本公開總體上涉及工業(yè)機(jī)器人的移動(dòng)控制。特別地，提供了一種控制工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)的方法、以及一種包括工業(yè)機(jī)器人、離線編程系統(tǒng)和機(jī)器人控制器的機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、使用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行大型三維產(chǎn)品的增材制造是一種快速增產(chǎn)方法。這種生產(chǎn)方法可以被用于各種不同領(lǐng)域和各種不同材料，諸如塑料、混凝土和金屬。

2、us2016176115?a1公開了一種用于打印三維對(duì)象的打印系統(tǒng)。該打印系統(tǒng)包括控制單元和由控制單元控制的工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人攜帶打印單元，該打印單元具有用于根據(jù)機(jī)器人程序的對(duì)象數(shù)據(jù)在相應(yīng)坐標(biāo)處逐點(diǎn)施加打印材料的相應(yīng)部分的打印噴嘴。打印系統(tǒng)可以打印大型對(duì)象，諸如寬度為2米(m)、深度為2m、高度為2m的對(duì)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、當(dāng)使用工業(yè)機(jī)器人通過增材制造打印大型對(duì)象時(shí)，進(jìn)行打印的表面可能不是完全平坦的。如果在這種情況下基于表面平坦的假定來設(shè)計(jì)機(jī)器人程序，則打印工具與表面之間可能會(huì)發(fā)生碰撞。此外，如果打印工具與表面之間的距離不同于預(yù)期距離，則打印性能會(huì)下降。在這方面，大型對(duì)象可以是寬度至少2m、深度至少2m并且高度至少2m的對(duì)象。

2、為了使得能夠使用工業(yè)機(jī)器人在不平坦表面上進(jìn)行打印，可以使用相對(duì)于表面而定義的若干不同參考坐標(biāo)系。例如，可以為表面的相對(duì)較低區(qū)域設(shè)置第一參考坐標(biāo)系，并且為表面的相對(duì)較高區(qū)域設(shè)置第二參考坐標(biāo)系。然而，在用工業(yè)機(jī)器人打印期間在參考坐標(biāo)系之間切換是不可取的。例如，在打印大型對(duì)象時(shí)，工業(yè)機(jī)器人可能需要非常多(諸如數(shù)百萬)的目標(biāo)點(diǎn)。由于機(jī)器人控制器中的工作存儲(chǔ)器容量有限，這導(dǎo)致在打印期間需要將機(jī)器人程序動(dòng)態(tài)地加載到機(jī)器人控制器。然而，在打印期間很難在參考坐標(biāo)系之間切換，并且打印性能會(huì)因中斷而下降。此外，對(duì)于很多用戶來說，設(shè)置與表面相關(guān)的多個(gè)參考坐標(biāo)系既費(fèi)時(shí)又困難。

3、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種控制工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)的改進(jìn)方法。

4、本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)。

5、這些目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求13的機(jī)器人系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

6、本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)，即，通過基于指示表面的真實(shí)輪廓的實(shí)際參考點(diǎn)在離線編程系統(tǒng)中為工業(yè)機(jī)器人修改目標(biāo)點(diǎn)，該方法可以更高效地處理表面的特定真實(shí)形狀，并且工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)將更準(zhǔn)確。此外，這一概念高效地使得用戶能夠提供各種輸入，諸如應(yīng)當(dāng)如何修改機(jī)器人程序，并且使得能夠高效地控制工業(yè)機(jī)器人關(guān)于各種非平面表面(諸如球面)的操作。

7、根據(jù)第一方面，提供了一種控制工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)的方法，該方法包括在離線編程系統(tǒng)中為工業(yè)機(jī)器人提供多個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)；在離線編程系統(tǒng)中提供多個(gè)實(shí)際參考點(diǎn)，實(shí)際參考點(diǎn)指示表面的真實(shí)輪廓；基于實(shí)際參考點(diǎn)修改離線編程系統(tǒng)中的候選目標(biāo)點(diǎn)，以為工業(yè)機(jī)器人提供多個(gè)經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)；基于經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)為工業(yè)機(jī)器人提供目標(biāo)機(jī)器人程序；以及在機(jī)器人控制器中執(zhí)行目標(biāo)機(jī)器人程序，從而引起工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行相對(duì)于表面的移動(dòng)。

8、通過修改離線編程系統(tǒng)中的候選目標(biāo)點(diǎn)以提供經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)，目標(biāo)機(jī)器人程序?qū)⑵ヅ湔鎸?shí)物理世界，而不需要使用多個(gè)參考坐標(biāo)系。因此，在離線編程系統(tǒng)中，基于實(shí)際參考點(diǎn)來修改候選目標(biāo)點(diǎn)以提供經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)，而不是使用多個(gè)參考坐標(biāo)系來控制工業(yè)機(jī)器人。經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)而形成用于創(chuàng)建在機(jī)器人控制器中執(zhí)行的目標(biāo)機(jī)器人程序的基礎(chǔ)。根據(jù)該方法提供目標(biāo)機(jī)器人程序的這種方式也比修改已經(jīng)基于候選目標(biāo)點(diǎn)而直接生成的機(jī)器人程序更準(zhǔn)確并且計(jì)算量更小。雖然消除了使用多個(gè)參考坐標(biāo)系的需要，但該方法可以可選地使用多個(gè)參考坐標(biāo)系。

9、該方法可以用于各種增材制造過程，特別是用于制造大型對(duì)象，例如寬度至少2m、深度至少2m并且高度至少2m的對(duì)象。然而，該方法不限于增材制造過程。該方法還可以用于各種路徑跟蹤過程，諸如由工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面而執(zhí)行的焊接過程和膠合過程。

10、工業(yè)機(jī)器人可以包括相對(duì)于基座可移動(dòng)的操縱器?；梢允庆o止的，也可以不是靜止的。根據(jù)一個(gè)示例，基座被定位在可移動(dòng)傳送機(jī)上，使得基座可以線性移動(dòng)。

11、目標(biāo)機(jī)器人程序可以包括多個(gè)移動(dòng)指令，移動(dòng)指令用于工業(yè)機(jī)器人以在由機(jī)器人控制器執(zhí)行時(shí)使其沿著相鄰的經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)之間的移動(dòng)段而移動(dòng)。目標(biāo)機(jī)器人程序可以用計(jì)算機(jī)數(shù)控(cnc)編程語(yǔ)言提供，諸如用由abb使用的g代碼或rapid代碼。

12、離線編程系統(tǒng)和機(jī)器人控制器可以在功能和物理上彼此分離。離線編程系統(tǒng)是離線的，因?yàn)樗恢苯涌刂乒I(yè)機(jī)器人，而機(jī)器人控制器是在線的。然而，離線編程系統(tǒng)可以被連接到例如互聯(lián)網(wǎng)。離線編程系統(tǒng)可以包括用于機(jī)器人編程和機(jī)器人仿真的軟件。該軟件還可以包括工業(yè)機(jī)器人和可選的表面的虛擬副本。

13、候選目標(biāo)點(diǎn)的修改可以基于指示候選目標(biāo)點(diǎn)的修改的類型的用戶修改輸入來附加地進(jìn)行。這使得用戶能夠在給定表面的真實(shí)輪廓的情況下，至少部分地確定如何執(zhí)行工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)。

14、實(shí)際參考點(diǎn)的提供可以包括提供多個(gè)候選參考點(diǎn)；以及基于候選參考點(diǎn)確定實(shí)際參考點(diǎn)。例如，可以為每個(gè)候選參考點(diǎn)確定一個(gè)實(shí)際參考點(diǎn)。

15、候選目標(biāo)點(diǎn)可以基于候選參考點(diǎn)來提供。

16、該方法還可以包括在離線編程系統(tǒng)中為與候選目標(biāo)點(diǎn)中的一個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的工業(yè)機(jī)器人的端部執(zhí)行器提供候選取向；在離線編程系統(tǒng)中基于實(shí)際參考點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)際參考點(diǎn)來修改候選取向，以為端部執(zhí)行器提供與候選取向不同的經(jīng)修改的取向；以及將經(jīng)修改的取向與關(guān)聯(lián)于一個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；其中目標(biāo)機(jī)器人程序基于經(jīng)修改的取向附加地被提供。該變體的方法能夠在生成目標(biāo)機(jī)器人程序之前高效地修改端部執(zhí)行器的取向。端部執(zhí)行器取向的這種修改方式比在已經(jīng)生成的機(jī)器人程序中修改端部執(zhí)行器取向更高效。

17、端部執(zhí)行器可以由工業(yè)機(jī)器人的操縱器攜帶。端部執(zhí)行器例如可以是打印工具、焊接工具或激光工具。端部執(zhí)行器可以用于沉積、接合或固化材料以形成對(duì)象。材料例如可以是塑料、混凝土或金屬。端部執(zhí)行器可以例如提供熱源，諸如激光或電子束，以加熱粉末床中的粉末，使其固結(jié)以形成對(duì)象。備選地，打印工具可以逐層沉積材料，諸如塑料或混凝土。

18、端部執(zhí)行器可以以各種不同取向被定位在單個(gè)位置。相反，端部執(zhí)行器可以在各種不同位置以單個(gè)取向定向。端部執(zhí)行器的位置和取向的組合可以稱為姿勢(shì)。

19、該方法可以包括：對(duì)于每個(gè)候選參考點(diǎn)，控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)以測(cè)量與候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的表面的位置；以及基于候選參考點(diǎn)和所測(cè)量的位置來確定實(shí)際參考點(diǎn)。因此，相同工業(yè)機(jī)器人既可以用于測(cè)量表面上的位置，也可以用于執(zhí)行目標(biāo)機(jī)器人程序。

20、該方法可以包括：在離線編程系統(tǒng)中提供候選參考點(diǎn)；基于候選參考點(diǎn)為工業(yè)機(jī)器人提供測(cè)量機(jī)器人程序；以及在機(jī)器人控制器中執(zhí)行測(cè)量機(jī)器人程序，從而引起工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)以測(cè)量與候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

21、為此，可以在離線編程系統(tǒng)中提供多個(gè)測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)，其中每個(gè)測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)與唯一候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。例如，每個(gè)測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)可以偏離相關(guān)候選參考點(diǎn)的默認(rèn)距離。測(cè)量機(jī)器人程序可以基于測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)來生成，并且然后由機(jī)器人控制器執(zhí)行。

22、測(cè)量機(jī)器人程序可以包括多個(gè)移動(dòng)指令，移動(dòng)指令用于工業(yè)機(jī)器人在由機(jī)器人控制器執(zhí)行時(shí)使其沿著相鄰測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)之間的移動(dòng)段而移動(dòng)。測(cè)量機(jī)器人程序可以用計(jì)算機(jī)數(shù)控(cnc)編程語(yǔ)言(諸如abb使用的rapid代碼)來提供。

23、該方法還可以包括基于用戶測(cè)量輸入在多個(gè)不同測(cè)量方法中選擇與候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的表面的位置的測(cè)量方法；以及基于所選擇的測(cè)量方法來控制工業(yè)機(jī)器人測(cè)量與候選相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

24、不同測(cè)量方法可以包括要由工業(yè)機(jī)器人攜帶的不同類型的位置傳感器的使用。

25、目標(biāo)機(jī)器人程序可以是用于控制工業(yè)機(jī)器人在表面上執(zhí)行增材制造的增材制造機(jī)器人程序。

26、工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)可以跨越至少2米。

27、工業(yè)機(jī)器人可以包括至少六個(gè)軸線。

28、根據(jù)第二方面，提供了一種機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)包括：工業(yè)機(jī)器人；離線編程系統(tǒng)；以及機(jī)器人控制器；其中離線編程系統(tǒng)包括至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備和其上存儲(chǔ)有至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)器，該至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行以下步驟：為工業(yè)機(jī)器人提供多個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)；提供多個(gè)實(shí)際參考點(diǎn)，實(shí)際參考點(diǎn)指示表面的真實(shí)輪廓；基于實(shí)際參考點(diǎn)修改候選目標(biāo)點(diǎn)，以為工業(yè)機(jī)器人提供多個(gè)經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)；基于經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)為工業(yè)機(jī)器人提供目標(biāo)機(jī)器人程序；并且其中機(jī)器人控制器包括至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備和其上存儲(chǔ)有至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)程序的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)器，該至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行以下步驟：執(zhí)行目標(biāo)機(jī)器人程序，從而引起工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行相對(duì)于表面的移動(dòng)。

29、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序或至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)程序還可以包括程序代碼，該程序代碼在分別由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備或至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起執(zhí)行本文中描述的各種步驟或命令其執(zhí)行。

30、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起候選目標(biāo)點(diǎn)基于用戶修改輸入而附加地被修改，以提供經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)，用戶修改輸入指示基于實(shí)際參考點(diǎn)的候選目標(biāo)點(diǎn)的修改的類型。

31、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起提供多個(gè)候選參考點(diǎn)；以及基于候選參考點(diǎn)確定實(shí)際參考點(diǎn)。

32、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起基于候選參考點(diǎn)來提供候選目標(biāo)點(diǎn)。

33、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起：為與候選目標(biāo)點(diǎn)中的一個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的工業(yè)機(jī)器人的端部執(zhí)行器提供候選取向；基于實(shí)際參考點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)際參考點(diǎn)來修改候選取向，以為端部執(zhí)行器提供與候選取向不同的經(jīng)修改的取向；以及將經(jīng)修改的取向與關(guān)聯(lián)于一個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)修改的目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；其中目標(biāo)機(jī)器人程序基于經(jīng)修改的取向附加地被提供。

34、至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)以測(cè)量與候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的表面的位置。在這種情況下，至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起基于候選參考點(diǎn)和所測(cè)量的位置來確定實(shí)際參考點(diǎn)。

35、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起：提供候選參考點(diǎn)；以及基于候選參考點(diǎn)為工業(yè)機(jī)器人提供測(cè)量機(jī)器人程序。在這種情況下，至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起在機(jī)器人控制器中執(zhí)行測(cè)量機(jī)器人程序，從而引起工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)以測(cè)量與候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

36、至少一個(gè)第一計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起基于用戶測(cè)量輸入在多個(gè)不同測(cè)量方法中選擇與候選參考點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的表面的位置的測(cè)量方法。在這種情況下，至少一個(gè)第二計(jì)算機(jī)程序可以包括程序代碼，該程序代碼在由至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)引起基于所選擇的測(cè)量方法來控制工業(yè)機(jī)器人測(cè)量與候選相關(guān)聯(lián)的表面的位置。

37、不同測(cè)量方法可以包括要由工業(yè)機(jī)器人攜帶的不同類型的位置傳感器的使用。因此，機(jī)器人系統(tǒng)還可以包括多個(gè)不同類型的位置傳感器，每個(gè)位置傳感器被配置為由工業(yè)機(jī)器人同時(shí)或一次一個(gè)地?cái)y帶。一個(gè)或多個(gè)位置傳感器可以由操縱器與端部執(zhí)行器同時(shí)攜帶，也可以不同時(shí)攜帶。

38、同樣在第二方面，目標(biāo)機(jī)器人程序可以是用于控制工業(yè)機(jī)器人在表面上執(zhí)行增材制造的增材制造機(jī)器人程序。

39、同樣在第二方面，工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于表面的移動(dòng)可以跨越至少2米。

40、同樣在第二方面，工業(yè)機(jī)器人可以包括至少六個(gè)軸線。工業(yè)機(jī)器人例如可以包括具有六個(gè)或七個(gè)關(guān)節(jié)、和六個(gè)或七個(gè)連桿的操縱器，諸如串行操縱器或并行操縱器。

41、根據(jù)第一方面的方法可以使用根據(jù)第二方面的任何類型的機(jī)器人系統(tǒng)。