不再可能，那也能以降低的速度发生可能的碰撞。
[0023] 根据本发明的目的还通过一种操纵器组来解决，该操纵器组包括至少一个操纵器 和至少一个控制装置，其中，该至少一个操纵器在轨迹上行驶，轨迹具有停止点，将至少一 个控制装置设置为根据操纵器的速度来计算对应于停止点的制动点，在此制动点是轨迹上 的点。
[0024] 控制装置控制操纵器。控制装置从操纵器接收信号，并向操纵器发送指令。此外， 也可以由控制装置接收外部信号，并转换为对操纵器的指令。优选通过外部信号确定行驶 条件变量。
[0025] 优选将控制装置设置为检验行驶条件变量的状态，并在行驶条件变量的状态表示 需要制动时，发送指令以制动操纵器。
[0026] 特别优选地，还将控制装置设置为周期性地监控行驶条件变量的状态，如果在操 纵器制动期间行驶条件变量的状态改变，则在操纵器已开始的制动过程中发送指令，使操 纵器加速。
[0027] 优选在制动过程期间的制动效果可以根据行驶条件变量来调整，从而使操纵器最 迟在停止点停止。
[0028] 特别优选操纵器制动的实现是轨迹精确的。在制动期间操纵器在规划的轨迹上行 驶而不会离开轨迹。这是有利的，因为可以避免与位于周围的物品相撞。此外，在轨迹精确 的制动之后，操纵器能够通过加速再次执行经编程的运动。因此，在加速完成之后，操纵器 以编程的速度继续行驶在计划的轨迹上。操纵器无需在计划的轨迹上倒回，由此能够节省 时钟时间。
[0029] 优选轨迹包括至少一个是样条曲线（Spline)的轨迹部分。样条曲线是由n次多 项式分段组成的函数。在此在两个多项式项合并（zusa_ensto Pen)的位置提供特定的条 件，例如样条曲线可以