BRPI0811741B1

BRPI0811741B1 - Robô e respectivos sistema e método de controle

Info

Publication number: BRPI0811741B1
Application number: BRPI0811741-1A
Authority: BR
Inventors: Jens Häcker; Björn Schoell; Alexander Meissner
Original assignee: Dürr Systems GmbH
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2019-09-17
Also published as: WO2008141730A1; CN101678551B; RU2009148022A; US8527092B2; EP2146825A1; RU2487796C2; US20100198405A1; KR20100023846A; CN101678551A; DE502008002561D1; KR101548945B1; MX341554B; MX2009012527A; BRPI0811741A2; ES2360912T3; EP2146825B1; DE102007024143A1; ATE497865T1

Abstract

robô e respectivo sistema e método de controle a invenção relaciona-se com um método de controle de robô de pintura, que compreende as seguintes etapas: (a) é ajustado um trajeto de robô usando vários pontos de trajeto que devem ser atravessados por um ponto de referência do robô e são definidos, cada um, por coordenadas espaciais; (b) são convertidas as coordenadas espaciais dos pontos de trajeto individuais nas correspondentes coordenadas de eixos de acordo com a cinemática de robô inversa, reproduzindo as referidas coordenadas de eixos a posição dos eixos de robô individuais nos respectivos pontos de trajeto; (c) são disparados os reguladores relacionados com eixos para os eixos de robô individuais de acordo com as coordenadas de eixos convertidas; (d) são disparados motores de acionamento relacionados com eixos nos eixos de robô individuais por meio dos reguladores relacionados com eixos associados; (e) são calculados os valores de trajeto corretivos para os pontos de trajeto individuais de acordo com um modelo de robô dinâmico, levando em conta os citados valores de trajeto corretivos a elasticidade e/ou fricção e/ou inércia do robô; (f) são calculadas as coordenadas de eixos corrigidas para os pontos de trajeto individuais a partir das coordenadas de eixos não corrigidas dos pontos de trajeto individuais e os valores de trajeto corretivos; (g) são disparados os reguladores relacionados com eixos usando as coordenadas de eixos corrigidas.

Description

“ROBÔ E RESPECTIVOS SISTEMA E MÉTODO DE CONTROLE” RELATÓRIO DESCRITIVO [0001] A invenção relaciona-se com um método de controle de robô multiaxial, em particular de robô de pintura, de acordo com a Reivindicação principal.

[0002] DE 103 42 471 Al revela que um sistema de controle de robô para um robô de pintura multiaxial, que desloca um Ponto de Centro de Ferramenta (TCP) ao longo de um trajeto de robô predeterminado. Este sistema conhecido de controle de robô pode ter em conta e compensar elasticidades mecânicas dos eixos de robô individuais, a fim de melhorar a exatidão do posicionamento do robô de pintura. Nesta instância, os eixos de robô individuais do robô de pintura são acionados em cada caso por uma controladora de eixo, sendo a elasticidade mecânica do robô de pintura levada em conta na medida em que o desvio da controladora de eixo de um eixo de robô relativamente flexível atua, no contexto do acoplamento axial de sobreposição, sobre uma controladora de eixo de um eixo relativamente rígido.

[0003] Este sistema conhecido de controle de robô tem-se já provado ser vantajoso, mas, é desejável, em particular no caso de movimentos de robô altamente dinâmicos, tomar melhor ainda em conta as elasticidades mecânicas do robô de pintura e proporcionar compensação ainda melhor, a fim de aumentar a exatidão do posicionamento.

[0004] Um sistema de controle de robô é conhecido a partir de US 2004/0093119 Al que corrige erros de posicionamento relacionados com a fricção do robô no caso da regulação de acionamento nos eixos de robô individuais, não sendo, porém, modificado o trajeto de robô

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2/17 predeterminado. A exatidão do posicionamento do robô não é, portanto, aperfeiçoada a um grau suficiente por este sistema de controle de robô, sendo isto particularmente verdadeiro no caso de operação altamente dinâmica do robô.

[0005] Deve também ser feita referência no que se relaciona à técnica anterior de 10 2004 056 861 Al; “Proceedings ofthe 2005 IEEE Conference on Control Algorithrns”, 28-31 de agosto de 2000, pp. 11701175; “Proceedings of IFAC Symposium on Robot Control?, 19-21 de setembro de 1994, pp. 485-490; DE 698 29 559 T2; DE 10 2004 008 406 Al; “Proceedings of the 1992 IEEE Conference on Robotícs and Automation”, maio de 1992, pp. 1429-1435; “IEEE Transactions on Control Systems Technology”, Vol. 12, N° 6, novembro de 2004, pp. 904919 e EP 1 173 801 Bl. Todavia, nesta técnica anterior, também a exatidão de posicionamento do robô é insatisfatória.

[0006] O objetivo da invenção é, portanto, indicar um método de controle para um robô multiaxial que compense tanto quanto possível as elasticidades do robô, a fim de melhorar a exatidão do posicionamento do robô.

[0007] Este objetivo é alcançado por um método de controle de acordo com a invenção conforme reivindicada na Reivindicação principal.

[0008] A invenção compreende o ensinamento técnico geral de calcular o valor da correção de trajeto, quando se controla um robô multiaxial ao longo de um trajeto de robô predeterminado, valores esses que têm em consideração a elasticidade, a fricção e/ou a inércia do robô, de tal maneira que a atuação do robô com um trajeto de robô conseqüentemente corrigido compensa os erros de posicionamento dinâmico (por exemplo, excedentes, deformação elástica dos eixos de

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3/17 robô).

[0009] No contexto do método de controle de acordo com a invenção, é predeterminado um trajeto de robô para um ponto de referência do robô, tal como, por exemplo, o “Ponto de Centro de Ferramenta (TCP)”, por uma pluralidade de pontos de trajeto que são planejados ser percorridos pelo ponto de referência. Os pontos de trajeto individuais sobre o trajeto de robô são aqui de preferência definidos por coordenadas espaciais que definem a posição dos pontos de trajeto individuais nas três direções espaciais. Por exemplo, um conjunto de coordenadas ou um vetor de posição com três coordenadas pode ser predeterminado para cada ponto de trajeto, indicando estes a posição do ponto de trajeto respectivo num sistema tridimensional de coordenadas cartesianas.

[00010] As coordenadas espaciais dos pontos de trajeto individuais do trajeto de robô predeterminado são, então, convertidas para os propósitos do método de controle de acordo com a invenção da maneira convencional segundo a cinemática de robô inversa, em coordenadas de eixo correspondentes, representando as coordenadas de eixo a posição dos eixos de robô individuais nos pontos de trajeto respectivos. A conversão das coordenadas espaciais em coordenadas de eixo correspondentes de acordo com a cinemática de robô inversa é conhecida de per si a partir da técnica anterior e, portanto, não têm de ser mais bem descritas. As coordenadas de eixo convertidas dos pontos de trajeto individuais assumem, então, de preferência, a forma de um vetor de posição num sistema de coordenadas de eixos.

[00011] As coordenadas de eixo convertidas dos pontos de trajeto individuais servem, então, para acionar controladoras relacionadas com eixos para os eixos de robô individuais, o que é igualmente conhecido de per se a partir da técnica anterior, tal como, por exemplo, a partir do

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Pedido de Patente DE 103 42 471 Al acima citado, de tal forma que o conteúdo deste Pedido de Patente deve ser incluído no presente, descrito na sua totalidade.

[00012] As controladoras relacionadas com eixos para os eixos de robô individuais acionam, então, os motores de acionamento nos eixos de robô individuais de tal modo que o ponto de referência (por exemplo, o Ponto de Centro de Ferramenta) atravessa sucessivamente os pontos de trajeto individuais do trajeto de robô predeterminado.

[00013] Além das etapas acima descritas do método convencional, de acordo com a invenção, são calculados os valores de correção de trajeto para os pontos de trajeto individuais no trajeto de robô de acordo com um modelo de robô dinâmico, tendo em conta os valores de correção de trajeto a elasticidade, a fricção e/ou a inércia do robô e permitindo, deste modo, a compensação de erros de posicionamento dinâmicos.

[00014] Os valores de correção de trajeto servem, então, para o cálculo de coordenadas de eixo corrigidas para os pontos de trajeto individuais do trajeto de robô predeterminado. De preferência, para o cálculo das coordenadas de eixo corrigidas, os valores de correção de trajeto são simplesmente adicionados às coordenadas de eixo não corrigidas dos pontos de trajeto respectivos, de tal modo que os valores de correção de trajeto formem um desvio.

[00015] Finalmente, as controladoras individuais relacionadas com eixos são, então, acionadas com as coordenadas de eixo corrigidas, sendo, assim, compensados os erros de posicionamento dinâmico.

[00016] Numa modalidade exemplificativa preferida da invenção, é proporcionado um modelo de robô dinâmico para calcular as forças e torques “internos” para as massas deslocadas do robô, cálculo esse que

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5/17 tem lugar de preferência em tempo real (“online”) de acordo com um modelo de corpo rígido.

[00017] Neste caso, o método de controle de acordo com a invenção proporciona, de preferência, valores de torque internos a serem calculados a partir das coordenadas de eixo não corrigidas dos pontos de trajeto individuais de acordo com o modelo de robô dinâmico, representando os valores de torque interno o torque interno dos motores de acionamento e dos eixos de robô associados. Por exemplo, os valores de torque interno calculados deste modo podem ter em conta um componente de fricção estática, um componente de fricção viscosa e/ou a inércia de massa do trem de acionamento dos eixos de robô individuais, conforme serão descritos em detalhe abaixo.

[00018] Nesta modalidade exemplificativa da invenção, os valores de correção de trajeto são, então, de preferência, calculados a partir dos torques internos e os torques externos conhecidos, sendo a elasticidade dos eixos de robô individuais, de preferência, tida em conta em relação aos eixos de robô individuais no caso mais simples como molas de torção elásticas de ordem zero. Os valores de correção de trajeto são, então, obtidos, de acordo com uma interrelação linear, a partir de uma constante de mola de torção predeterminada e os torques totais como a soma dos torques internos e os torques externos.

[00019] Para os propósitos da invenção, os valores de torque interno podem incluir um termo de fricção estática Mj-_nc,_stal, que representa a fricção independente da velocidade que atua na direção de rotação do motor de acionamento respectivo e pode ser calculada, por exemplo, a partir do sinal das coordenadas de eixo não corrigidas dos pontos de trajeto e uma constante de fricção estática predeterminada. O termo de fricção estática Mj-_nc,_stal pode ser aqui calculado de acordo com a fórmula

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6/17 seguinte da constante de fricção estática e as coordenadas de eixo não corrigidas q_i} indicando o índice i o respectivo eixo de robô:

Wfzia,stdt, i ~ Ei sgn (gj) .

[00020] Além disso, os valores de torque interno calculados no contexto do modelo de robô dinâmico compreendem, de preferência, um termo de fricção dinâmica Mj-_ncdyn, sendo este um termo linear que atua proporcionalmente à velocidade rotacional do respectivo motor de acionamento. Por exemplo, o termo de fricção dinâmica pode ser calculado de acordo com a fórmula seguinte a partir de uma constante de fricção dinâmica f™ e a primeira derivada temporal das coordenadas de eixo não corrigidas dos pontos de trajeto:

[00021] Finalmente, os valores de torque interno calculados no contexto do modelo de robô dinâmico compreendem também, de preferência, um termo de inércia M_inert que representa a inércia mecânica do trem de acionamento do eixo de robô respectivo e é proporcional à aceleração angular do respectivo motor de acionamento. O termo de inércia M_inerl pode aqui ser calculado a partir da segunda derivada temporal das coordenadas de eixo não corrigidas dos pontos de trajeto e uma constante inércia J_fde acordo com a fórmula seguinte:

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7/17 [00022] Numa modalidade exemplificativa preferida da invenção, a dependência da temperatura dos termos de fricção acima mencionados é levada em conta. Para esta finalidade, no contexto do método de controle de acordo com a invenção, é medida a temperatura ambiente, sendo os parâmetros de modelo (por exemplo, a constante de fricção estática, a constante de fricção dinâmica e a constante de inércia), então, lidos a partir de uma memória de parâmetro como função da temperatura medida. Os valores de correção de trajeto são, então, calculados com os parâmetros do modelo lidos do modelo de robô dinâmico, isto é, tendo em conta a temperatura corrente. Este ajuste de temperatura dos parâmetros de modelo do modelo de robô dinâmico oferece a vantagem de que dependências de temperatura do comportamento mecânico do robô podem ser tidas em conta no contexto do método de controle de acordo com a invenção.

[00023] Os parâmetros “internos” f^sia, e são, de preferência, determinados experimentalmente para cada eixo por um programa de acionamento especial para o robô e um método de otimização. Durante este acionamento, os torques de motor que surgem são lidos a partir dos acionamentos e os torques de motor que resultam puramente a partir das massas do robô são simultaneamente calculados. Os parâmetros internos são calculados a partir da diferença de torques resultante em cada caso usando um “método dos mínimos quadrados”. O conjunto de parâmetros determinados solicita a temperatura corrente do motor/trem de engrenagem do eixo respectivo. A temperatura operacional do robô é subdividida em etapas discretas. O robô é gradualmente aquecido sendo acionado. Uma vez que em cada caso o próximo nível de temperatura tenha sido alcançado, é realizado o método de identificação acima mencionado para determinar os parâmetros , f_t e e a temperatura associada é simultaneamente

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8/17 armazenada. Deste modo, é obtido o conjunto associado de parâmetros para cada eixo para cada etapa de temperatura. Em operação subseqüente, o valor da temperatura corrente é lido ciclicamente para cada eixo e, então, o conjunto associado de parâmetros é posto online.

[00024] Depois do cálculo acima descrito dos valores de torque interno de acordo com o modelo de robô dinâmico, os valores de correção de trajeto são, então, calculados, como já mencionado acima, a partir dos valores de torque interno e os valores de torque externo conhecidos, em que este cálculo pode ter lugar no caso mais simples de acordo com uma interrelação simples entre o torque e o ângulo de rotação, se, em cada caso, uma mola de torção elástica de ordem zero for tomada como o modelo subjacente para os eixos de robô individuais. De preferência, porém, os valores de correção de trajeto são calculados a partir dos valores de torque interno por meio de um elemento P, de um elemento PT1 e/ou de um elemento PT2, o que permite modelagem ótima.

[00025] Na modalidade exemplificativa preferida da invenção, as coordenadas dos eixos, corrigidas com os valores de correção de trajeto, dos pontos de trajeto individuais são filtradas antes da atuação da controladora relacionada com o eixo, a fim de tornar uniformes as coordenadas dos eixos. Durante esta filtragem, pode ser formada uma média ou uma média ponderada, por exemplo. Além disso, a filtragem pode ser realizada por um filtro de fase principal ou por um filtro FIR (FIR: Finite Impulse Response - Resposta de Impulsos Finitos). Outros tipos de filtros possíveis para filtrar as coordenadas de eixo corrigidas antes da atuação das controladoras relacionadas com os eixos são filtros de bandas de passagem ou filtros de passagem baixa.

[00026] Além disso, deve ser mencionado que a invenção não fica restrita ao método de controle acima descrito, mas em vez disso, a

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9/17 partir de um ponto de vista de hardware, compreende também um sistema de controle de robô que é apropriado para executar este método de controle e é ajustado de acordo.

[00027] Finalmente, a invenção compreende também um robô multiaxial, em particular um robô de pintura, que é acionado por esse sistema de controle de robô de acordo com o método de controle segundo a invenção.

[00028] Outros desenvolvimentos adicionais da invenção são identificados nas Reivindicações dependentes ou são explicados em maior detalhe abaixo com referência às Figuras em conjunto com a descrição das modalidades exemplificativas preferidas da invenção. Nos desenhos:

a Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de controle de robô de acordo com a invenção para atuação de um robô de pintura multiaxial, as Figuras 2A e 2B mostram o método de controle de acordo com a invenção na forma de um fluxograma, a Figura 3 mostra a unidade aritmética do sistema de controle de robô da Figura 1 para calcular os valores de correção de trajeto dos valores de torque interno, a Figura 4 mostra um diagrama para calcular a fricção interna como função da derivada temporal das coordenadas dos eixos, a Figura 5 é uma representação esquemática para determinar os parâmetros de modelo do modelo de robô dinâmico no contexto de um processo de calibração, a Figura 6 mostra uma modificação da representação da

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Figura 5, em que os parâmetros de modelo são calculados de um modo diferente e a Figura 7 mostra uma modificação da representação da Figura 5, em que um eixo de robô é freado a uma paralisação para determinar os parâmetros de modelo do modelo de robô dinâmico.

[00029] O desenho na Figura 1 mostra um diagrama simplificado, esquemático de um sistema de controle de robô de acordo com a invenção para atuação de um robô de pintura multiaxial.

[00030] Aqui os eixos de robô individuais são acionados por motores de acionamento 1, como é conhecido de per si a partir do Pedido de Patente DE 103 42 471 Al acima citado.

[00031] Os motores de acionamento 1 nos eixos de robô individuais são aqui movidos com um valor corrente predeterminado I em cada caso por uma controladora de eixo 2 para os eixos de robô individuais, indicando os valores sublinhados aqui e em seguida em cada caso vetores que contêm em cada caso um componente para os eixos de robô individuais.

[00032] Além disso, o sistema de controle de robô de acordo com a invenção compreende um interpolador de trajeto 3, que recebe como variável de entrada um trajeto de robô predeterminado por uma pluralidade de pontos de trajeto, sendo os pontos de trajeto individuais planejados de forma a serem atravessados pelo Ponto de Centro de Ferramenta (TCP) do robô de pintura e sendo em cada caso definidos por um vetor de posição tridimensional, representando os componentes individuais do vetor de posição as coordenadas espaciais dos pontos de trajeto num sistema tridimensional de coordenadas cartesianas.

[00033] O interpolador de trajeto 3 converte, então, as coordenadas

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11/17 espaciais dos pontos de trajeto individuais do trajeto de robô predeterminado de acordo com a cinemática de robô inversa em coordenadas de eixos, que representam a posição dos eixos de robô individuais do robô de pintura nos respectivos pontos de trajeto do trajeto de robô predeterminado. O interpolador de trajeto dá saída, deste modo, a um vetor de posição multidimensional Θ, correspondendo o número de dimensões do vetor de posição Θ ao número de eixos do robô, de tal modo que os componentes individuais do vetor de posição Θ representam as posições dos eixos de robô individuais do robô de pintura nos respectivos pontos de trajeto.

[00034] O vetor de posição Θ é, então, fornecido para uma unidade aritmética 4, que calcula a primeira derivada temporal dO/dt e a segunda derivada temporal d(f /dt² do vetor de posição Θ, isto é, a velocidade e a aceleração no sistema de coordenadas de eixos.

[00035] Além disso, o sistema de controle de robô compreende um modelo de robô dinâmico 5 implementado em software, que calcula a partir do vetor de posição relacionado com o eixo Θ, a primeira derivada temporal άθ/dt e a segunda derivada temporal dQ²/dt² do vetor de posição Θ um vetor de torque M, que consiste na soma do torque externo M_EXT e o torque interno M_/N7<, tendo o torque interno M_//vr em consideração a fricção e a inércia nos eixos de robô individuais e sendo calculado de acordo com a fórmula seguinte:

m_ínnenj = C M ¢, [00036] O vetor de torque M = M_INr + M_EXT é, então, fornecido para uma unidade aritmética 6, que calcula a partir do vetor de torque M um vetor de correção de trajeto ΔΘ, que é, então, usado para correção de

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12/17 trajeto, como será descrito em detalhe abaixo. O vetor de correção de trajeto ΔΘ é aqui calculado a partir do vetor de torque M de acordo com a fórmula seguinte:

[00037] O vetor de posição não corrigida Θ é, então, fornecido, em conjunto com o vetor de correção de trajeto ΔΘ, para um somador 7, que calcula um vetor de posição corrigida 0_CORR, compensando o vetor de posição corrigida 0_CORR desvios de trajeto dinâmicos no sistema de controle de robô.

[00038] O vetor de posição corrigida 0_CORR é, então, fornecido para um filtro 8, que filtra o vetor de posição 0_CORR> a fim de tornar uniforme o vetor de posição 0_CORR. O filtro 8 dá saída, deste modo, a um vetor de posição tornado uniforme 0*_CORR, sendo os componentes individuais do vetor de posição corrigidos e tornados uniformes 0*_CORR fornecidos para as controladoras de eixos individuais 2 para os eixos de robô individuais.

[00039] O fluxograma nas Figuras 2A e 2B esclarece o método operacional do sistema de controle do robô acima descrito.

[00040] Num primeiro passo Sl, uma curva de trajeto de uma pluralidade de pontos de trajeto é predeterminada para o interpolador de trajeto 3, cujos pontos de trajeto são planejados serem sucessivamente percorridos pelo Ponto de Centro de Ferramenta (TCP) do robô de pintura, sendo os pontos de trajeto individuais da curva de trajeto predeterminado definidos por coordenadas espaciais cartesianas.

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13/17 [00041] As coordenadas espaciais dos pontos de trajeto individuais são, então, convertidas pelo interpolador de trajeto 3 numa etapa S2 nas coordenadas de eixo correspondentes Θ, representando as coordenadas de eixos a posição dos eixos de robô individuais nos respectivos pontos de trajeto.

[00042] Numa etapa adicional S3, a unidade aritmética 4 calcula, então, a primeira derivada temporal dO/dt e a segunda derivada temporal d(f /dt² do vetor de posição Θ nas coordenadas de eixos.

[00043] Além disso, numa etapa S4, é medida a temperatura ambiente T, visto que o modelo de robô dinâmico 5 é dependente da temperatura, como será descrito em detalhe abaixo.

[00044]

Na etapa S5, os parâmetros de modelo do modelo de robô dinâmico 5 são então lidos a partir de uma memória de parâmetro como função da temperatura ambiente previamente medida T, sendo os parâmetros de modelo uma constante de fricção estática ^^sto, uma constante de fricção dinâmica fj^ e uma constante de inércia [00045] Numa etapa S6, o torque total M é, então, calculado no modelo de robô dinâmico 5 como a soma do torque interno M_INr e o torque externo Μ_ΕΧΊ, a fim de ter em conta a fricção e a inércia do robô.

[00046] Na etapa S7, o torque total M calculado de acordo com o modelo de robô dinâmico é, então, convertido, de acordo com a elasticidade dos eixos de robô nos valores correspondentes de correção de trajeto ΔΘ para os pontos de trajeto individuais nas coordenadas de eixos.

[00047] Na etapa S8, as coordenadas de eixo corrigidas dos pontos de trajeto individuais são, então, calculadas, na medida em que o somador 7 adiciona os valores de correção de trajeto ΔΘ às coordenadas

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14/17 de eixo não corrigidas Θ.

[00048] Além disso, na etapa S9, as coordenadas de eixo corrigidas são filtradas pelo filtro 8 para propósitos de uniformização.

[00049] Além disso, na etapa SIO, as controladoras de eixos individuais 2 são acionadas com as coordenadas de eixos corrigidas e filtradas 9*_CORR.

[00050] Finalmente, na etapa Sll, a regulação dos motores de acionamento individual 1 nos eixos individuais é efetuada pelas controladoras de eixos 2.

[00051] A Figura 3 mostra uma modalidade exemplificativa da unidade aritmética 6 da Figura 1, que calcula o vetor de correção de trajeto ΔΘ do vetor de torque M. Nesta modalidade exemplificativa, a unidade aritmética 6 consiste num elemento P 9, um elemento PT1 10, um elemento PT2 11 e um somador 12, recebendo o elemento P 9, o elemento PT1 10 e o elemento PT2 11o vetor de torque M sobre o lado de entrada e sendo conectado no lado de saída ao somador 12, que adiciona os sinais de saída do elemento P 9, do elemento PT1 10 e do elemento PT2 11, a fim de calcular o vetor de correção de trajeto ΔΘ.

[00052] O elemento P é conhecido de per si a partir da técnica anterior. O elemento P9 tem, deste modo, uma característica de transmissão proporcional.

[00053] O elemento PT1 10 é igualmente conhecido de per si a partir da técnica anterior e tem uma característica de transmissão proporcional com retardo de primeira ordem.

[00054] Finalmente, o elemento PT2 11 também é conhecido de per si a partir da técnica anterior e tem uma característica de transmissão proporcional com retardo de segunda ordem.

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15/17 [00055] Os componentes individuais Δθί do vetor de correção de trajeto ΔΘ são, deste modo, calculados pela unidade aritmética 6 de acordo com a seguinte função de transmissão:

[00056] A Figura 4 mostra um diagrama para calcular o torque interno Mfri como função da primeira derivada temporal das coordenadas de eixos. Ê evidente a partir disso que o torque de fricção M/ή é tratado separadamente numa zona morta em torno do ponto zero, por interpolação linear dos valores do torque de fricção Mfrtc entre o começo e o final da zona morta.

[00057] A Figura 5 mostra uma representação simplificada de cálculo dos parâmetros de modelo acima mencionados do modelo de robô dinâmico. A Figura mostra, por via de exemplo, apenas um eixo de robô único 13 com um efetuador terminal 14 e uma conexão de engrenagem 15.

[00058] A conexão de engrenagem 15 pode ser excitada de modo transiente, periódica ou estocasticamente via uma unidade de excitação 16 por meio de um motor de acionamento.

[00059] A deflexão é, então, medida no efetuador terminal 14 por uma unidade de medição 17 e remeteu para uma unidade de avaliação

18, sujeitando a unidade de avaliação 18 a deflexão medida do efetuador terminal a análise de Fourier ou análise de correlação, a fim de calcular a característica de transmissão mecânica do eixo de robô

13.

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16/17 [00060] A representação na Figura 6 combina largamente a representação na Figura 5, de tal modo que é feita referência à descrição relativa à Figura 5 para evitar repetição.

[00061] Uma característica particular desta modalidade exemplificativa consiste no fato de que a unidade de medição 17 é conectada sobre o lado de saída a uma unidade de avaliação 19, que compara a deflexão medida com um critério de qualidade e ajusta em consequência a afirmação de correção numa unidade de correção 20. A unidade de correção 20 é, por sua vez, conectada a uma unidade de cálculo 21, que influencia o critério de qualidade na unidade de avaliação 19.

[00062] Finalmente, a Figura 7 mostra uma modificação da Figura 5 em que o efetuador terminal 14 foi freado para uma paralisação. A unidade de excitação 16 aqui gira o motor de acionamento passo a passo para diante e, ao fazê-lo, mede o torque no motor de acionamento, a fim de calcular a constante de mola do eixo 13 a partir disso.

[00063] A invenção não fica limitada às modalidades exemplificativas preferidas acima descritas. Ao invés, são possíveis muitas variantes e modificações, que fazem uso do conceito da invenção e, deste modo, caem dentro do escopo de proteção.

Lista dos Números de Referência:

Motores de acionamento

Controladora de eixo

Interpolador de trajeto

Unidade aritmética

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Modelo de robô

Unidade aritmética

Somador

Filtro

Elemento P

Elemento PT1

Elemento PT2

Somador

Eixo de robô

Efetuador terminal

Conexão de engrenagem

Unidade de excitação

Unidade de medição

Unidade de avaliação

Unidade de assistência

Unidade de correção

Modelo de cálculo

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Claims

1. Método de Controle de Robô Multiaxial, em particular de robô de pintura, tendo as etapas seguintes:

a) predeterminação (Sl) de um trajeto de robô através de uma pluralidade de pontos de trajeto, que são planejados para serem percorridos por um ponto de referência do robô, sendo os pontos de trajeto individuais definidos em cada caso por coordenadas espaciais,

b) conversão (S2) das coordenadas espaciais dos pontos de trajeto individuais de acordo com a cinemática de robô inversa em coordenadas de eixo correspondentes (Θ), representando as coordenadas de eixos (Θ) a posição dos eixos de robô individuais nos respectivos pontos de trajeto,

c) atuação (S10) de controladoras relacionadas com eixos (2) para os eixos de robô individuais de acordo com as coordenadas de eixo convertidas (Θ),

d) atuação (Sll) de motores de acionamento relacionados com eixos (1) nos eixos de robô individuais pelas controladoras associadas relacionadas com eixos (2),

e) cálculo (S3-S7) dos valores de correção de trajeto (ΑΘ) para os pontos de trajeto individuais no trajeto de robô de acordo com um modelo de robô dinâmico (5), tendo os valores de correção de trajeto (Ã0) em conta a elasticidade e/ou a fricção e/ou a inércia do robô,

f) cálculo (S8) das coordenadas de eixo corrigidas (A6_CORR) para os pontos de trajeto individuais das coordenadas de eixo não corrigidas (Θ) dos pontos de trajeto individuais e os valores de correção de trajeto (Ã0) e

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g) atuação (S10) das controladoras relacionadas com eixos (2) com as coordenadas de eixo corrigidas (A0_co/?/?) caracterizado pelas etapas seguintes:

h) cálculo (S6) dos valores de torque interno (Mint) e/ou valores externos de torque (Mext) das coordenadas de eixos não corrigidos (Θ) dos pontos de trajetória de acordo com o modelo de robô dinâmico (5);

hl) em que os valores de torque interno (Mint) representam o torque interno dos motores de acionamento (1) e dos eixos de robô associado, h2) enquanto os valores de torque internos (Mint, Mint.í) contêm um termo de atrito estático, um termo de fricção dinâmica e/ou um termo de inércia,

i) cálculo (S7) dos valores de correção de caminho (ΔΘ) dos valores de torque internos (Mint) e dos valores de torque externos (Mext).

2. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os valores de torque interno (M_INlb M_INrj contêm os seguintes componentes:

a) o termo de fricção estática, que é calculado a partir do sinal das coordenadas de eixo não corrigidas (0) dos pontos de trajeto e uma constante de fricção estática (ff⁰) e/ou

b) o termo de fricção dinâmica, que é calculado a partir da primeira derivada temporal ) das coordenadas de eixo não corrigidas (0) dos pontos de trajeto e uma constante de fricção dinâmica (fi ) e/ou

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c) o termo de inércia, que é calculado a partir da segunda ία 1 derivada temporal ' ' ' das coordenadas de eixo não corrigidas (Θ) dos pontos de trajeto e uma constante de inércia (JJ.

3. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, caracterizado pelas etapas seguintes:

a) mensuração (S4) de uma temperatura ambiente (7),

b) leitura (S5) a partir de uma memória de parâmetro de _sta ms parâmetros de modelo (f, , f , J) do modelo de robô dinâmico correspondendo à temperatura ambiente mensurada (7),

c) cálculo (S7) dos valores de correção de trajeto (Αθ) com os sta. ms parâmetros de modelo lidos , J) do modelo de robô dinâmico.

4. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com a Reivindicação 2 e a Reivindicação 3, caracterizado por que os parâmetros de modelo de leitura de modo dependente da temperatura compreendem as seguintes quantidades:

a) a constante de fricção estática e/ou

b) a constante de fricção dinâmica e/ou

c) a constante de inércia (Jj.

5. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, caracterizado por que os valores de correção de trajeto (A0) são calculados a partir dos valores de torque interno (M_im) e/ou os valores de torque externo (Μ_ΕΧΊ) por meio de

a) um elemento P (9) e/ou

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b) um elemento PT1 (10) e/ou

c) um elemento PT2 (11).

6. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, caracterizado por que os valores de correção de trajeto (Ζ1Θ) são calculados tendo em conta a elasticidade dos eixos de robô, a partir dos valores de torque interno (M_im) e/ou dos valores de torque externo (Μ_ΕΧΊ).

7. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, caracterizado pela etapa seguinte:

filtragem (S9) das coordenadas de eixo corrigidas (A6_CORR) dos pontos de trajeto antes da atuação das controladoras relacionadas com eixos (2) para propósitos de amaciamento.

8. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado por que as coordenadas de eixo corrigidas (A6_CORR) são filtradas pelo seguinte tipo de filtro:

a) filtro médio,

b) filtro médio, que determina uma média ponderada,

c) filtro de fase principal,

d) filtro FIR,

e) filtro de banda de passagem e/ou

f) filtro de passagem baixa.

9. Método de Controle de Robô Multiaxial, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, caracterizado por que os valores

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5/5 de correção de trajeto (ΔΘ) são adicionados às coordenadas de eixo não corrigidas (Θ) dos pontos de trajeto em correção.

10. Sistema de Controle de Robô, caracterizado por que é instalado para realizar um método de controle conforme definido em qualquer uma das Reivindicações precedentes.

11. Robô, em particular robô de pintura, caracterizado por que tem um sistema de controle de robô conforme definido na Reivindicação 10.