專利名稱：控制裝有定位開關(guān)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)才幾器人和涉及限制該工業(yè)4幾器人一個(gè)或多個(gè)軸運(yùn) 動(dòng)范圍的方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
象工業(yè)機(jī)器人這樣可編程的伺服控制機(jī)常裝有定位開關(guān)用于限制 它們的工作空間或者允許該機(jī)器與其他運(yùn)動(dòng)設(shè)備互鎖。這些定位開關(guān)常 使用機(jī)加工的凸輪來限定開關(guān)的位置。在必須遵循職業(yè)的安全規(guī)程的各 種應(yīng)用中常常在特殊的位置上使用各種開關(guān)。
Nehei等人的美國專利US 5,558,196號(hào)題目是"用于檢測(cè)機(jī)器人 (Fanuc)中轉(zhuǎn)動(dòng)限制的裝置"，是用于檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng) 限制的一種裝置，其中轉(zhuǎn)動(dòng)部件相對(duì)固定部件圍繞軸在第l和笫2轉(zhuǎn)動(dòng) 方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置包括裝設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上的限位開關(guān)和裝設(shè)在固定部
件上以便起動(dòng)限位開關(guān)的接觸件。該裝置看起來不需要調(diào)節(jié)接觸件。但 是該臂的鑄造看來需要附加的材料以便形成圍繞該臂的圓形壁接著通 過機(jī)加工生成將要附連接觸件的轉(zhuǎn)動(dòng)部件上的圓周形壁。
一般來說，機(jī)械的定位開關(guān)是很貴的，需要維護(hù)，和在機(jī)器和控制 器之間需要另外的電纜。每個(gè)限位開關(guān)通常需要周期地更換和/或修理。
已知有各種解決辦法，如對(duì)提供定位開關(guān)功能的至少 一個(gè)伺服軸的 參考和測(cè)量位置使用電子監(jiān)控，它不依賴于限位開關(guān)和機(jī)械凸輪。 Ziegler等人的美國專利6,778,867號(hào)題目是"一種處理裝置的監(jiān)測(cè)和控 制"，描述用于監(jiān)測(cè)有至少一個(gè)移動(dòng)式的和/或可動(dòng)的和/或固定的裝置 的一種技術(shù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制裝置，和更特別的是，處理裝置是布置在 保護(hù)裝置中，和還包括至少一個(gè)優(yōu)選的中央或分散的控制單元和連接在 那里以便執(zhí)行危險(xiǎn)動(dòng)作的致動(dòng)器。
電子監(jiān)控的解決辦法一般需要參考值和測(cè)量位置之差應(yīng)保持在預(yù) 定的閾值之下。但是，這種類型的監(jiān)控可能觸發(fā)停車，因?yàn)槟承┎豢深A(yù) 測(cè)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)造成控制誤差超過閾值。與其他的因素一起，由于動(dòng)態(tài) 效應(yīng)如祠服延遲和加速時(shí)的瞬變，可能增加可以看作是一種類型的伺服 控制誤差的在參考和測(cè)量位置之間的差。結(jié)果，可能給出的閾值是在小于最優(yōu)值的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例提供對(duì)多軸工業(yè)機(jī)器人或裝有機(jī)器人控制單
元的積4成手(manipulator)的運(yùn)動(dòng)控制方法的一種改進(jìn)，該才幾器人或4空 制單元還包括運(yùn)行伺服控制器的至少一個(gè)笫l計(jì)算機(jī)，和該方法包括注 冊(cè)(register)所述機(jī)器人臂的至少一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)限制，給機(jī)器人控制器 提供機(jī)器人位置的參考信號(hào)和對(duì)所述機(jī)器人臂的至少一個(gè)軸的位置進(jìn) 行測(cè)量以便限制所述機(jī)器人的所述臂的運(yùn)動(dòng)，其特征在于通過在第l計(jì) 算機(jī)中運(yùn)行定位開關(guān)的模型為基礎(chǔ)的鑒別器(evaluator)和依據(jù)所述的參 考信號(hào)對(duì)所述機(jī)器人臂的所述至少一個(gè)軸的位置建立數(shù)學(xué)模型和比較 ;溪型位置和測(cè)量位置，從而提供所述至少一個(gè)所述軸的運(yùn)動(dòng)限制。
本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于用期望值提供所 述至少1個(gè)軸的模型位置。
按照另一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于通過裝設(shè)在機(jī)器人或 機(jī)器人控制單元中的笫2計(jì)算機(jī)計(jì)算出模型位置。
按照另一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于裝設(shè)的機(jī)器人臂的至 少 一 個(gè)軸沒有硬件的定位開關(guān)或機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)。
按照另一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于在定位開關(guān)的模型為 基礎(chǔ)的筌別器中運(yùn)行所述至少一個(gè)軸的伺服回路模型和至少一個(gè)齒輪 箱的模型。
本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于方法包括的各步 驟讀出送給所述至少一個(gè)軸的伺服控制的參考值或目標(biāo)值，讀出至少 一個(gè)軸的實(shí)際馬達(dá)位置的測(cè)量值，在模型為基礎(chǔ)的鑒別器中建立伺服控 制回路的數(shù)學(xué)模型，建立齒輪箱的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算出第l位置和第l位 置的期望值。
按照另一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于根據(jù)伺服控制回路操 作模式的變化改變模型為基礎(chǔ)的鑒別器的加權(quán)子程序。
本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于用進(jìn)行伺服控制 的第l計(jì)算機(jī)上運(yùn)行第l模型為基礎(chǔ)的鑒別器計(jì)算出第l位置和期望值， 和通過在第2計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的模型為基礎(chǔ)的鑒別器的第2實(shí)例計(jì)算出第 2位置和期望值。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，它還包括在第2計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的模型為基礎(chǔ)的筌別器的笫2實(shí)例的控制回路與在第1計(jì)算機(jī)上運(yùn)行
的笫l模型為基礎(chǔ)的鑒別器共享。
按照另一個(gè)實(shí)施例提供一種方法，其特征在于比較各期望信號(hào)和當(dāng)
至少2個(gè)期望信號(hào)估價(jià)為正時(shí)可將該位置處理作為安全-估價(jià)位置，該方 法特征在于比較各期望信號(hào)和當(dāng)至少2個(gè)期望信號(hào)不是都為正時(shí)可以產(chǎn) 生指示內(nèi)部錯(cuò)誤的信號(hào)。
按照本發(fā)明的另 一方面，提供對(duì)控制多軸工業(yè)機(jī)器人或裝有機(jī)器人 控制單元的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的裝置的一種改進(jìn)，其特征在于所述裝置包括含 有至少一個(gè)用于伺服控制的第l計(jì)算機(jī)的定位開關(guān)，用于讀取實(shí)際位置 值和將它與參考信號(hào)比較的機(jī)構(gòu)以便限制所述機(jī)器人一個(gè)臂在至少一 個(gè)軸上的運(yùn)動(dòng)，該裝置裝有運(yùn)行模型為基礎(chǔ)的鑒別器的至少一個(gè)第2計(jì) 算機(jī)，鑒別器包括機(jī)構(gòu)根據(jù)所述的參考信號(hào)通過伺服控制模型給所述至 少一個(gè)軸的第l位置建立數(shù)學(xué)模型，比較至少一個(gè)軸的建模的第l位置 與測(cè)量位置，和根據(jù)建模的第1位置的作用產(chǎn)生控制信號(hào)。
按照另 一個(gè)實(shí)施例提供一種裝置，其特征在于該模型為基礎(chǔ)的鑒別 器包括運(yùn)行至少一個(gè)軸的伺服回路模型和至少一個(gè)齒輪箱的模型的機(jī) 構(gòu)。
按照另 一個(gè)實(shí)施例提供一種裝置，其特征在于伺服回路模型包括至 少一個(gè)描述延遲的參數(shù)，齒輪箱模型包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器和至少一 個(gè)齒輪箱減速比的參數(shù)。
按照另 一個(gè)實(shí)施例提供一種裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的定位開 關(guān)包括輸入目標(biāo)或參考值給至少一個(gè)軸的伺服控制，輸入至少一個(gè)軸的 實(shí)際位置的測(cè)量值的機(jī)構(gòu)，和為伺服控制回路建立才莫型和為齒輪箱建立 模型的機(jī)構(gòu)，以便計(jì)算第1位置和第1位置的期望值，和根據(jù)至少一個(gè) 軸的模型為基礎(chǔ)的鑒別器的狀態(tài)產(chǎn)生控制信號(hào)的機(jī)構(gòu)。
按照另一個(gè)實(shí)施例提供一種裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的定位開 關(guān)包括單一 的主板和至少2個(gè)計(jì)算機(jī)或處理器用于運(yùn)行至少 一個(gè)^t型為 基礎(chǔ)的鑒別器的實(shí)例。
按照本發(fā)明實(shí)施例一種改進(jìn)的定位開關(guān)提供一種方法和裝置通過 軟件控制來限制機(jī)器人的工作區(qū)域。提供的軟件控制通過使用 一種定位 開關(guān)，它包括至少 一個(gè)模型為基礎(chǔ)的鑒別器來估價(jià)測(cè)量的位置和將它與 參考位置比較。還規(guī)定該位置是期望值。開發(fā)傳統(tǒng)的機(jī)器人有一種方案行定位開關(guān)的作用。機(jī)械元件、制動(dòng)器、機(jī)電限位開關(guān)或凸輪都需要空 間和在機(jī)器人臂上機(jī)加工，這導(dǎo)致成本很高而且臂更重。
通過使用軟件控制有可能使機(jī)器人臂更加緊湊、輕巧和成本高效。' 當(dāng)在機(jī)器人臂的一部分不需要凸輪或其他機(jī)械的制動(dòng)器時(shí)，那部分將不
再需要在鑄造中額外的空間；高成本的機(jī)加工從額外的鑄造形狀中機(jī) 加工出凸輪等；更重的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谛D(zhuǎn)部分上需要的材料少，因此在 操作時(shí)減小了機(jī)器人上的負(fù)荷，使上述的效益得到擴(kuò)大。另外，沒有限 位開關(guān)需要調(diào)節(jié)，更換或修理。在整個(gè)產(chǎn)品壽命中對(duì)修理和更換的需要 所產(chǎn)生的維修也減小。
改進(jìn)的定位開關(guān)的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，簡(jiǎn)化了機(jī)器人為其他任務(wù)所需的 重新組裝。本發(fā)明提供更加有效的途徑來重新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)限制和定義機(jī)器 人的安全空間。編程的工作包絡(luò)不再必須與機(jī)器人總的理論工作包絡(luò)相 等。不再需要工程師或技術(shù)員去停止機(jī)器人以便人工地調(diào)節(jié)在機(jī)器人臂 或固定部分上的限位開關(guān)或制動(dòng)件。此外，因?yàn)楦倪M(jìn)的定位開關(guān)提供改 進(jìn)的機(jī)器人有效工作范圍限制，從而可以使用機(jī)器人按照工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn) 以安全的方式與操作人員更緊密地配合去完成一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。改進(jìn)的 定位開的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以快速和簡(jiǎn)單地給定或重新給定對(duì)機(jī)器人不 同的軸各種軸限制的邏輯組合。另外，改進(jìn)的定位開關(guān)當(dāng)機(jī)器人在停止 時(shí)可以提供機(jī)器人臂的位置給控制單元，從而保持機(jī)器人臂不同軸的安 全性和同步。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中改進(jìn)的定位開關(guān)包括 一 個(gè)或多個(gè)微處理 器單元或計(jì)算機(jī)。控制單元包括存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)用于存儲(chǔ)和/或運(yùn)行一個(gè)或多個(gè) 計(jì)算機(jī)程序。這些程序執(zhí)行改進(jìn)的定位開關(guān)的操作。優(yōu)選地這樣的計(jì)算 機(jī)程序包含對(duì)一個(gè)或多個(gè)處理器的各種指令來執(zhí)行上述的方法，下面將 要更詳細(xì)地描述。在一個(gè)實(shí)施例中在計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體如CD ROM 上裝設(shè)計(jì)算機(jī)程序。


現(xiàn)在將僅通過實(shí)例描述本發(fā)明的各實(shí)施例，并特別參考附圖，附圖
有
圖1表示電子定位開關(guān)一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化方塊圖，它包括按照本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例的模型為基礎(chǔ)的鑒別器(MBV);圖2表示機(jī)器人的總的控制方案，機(jī)器人包括按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施 例的電子定位開關(guān)；
圖3a表示與按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的伺服控制器連接的單通道 的MBV;和
圖3b表示與伺服控制回路連接的MBV的另一實(shí)施例； 圖4a表示簡(jiǎn)單的齒輪箱模型，它包括解算裝置測(cè)量信號(hào)和轉(zhuǎn)數(shù)計(jì) 數(shù)器；和
圖4b表示簡(jiǎn)單的反向齒輪箱模型，它包括齒輪比和臂的精細(xì)位置；
圖5表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例雙通道MBV的簡(jiǎn)化方塊圖， MBV包括該MBV的至少2個(gè)實(shí)例；
圖6表示按照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例雙通道電子定位開關(guān)的發(fā)展， 其中2個(gè)或多個(gè)MBV共享一個(gè)處理器或CPU的伺服回路模型；
圖7表示按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例雙通道MBV的簡(jiǎn)化方塊圖， 它包括至少2個(gè)MBV的實(shí)例，每個(gè)運(yùn)行在不同的CPU上和其中伺服控 制器運(yùn)行在第3個(gè)CPU上；
圖8表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例雙通道電子定位開關(guān)，它包括至 少2個(gè)MBV實(shí)例和每個(gè)實(shí)例運(yùn)行在不同的CPU上和其中MBV共享運(yùn) 行在上述兩個(gè)CPU中一個(gè)上的伺服回路模型；
圖9表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例電子定位開關(guān)期望值優(yōu)選單元處理 器的簡(jiǎn)化方塊圖10表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例包括模型為基礎(chǔ)鑒別器的定位開 關(guān)的 一種操作方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明實(shí)施例的一種改進(jìn)的定位開關(guān)，通過有至少一個(gè)CPU 和有關(guān)的存儲(chǔ)器的電子計(jì)算機(jī)以及模型為基礎(chǔ)的鑒別器MBV的形式提 供一種可編程的電子定位開關(guān)。該MBV運(yùn)行在該CPU中，并將CPU 連接在通信通道，從那里可以讀出送給伺服控制器的參考數(shù)據(jù)，和還連 接在測(cè)量通道，那里可讀出馬達(dá)的位置。MBV對(duì)監(jiān)控下機(jī)器的每個(gè)伺 服軸有至少 一個(gè)模型和對(duì)每個(gè)齒輪箱有至少 一個(gè)模型。
圖1表示按照本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的可編程電子定位開關(guān)形式的改進(jìn) 的定位開關(guān)100。它表示模型為基礎(chǔ)的鑒別器(MBV) 4、優(yōu)選單元30 和可編程的安全子程序40。該可編程安全子程序可由安全程序38或通過配置來編寫程序。用位置參考數(shù)據(jù)1和位置測(cè)量值22供給該MBV。 用各參數(shù)P和靈敏度給定S供給該MPV的伺服回路模型。MPV輸出與 那些位置相關(guān)的期望估價(jià)位置19和期望值18到優(yōu)選單元30。優(yōu)選單元 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候以雙通道誤差信號(hào)的形式供給安全性提高的位置32和誤 差信號(hào)34?？删幊贪踩映绦蛱峁┌踩盘?hào)42給機(jī)器人控制系統(tǒng)。
圖2表示控制機(jī)器人101的一種系統(tǒng)布置，包括可編程電子定位開 關(guān)100的一個(gè)實(shí)施例。它表示控制模塊201包括屏面安全子程序230, 也可以布置它與教學(xué)懸吊單元29相連接。例如，通過屏面安全子程序 PS或TPU29，或者通過控制系統(tǒng)另一個(gè)合適的連接部分都可以配置運(yùn) 動(dòng)的限制。這樣的運(yùn)動(dòng)限制規(guī)定機(jī)器人一個(gè)或多個(gè)軸運(yùn)動(dòng)范圍的限制。 當(dāng)已經(jīng)配置或存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)限制時(shí)，控制系統(tǒng)通過跟蹤由電子定位開關(guān)確定 的機(jī)器人位置保證機(jī)器人保持在限制范圍之內(nèi)。當(dāng)機(jī)器人位置不能確定 是可靠的，或者如果已經(jīng)產(chǎn)生誤差，那么觸發(fā)安全子程序和警報(bào)。控制 模塊還可以包括電源和不間斷電源(UPS)、計(jì)算機(jī)225，和一系列與 傳感器和/或過程信號(hào)相連的輸入和輸出(1/0)接口 205。在控制模塊中 各子程序可通過LAN210或USB 215總線連接或伺"l線220或通過以太 網(wǎng)-類型的連接215進(jìn)行互相連接。圖2還表示驅(qū)動(dòng)模塊。
驅(qū)動(dòng)沖莫塊202包括可編程電子定位開關(guān)100，它包括MPV4連接到 各驅(qū)動(dòng)器和安全模塊235,連接到控制模塊計(jì)算機(jī)225輸入/輸出(I/O) 接口 205和軸的計(jì)算機(jī)子程序240。在該圖的第3;^莫塊中，表示機(jī)器人 101,它包括馬達(dá)15和串聯(lián)的處理從至少一軸來的數(shù)據(jù)的測(cè)量板SMB。
按照本發(fā)明實(shí)施例的可編程電子定位開關(guān)包括模型為基礎(chǔ)的鑒別 器MBV,它包含對(duì)每個(gè)軸至少一個(gè)伺服回路模型，使用中每個(gè)齒輪箱 至少一個(gè)模型，典型的過濾器元件，和至少一個(gè)加權(quán)子程序(也請(qǐng)參看 圖3a和下面的圖)。MBV讀出測(cè)量值(measurement value)和參考值 (reference value)。在求值之后，它將至少一個(gè)得到的期望值(trust value) 的位置傳給圖l的優(yōu)選單元30,同時(shí)傳給指示期望大小的一個(gè)數(shù)值，在 每個(gè)位置值中通常加上一個(gè)在0 (不期望)和1 (充分期望)之間表示 期望大小的數(shù)。另一種是，可以由引起特定動(dòng)作的誤差信號(hào)，如打開燈 光，通過通訊通道送出信息等來代表低的期望值。
根據(jù)接受的多個(gè)位置信號(hào)以及相關(guān)的期望值，可以期望某個(gè)(如果 任何的)位置信號(hào)和如果存在足夠的有高期望水平的信號(hào)給予位置測(cè)量值的正確性信任投票，那么優(yōu)選單元就做出決定。優(yōu)選單元在2x2n期 望值上必須做出2個(gè)決定(也請(qǐng)參看圖9)。如果優(yōu)選單元決定信任現(xiàn) 有的各位置，在第3單元40中，可以執(zhí)行在該位置上用戶一定義的各 項(xiàng)操作(可編程的安全子程序)。除了軸的限制和軸的范圍之外，可以 選擇各種操作，如速度監(jiān)控和停止監(jiān)控。即使機(jī)器人不動(dòng)，停止監(jiān)控包 括在停止或制動(dòng)期間保持正確的位置信息，從而可以滿足位置的精度和 安全性的需要。在停止期間保持或甚至更新位置可靠的和精確的測(cè)量為 機(jī)器人不同運(yùn)動(dòng)部分之間保持精確的同步提供一種基礎(chǔ)。
圖3a表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它包括與伺服控制器連接的單 通道MBV。該圖表示MBV4它包括對(duì)至少一個(gè)軸的齒輪箱模型6B，伺 服回路模型5B,過濾器8和加權(quán)子程序9,全都運(yùn)行在第2計(jì)算機(jī)或處 理器B中。圖3a還表示運(yùn)行伺服控制器和齒輪箱模型6a的計(jì)算機(jī)10, CPU或處理器A。計(jì)算機(jī)A依次與功率放大器14、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15、和齒 輪箱16相連接。計(jì)算機(jī)A的輸出還與馬達(dá)中的傳感器裝置，如為解算 器(resolver)的傳感器相連接。將位置參考值1 (從圖左邊來的箭頭)供 給運(yùn)行伺服控制器13的計(jì)算機(jī)A ( 10)，在14處放大的送到馬達(dá)15 的伺服控制器的輸出造成齒輪箱16的運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)該臂到給定的臂位置 (圖右邊的箭頭)。將從17處的解算器或其他傳感器的測(cè)量值反饋22a 到齒輪箱模型A,在7a處加或減參考值然后供給伺服控制器13。解算 器測(cè)量值也反饋和表示為現(xiàn)有的22b供給第2齒輪箱模型B。在成模之 后齒輪箱模型B輸出位置參考值2到加法器7b,在那里它可以與參考位 置1成模之后從伺服模型來的輸出3組合。在這個(gè)實(shí)施例中，如在圖3a 中表示的優(yōu)選地在第1計(jì)算機(jī)A( IO)或CPU上執(zhí)行伺服控制器的處理 過程和在第2計(jì)算機(jī)B ( 11 )或CPU上4丸行MBV。該MBV包含至少 一個(gè)齒輪箱模型6b和一個(gè)伺服回路模型5b、比較器、加法器或減法元 件7b、過濾器8和加權(quán)元件9。在加權(quán)子程序9之后單通道的輸出是期 望值18和安全估價(jià)的位置19，它可以是l、 2或3或者是1、 2和3的 線性組合。
簡(jiǎn)單祠服回路模型的例子可以是代表一個(gè)或多個(gè)通信延遲或伺服 延遲的延遲元件。過濾器元件優(yōu)選地減少差分信號(hào)的高頻分量，通常在 伺服馬達(dá)加速時(shí)會(huì)發(fā)生。在最簡(jiǎn)單的情況下，加權(quán)子程序可以是一個(gè)比 較器，如果輸入信號(hào)是低于一定的閾值它給出輸出信號(hào)1,如果在閾值之上輸出信號(hào)為0。另一種是，加權(quán)子程序也可以平滑地給出中間值。
總的來說，當(dāng)由齒輪箱模型送出的測(cè)量位置和伺服回路模型預(yù)估的位置 之間的誤差增加時(shí)則可能使期望值減少，或者正好相反。優(yōu)選地使用數(shù)
值0和1作為期望值和加權(quán)子程序是閾函數(shù)。如數(shù)據(jù)連接線20所示那 樣，齒輪箱模型A和齒輪箱模型B可以是同步的。
圖3b表示伺服控制回路的另一種實(shí)現(xiàn)。傳感器或解算器測(cè)量值從 17不是供給運(yùn)行伺服控制器的計(jì)算機(jī)A,而是與給計(jì)算機(jī)A中反向齒輪 箱模型6a，的參考值一起供給到加法和減法7a之前并接著供給伺服控制 器13。在加權(quán)子程序9之后從單通道鑒別器的輸出是與圖3a的實(shí)施例 相同，期望值18,安全估價(jià)的位置19,它可以是1、 2或3或1、 2和3 的線性組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，MBV包括有雙通道測(cè)量位置數(shù)學(xué)模型的比較器， 它用于與參考位置比較。如果2個(gè)通道中一個(gè)的差值超過閾值，將送去 比較的期望值給定為0，這意味著無論哪個(gè)信號(hào)，伺服控制器或MBV 本身可能是錯(cuò)的，和如果不是這樣情況期望值給定為1。在出錯(cuò)的情況 下，因而優(yōu)選單元將接受2個(gè)位置信號(hào)有至少一個(gè)期望值為0,結(jié)果將 決定給出錯(cuò)誤信號(hào)。
圖5表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的雙通道才莫型的MBV,它包括 計(jì)算機(jī)A負(fù)責(zé)計(jì)算伺服控制器和MBV的一個(gè)實(shí)例，而計(jì)算機(jī)B計(jì)算 MBV的第2個(gè)實(shí)例。2個(gè)MBV包括齒輪箱^t型和伺服回路才莫型。該圖 表示計(jì)算機(jī)A(IO)包括加法器或比較器7a、齒輪箱模型A、伺服回路 模型A、過濾器8A和加權(quán)子程序9A、伺服控制器13和反向齒輪箱模 型6A'。將參考值1送給齒輪箱模型A。傳感器或能算器的測(cè)量值反饋 22a送給加法器7a和齒輪箱模A兩者。計(jì)算機(jī)B(ll)包括齒輪箱模型 B、伺服回路模型B、過濾器8B和加權(quán)子程序9B。相同的傳感器和解 算器的測(cè)量值從17反饋22b送給第2實(shí)例的齒輪箱模型B。
從第1通道在加權(quán)子程序9A之后的輸出是期望值18A和安全估價(jià) 的位置A(19A),它可以是1A、 2A或3A或者是1A、 2A和3A的線 性組合。相同地，從第2通道在加權(quán)子程序9B之后的輸出是期望值18B 和安全估價(jià)的位置B ( 19B),它可以是1B、 2B或3B或者是1B、 2B 和3B的線性組合?？梢允褂?B、 2B和3B的其他組合。當(dāng)使用多通道 MBV時(shí)，優(yōu)選單元30可以指定一邏輯函數(shù)，允許優(yōu)選單元忽略單個(gè)非
14期望的位置并繼續(xù)操作，但給定警報(bào)信號(hào)要求檢查該系統(tǒng)。這是多重冗 余的形式，在交通工具如飛機(jī)或航天飛船中也可使用這種形式。如果優(yōu)
選單元決定信任現(xiàn)有的各位置，那么在該位置上通過第3單元(可編程 的安全子程序40)可以執(zhí)行用戶定義的各項(xiàng)操作。還可以監(jiān)控所加的軸 的限制、軸的范圍和速度。在停止、制動(dòng)或其他功能期間盡管一個(gè)軸沒 有驅(qū)動(dòng)也可以監(jiān)控該機(jī)器人。
由于MBV包括齒輪箱模型，該模型可以包含每個(gè)軸的至少一個(gè)轉(zhuǎn) 速計(jì)數(shù)器，就需要由數(shù)據(jù)連接20 (圖3a、 b、 5、 6)所表示的機(jī)構(gòu)去保 證MBV模型的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器與用于伺服控制的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器和實(shí)際齒輪箱 的真實(shí)轉(zhuǎn)速兩者保持同步。例如可以利用該機(jī)械對(duì)安裝在已知位置的電 氣開關(guān)的周期運(yùn)動(dòng)進(jìn)行同步以便保證所有的模型提供正確的和相同的 臂位置。
圖4a表示從傳感器或解算器17讀出測(cè)量信號(hào)的簡(jiǎn)單齒輪箱模型6、 6a、 6b的實(shí)施例，和包括轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器48、乘法器44a、可以接受校準(zhǔn)補(bǔ) 償49的加法器47、反齒輪比45、和第2乘法器50。在第1乘法器44a 之后計(jì)算出臂的粗略位置信號(hào)46和在第2乘法器50之后計(jì)算出臂的精 細(xì)位置信號(hào)51。圖4b表示簡(jiǎn)單的反向齒輪箱模型6a，的實(shí)施例，包括臂 精細(xì)位置51的輸入、齒輪比54、乘法器44、校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)妮斎?9、和馬 達(dá)位置輸出55。
在按照另 一個(gè)實(shí)施例的開發(fā)中監(jiān)控的模式可以允許在按照輸入信 號(hào)或按照根據(jù)參考信號(hào)和測(cè)量位置內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)操作時(shí)改變加權(quán)子 程序。例如，這個(gè)程序的一個(gè)應(yīng)用將會(huì)是在要求較低程度安全性的操作 中放寬控制誤差的閾值，和減d、伺服控制器的增益以便允許外部的設(shè)備 去移動(dòng)伺服軸。例如在運(yùn)行機(jī)器人的順應(yīng)性模式或其他模式用于如教 學(xué)、編程或配置時(shí)可以使用這種情況。
按照本發(fā)明的實(shí)施例可以配置電子定位開關(guān)以便對(duì)至少 一 個(gè)軸定 義至少 一個(gè)限制，在所述軸到達(dá)給定的限制的任何時(shí)刻送出信號(hào)和/或給
出輸出。也可以是這樣，可以產(chǎn)生代替的信號(hào)或者根據(jù)軸各限制的邏輯 組合，例如(軸1超過限制和軸2超過限制和……)。如果優(yōu)選單元 決定信任所有的各位置，那么在笫3單元中可以執(zhí)行用戶定義的在該位 置上的各項(xiàng)操作，如軸的限制、軸的范圍、速度的監(jiān)控、停止的監(jiān)控等。 以這種方式，由定位開關(guān)提供在機(jī)器人附近的安全工作區(qū)，而不再需要在機(jī)器人的至少 一個(gè)臂上使用機(jī)械的限位開關(guān)。
圖10表示按照本發(fā)明實(shí)施例一種方法的流程圖。它表示各步驟的
順序，包括以下各步
110讀出測(cè)量位置22、 22a
111使用齒輪箱模型計(jì)算出臂的位置
113讀出臂的參考位置1
114計(jì)算伺服回路模型
116計(jì)算在測(cè)量位置和參考位置之間的差
117加入過濾
119加入權(quán)重，和產(chǎn)生位置值19和期望值18
它還表示可以配置各參數(shù)和為齒輪箱模型在112,伺服回路模型在 114，過濾器在118輸入各參數(shù)和/或在119輸入靈敏度S。
圖6表示按照?qǐng)D5本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中MBV共享計(jì)算機(jī)B 的伺服回路模型。這種解決方案減小了復(fù)雜性，但需要在計(jì)算機(jī)A(IO) 和B ( 11 )之間的實(shí)時(shí)通信。
圖7表示本發(fā)明的雙通道、3個(gè)計(jì)算機(jī)的實(shí)施例，其中第l計(jì)算機(jī) A ( 10)負(fù)責(zé)伺服控制器、第2計(jì)算機(jī)B ( 11 )提供MBV的第1實(shí)例、 和第3計(jì)算機(jī)C ( 12 )提供MBV的第2實(shí)例。在加權(quán)子程序9B之后從 第1通道的輸出是期望值18B和安全估價(jià)位置B ( 19B),該位置可以 是1B、 2B或3B或者是1B、 2B和3B的線性組合。同樣，在加權(quán)子程 序9C之后從第2通道的輸出是期望值18C和安全估價(jià)位置C (19C), 它可以是1C、 2C或3C或者可以是1C、 2C和3C的線性組合。在加權(quán) 子程序9A之后從第3通道的輸出是期望值18A和安全估價(jià)位置A (19A),它可以是1A、 2A或3A或者是1A、 2A和3A的線性組合。 同樣，在加權(quán)子程序9B之后從第2通道的輸出是期望值18B和安全估 價(jià)位置B ( 19B),它可以是1B、 2B或3B或者是1B、 2B和3B的線性 組合?？梢允褂?B、 2B和3B的其他組合。
圖8表示按照?qǐng)D7的實(shí)施例，其中2個(gè)MBV共享計(jì)算機(jī)B的伺服 回路模型。這種解決方案減小了復(fù)雜性，但需要在計(jì)算機(jī)B和C之間的 實(shí)時(shí)通信。在加權(quán)子程序9B之后從第1通道的輸出是期望值18B和安 全估價(jià)位置B ( 19B )，它可以是2B或3B或者是2B和3B的線性組合。 第2通道的輸出可以包括模型的參考值1C以便給出期望值18C和安全估價(jià)位置C(19C),它可以是1C、 2C或3C或者可以是1C、 2C和3C 的線性組合。
有按照本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)的定位開關(guān)的機(jī)器人和/或自動(dòng)化的應(yīng) 用可以應(yīng)用在汽車裝配線的各項(xiàng)操作中和應(yīng)用在汽車制造中所使用的 制造方法中?？梢允褂脵C(jī)器人或自動(dòng)化的應(yīng)用去執(zhí)行任何這樣的任務(wù) 焊接、釬焊、電釬焊、鉚接、清理鑄件、涂漆、噴漆、靜電噴漆、膠接、 在金屬處理過程中實(shí)行的各項(xiàng)操作，如連鑄、鑄造、金屬模鑄和其他材 料的生產(chǎn)方法，如塑料的注射成型、壓縮和/或反應(yīng)模制或擠壓。應(yīng)用機(jī) 器人可以執(zhí)行其他的各項(xiàng)操作，包括如折彎板、彎曲板和/或板的巻邊。 機(jī)器人的應(yīng)用可以包括許多工具，有無線通信和沒有無線通信。特別是， 可以使用機(jī)器人以按照工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)的安全方式與操作人員緊密配合 去執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)。也可以應(yīng)用本發(fā)明到1個(gè)或多個(gè)機(jī)器人，它們 的布置是提供車輛模擬裝置的應(yīng)用或娛樂的駕駛。
至少在機(jī)器人控制單元中，在PLC中，或在定位開關(guān)100中存在一 個(gè)或多個(gè)處理器(或微處理器或計(jì)算機(jī))，每個(gè)包括中央處理單元CPU 執(zhí)行按照本發(fā)明 一個(gè)或多個(gè)方面的方法的 一個(gè)或多個(gè)步驟。借助一個(gè)或 多個(gè)程序來執(zhí)行上述的步驟，各程序至少部分存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中或者由一 個(gè)或多個(gè)處理器可訪問的存儲(chǔ)器中。本發(fā)明也可運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)通用 目的的工業(yè)微處理器或計(jì)算機(jī)中而不是一個(gè)或多個(gè)特殊配合的計(jì)算機(jī) 或處理器、裝置，如FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程的門陣列)、CPLD(復(fù)雜的可 編程的邏輯裝置)、或ASIC (應(yīng)用的特殊整體的電路)。
計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)程序代碼單元或軟件代碼部分，它們使計(jì)算 機(jī)或處理器執(zhí)行使用方程式、算法、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)的數(shù)值、計(jì)算和前面描 述的其他方法，例如，關(guān)于圖10的流程圖的各種方法。部分程序可在 存儲(chǔ)在如上所述的處理器中，而且也可在ROM、 RAM、 PROM、 EPROM 或EEPROM芯片、快速存儲(chǔ)器或類似的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中。該程序部分或全 部也可在本地(或中心地)存儲(chǔ)在其他合適的計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)中或介 質(zhì)內(nèi)，如磁盤、CD-ROM或DVD盤、硬盤、磁光存儲(chǔ)器裝置、易失性 存儲(chǔ)器、快速存儲(chǔ)器，如固件、或存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器中。也可使用其他 已知的和合適的介質(zhì)，包括可刪除的存儲(chǔ)器介質(zhì)，如快速存儲(chǔ)器、硬驅(qū) 動(dòng)機(jī)等。該程序或各種程序也可部分由數(shù)據(jù)網(wǎng)供給，包括公共網(wǎng)絡(luò)如互 聯(lián)網(wǎng)，通過臨時(shí)硬線數(shù)據(jù)連接和/或通過布置在機(jī)器人或機(jī)器人控制單元的無線通信單元、由局部PLC和/或其他計(jì)算機(jī)供給。也可以部分裝設(shè)所描述的計(jì)算機(jī)程序作為分布式應(yīng)用程序能多少 同時(shí)運(yùn)行在幾個(gè)不同的計(jì)算才幾或計(jì)算才幾系統(tǒng)上。應(yīng)注意盡管上面描述了本發(fā)明示范性的各實(shí)施例，但可以對(duì)公開的 解決方案做幾種改變和修改而不會(huì)背離本發(fā)明在附屬的權(quán)利要求書中 所定義的范疇。
權(quán)利要求
1.控制多軸工業(yè)機(jī)器人或裝設(shè)機(jī)器人控制單元的機(jī)械手的一種方法，該機(jī)器人或控制單元還包括運(yùn)行伺服控制器的至少一個(gè)第1計(jì)算機(jī)(10)，和該方法包括注冊(cè)所述機(jī)器人臂的至少一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)限制，給機(jī)器人控制器(13)提供機(jī)器人位置的參考信號(hào)(1)和對(duì)所述機(jī)器人臂至少一個(gè)軸的位置進(jìn)行測(cè)量以便限制所述機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)，其特征在于通過在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)(10、11、12)中運(yùn)行定位開關(guān)(100)的模型為基礎(chǔ)的鑒別器(4)，依據(jù)所述參考信號(hào)對(duì)所述機(jī)器人臂的所述至少一個(gè)軸的位置建立數(shù)學(xué)模型和比較模型的位置(19、19A、19B、19C)和測(cè)量的位置(22、22a、22b)，提供所述至少一個(gè)所述臂的運(yùn)動(dòng)限制。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用期望值(18、 18A、 18B、 18C)提供所述至少一個(gè)軸的模型位置。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過裝設(shè)在機(jī)器人或機(jī) 器人控制單元中的第2計(jì)算機(jī)(11、 12)計(jì)算出模型位置。
4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述臂的至少一個(gè)軸裝 設(shè)成沒有硬件的定位開關(guān)或機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在定位開關(guān)的模型為基 礎(chǔ)的鑒別器(4)中運(yùn)行所述至少一個(gè)軸的伺服回路模型和至少一個(gè)齒 輪箱模型。
6. 按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于該方法還包括讀出送 給所述至少一個(gè)軸的伺服控制的參考值(1)或目標(biāo)值，讀出至少一個(gè) 軸的實(shí)際馬達(dá)位置的測(cè)量值(22、 22a、 22b)，和在模型為基礎(chǔ)的鑒別 器中建立伺服控制回路的數(shù)學(xué)模型，建立齒輪箱數(shù)學(xué)模型和計(jì)算出第1 位置(19、 19A、 19B、 19C)和第1位置的期望值(18、 18A、 18B、 18C)。
7. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于定位開關(guān)的以模型為基 礎(chǔ)的鑒別器包括加權(quán)子程序(8)。
8. 按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于由根據(jù)參考和測(cè)量位置 內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)或輸入信號(hào)改變定位開關(guān)的以模型為基礎(chǔ)的鑒別器的 加權(quán)子程序。
9. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于基于伺服控制回路操作 模式的變化改變以模型為基礎(chǔ)的鑒別器的加權(quán)子程序。
10. 纟姿照權(quán)利要求9所述的方法，該方法還包括在例如順應(yīng)性運(yùn)動(dòng)的操作模式期間改變以模型為基礎(chǔ)的鑒別器的加權(quán)子程序。
11. 按照權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括使至少一個(gè)齒輪箱 模型的轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器函數(shù)與伺服控制轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器和測(cè)量的齒輪箱位置同 步。
12. 按照權(quán)利要求1所迷的方法，其特征在于該方法還包括用在運(yùn) 行伺服控制的所述笫1計(jì)算機(jī)(10)上運(yùn)行的第1模型為基礎(chǔ)的鑒別器 計(jì)算出第l位置和期望值，和通過在第2計(jì)算機(jī)(11)上運(yùn)行的模型為 基礎(chǔ)的鑒別器的第2實(shí)例計(jì)算出第2位置和期望值。
13. 按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于該方法還包括在第2 計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的模型為基礎(chǔ)的鑒別器的第2實(shí)例的控制回路與在笫1計(jì) 算機(jī)上運(yùn)行的第l模型為基礎(chǔ)的鑒別器共享。
14. 按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于該方法包括在所述第 1計(jì)算機(jī)上運(yùn)行伺服控制，用運(yùn)行在第2計(jì)算機(jī)上第1模型為基礎(chǔ)的鑒 別器計(jì)算出第l位置和期望值，和通過運(yùn)行在第3計(jì)算機(jī)(12)上模型 為基礎(chǔ)的鑒別器的第2實(shí)例計(jì)算出第2位置和期望值。
15. 按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于該方法還包括運(yùn)行在 第2計(jì)算機(jī)上第l模型為基礎(chǔ)的鑒別器的控制回路與運(yùn)行在第3計(jì)算機(jī) 上模型為基礎(chǔ)的定位開關(guān)的第2實(shí)例共享。
16. 按照權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于比較各 期望值信號(hào)和當(dāng)至少2個(gè)期望值信號(hào)估價(jià)為正時(shí)可將該位置處理作為安 全估j介的位置(19A、 19B、 19C)。
17. 按照權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所迷的方法，其特征在于比較期 望值信號(hào)和當(dāng)至少2個(gè)期望值信號(hào)不是都正時(shí)然后產(chǎn)生指示內(nèi)部錯(cuò)誤的 信號(hào)。
18. 按照權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于當(dāng)機(jī)器 人是在停止或制動(dòng)時(shí)對(duì)安全估價(jià)位置和/或期望信號(hào)建立數(shù)學(xué)^t型。
19. 按照權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在計(jì)算 機(jī)程序的指令下執(zhí)行該方法，該程序包括計(jì)算機(jī)代碼工具和/或軟件代碼 部分使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行該方法。
20. 按照權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過按 照權(quán)利要求19的計(jì)算才幾程序4丸行該方法，該程序包含在一個(gè)或多個(gè)計(jì) 算機(jī)可讀的介質(zhì)中。
21. —種控制設(shè)置，用于控制多軸工業(yè)機(jī)器人或裝有機(jī)器人控制單 元的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，所述裝置包括至少一個(gè)用于伺服控制的第l計(jì)算機(jī)(10),所述裝置還包括機(jī)構(gòu)用于讀出實(shí)際位置值和將它與參考信號(hào)(1 ) 比較的機(jī)構(gòu)以便限制所述機(jī)器人的臂在至少一個(gè)軸上的運(yùn)動(dòng)，其特征在 于所述裝置裝有運(yùn)行模型為基礎(chǔ)的鑒別器(4)的第2(11)計(jì)算機(jī)，該 鑒別器包括機(jī)構(gòu)用于根據(jù)所述的參考信號(hào)通過伺服回路模型給所述至 少一個(gè)軸的第l位置建立數(shù)學(xué)模型，比較建模的第l位置和該至少一個(gè) 軸的測(cè)量位置，并根據(jù)建模的第l位置的作用產(chǎn)生控制信號(hào)。
22. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的鑒別器 包括機(jī)構(gòu)用于提供第l位置(19)的期望值，根據(jù)該值產(chǎn)生控制信號(hào)。
23. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述臂的至少一個(gè)軸 設(shè)置成沒有機(jī)械的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。
24. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的鑒別器 包括運(yùn)行該至少一個(gè)軸的伺服回路模型(5)和至少一個(gè)齒輪箱(6)的 模型的機(jī)構(gòu)。
25. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于伺服回路模型包括至 少一個(gè)描述延遲的參數(shù)，和齒輪箱模型包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器(48) 和至少一個(gè)齒輪箱減速比的參數(shù)。
26. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的定位開 關(guān)包括輸入目標(biāo)值給至少一個(gè)軸的伺服控制的機(jī)構(gòu)，輸入至少一個(gè)軸 實(shí)際位置的測(cè)量值的機(jī)構(gòu)，和給伺服控制回路建立數(shù)學(xué)模型的機(jī)構(gòu)，給 齒輪箱建立數(shù)學(xué)模型以便計(jì)算出第l位置和第l位置的期望值的機(jī)構(gòu)， 和根據(jù)至少 一 個(gè)軸的模型為基礎(chǔ)的鑒別器的狀態(tài)產(chǎn)生控制信號(hào)的機(jī)構(gòu)。
27. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的鑒別器 包括加權(quán)子程序才幾構(gòu)(8、 8A、 8B、 8C)。
28. 按照權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的定位開 關(guān)的加權(quán)子程序機(jī)構(gòu)裝設(shè)成從存儲(chǔ)器機(jī)構(gòu)是可讀的，用于根據(jù)輸入信號(hào) 或根據(jù)基于參考和測(cè)量位置內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)改變權(quán)重的值。
29. 按照權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于模型為基礎(chǔ)的定位開 關(guān)的加權(quán)子程序裝設(shè)成有機(jī)構(gòu)去讀指示伺服控制回路操作模式變化的 信號(hào)。
30. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括伺服控制轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器，伺服模型包括轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器函數(shù)，和使至少一個(gè)齒輪箱 與測(cè)量到的齒輪箱位置同步的機(jī)構(gòu)。
31. 按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述裝置包括運(yùn)行伺 服控制也運(yùn)行計(jì)算第l位置和期望值的第l模型為基礎(chǔ)的鑒別器的所述 第1計(jì)算機(jī)，和運(yùn)行計(jì)算第2位置和期望值的模型為基礎(chǔ)的鑒別器的第 2實(shí)例的第2計(jì)算機(jī)。
32. 按照權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于所述裝置包括裝設(shè)在 第1和第2計(jì)算機(jī)之間的通信機(jī)構(gòu)，使運(yùn)行在第2計(jì)算機(jī)上模型為基礎(chǔ) 的定位開關(guān)的第2實(shí)例的控制回路與運(yùn)行在第1計(jì)算機(jī)上第1模型為基 礎(chǔ)的定位開關(guān)共享。
33. 按照權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于所述裝置包括在第2 計(jì)算機(jī)和第3計(jì)算機(jī)之間的通信機(jī)構(gòu)，第2計(jì)算機(jī)運(yùn)行計(jì)算第1位置和 期望值的第l模型為基礎(chǔ)的鑒別器，和第3計(jì)算機(jī)運(yùn)行計(jì)算第2位置和 期望值的模型為基礎(chǔ)的鑒別器的第2實(shí)例。
34. 按照權(quán)利要求21-33中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于模型為 基礎(chǔ)的定位開關(guān)(100)包括單個(gè)主板和運(yùn)行至少一個(gè)模型為基礎(chǔ)的鑒 別器的至少2個(gè)計(jì)算機(jī)或處理器。
35. 用于多軸工業(yè)機(jī)器人或裝有機(jī)器人控制單元的機(jī)械手的一種機(jī) 器人控制系統(tǒng)(200)，機(jī)器人或控制單元還包括至少一個(gè)運(yùn)行伺服控 制器的第1計(jì)算機(jī)(10),和注冊(cè)所述機(jī)器人臂至少一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)限制 的機(jī)構(gòu)，將機(jī)器人位置的參考信號(hào)(1)提供給機(jī)器人控制器(13)的 機(jī)構(gòu)和測(cè)量所述才幾器人臂至少一個(gè)軸的位置以便限制所述才幾器人所述 至少一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)(17),其特征在于機(jī)器人或控制單元裝設(shè)成 有至少一個(gè)運(yùn)行模型為基礎(chǔ)的鑒別器(4)的第2 ( 11 )計(jì)算機(jī)，鑒別器 包括通過伺服回路模型根據(jù)所述的參考信號(hào)給至少一個(gè)臂的第一位置 建立數(shù)學(xué)模型的機(jī)構(gòu)，比較建模的第1位置與所述至少一個(gè)軸的測(cè)量位 置的機(jī)構(gòu)，和根據(jù)建模的第1位置的作用產(chǎn)生控制信號(hào)的機(jī)構(gòu)。
36. 按照權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于在定位開關(guān)(100) 中包括模型為基礎(chǔ)的鑒別器(4)。
37. 按照權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于定位開關(guān)包括優(yōu)選單 元和包括一個(gè)或多個(gè)可編程安全子程序(40)的單元。
38. 按照權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于定位開關(guān)包括在機(jī)器人控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊中。
39. 按照權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人或控制單 元裝設(shè)成有配置所述機(jī)器人所述至少一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)限制的機(jī)構(gòu)。
40. 按照權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人或控制單 元裝設(shè)成有根據(jù)所述機(jī)器人的至少一個(gè)其他軸的運(yùn)動(dòng)限制配置所述機(jī) 器人所述至少 一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)限制的^L構(gòu)。
41. 按照權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人或控制單 元裝設(shè)成有依據(jù)所述的參考信號(hào)給至少一個(gè)臂的第1位置建立數(shù)學(xué)模型 的機(jī)構(gòu)(4)和當(dāng)至少一個(gè)臂是在運(yùn)動(dòng)中或停止時(shí)比較建模的第1位置 和所述至少 一個(gè)軸的測(cè)量位置的才幾構(gòu)。
42. 包括計(jì)算機(jī)代碼工具和/或軟件代碼部分的一種計(jì)算機(jī)程序，使 計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行按照權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)的方法。
43. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它包括包含在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算可讀的介 質(zhì)中的按照權(quán)利要求42的計(jì)算機(jī)程序。
44. 使用按照權(quán)利要求21-34中任一項(xiàng)所述的裝置，在工作的地方 或娛樂的場(chǎng)所使用工業(yè)或商業(yè)安裝的多軸工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手進(jìn)行各 種操作。
45. 使用按照權(quán)利要求35-41中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)去操作工業(yè)或商 業(yè)安裝的多軸工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手以便執(zhí)行包括下列表中任 一 項(xiàng)的操 作裝配汽車的部件、涂漆、焊接、釬焊、鉚接、粘接、折疊板、彎曲 板、板巻邊、清理鑄件、切割、激光切割、噴水切割、抓握物件、操縱 物件、堆垛、拾起和放置、墊上托板、拆下托板。
全文摘要
控制多軸工業(yè)機(jī)器人或裝有機(jī)器人控制單元的機(jī)械手的一種方法，該機(jī)器人或控制單元還包括運(yùn)行伺服控制器的至少一個(gè)第1計(jì)算機(jī)(10)。對(duì)所述機(jī)器人臂的至少一個(gè)軸配置運(yùn)動(dòng)限制。將機(jī)器人位置的參考信號(hào)(1)與所述機(jī)器人臂的位置的測(cè)量值一起送給機(jī)器人控制器(13)。處理參考位置然后在鑒別器(4)中比較測(cè)量位置和處理過的參考位置以便限制所述機(jī)器人的臂的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B25J9/16GK101309783SQ200680042941
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者B·托雷森, J·布雷達(dá)爾, K·貝尼什, M·圖林, M·福爾斯, M·赫爾伯格, P·埃里克森, P·米凱厄森, S·科克, T·索爾斯 申請(qǐng)人:Abb股份有限公司