CN102689307A - 机器人、用于机器人的控制装置和运行机器人的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人(R)，一种用于机器人的控制装置(S)和一种运行机器人(R)的方法。该机器人(R)包括机器人臂(M)，该机器人臂具有多个彼此依次连接的节肢(1)、用于固定终端执行器(4)的固定装置(3)，和用于使所述节肢(1)运动的驱动器，以及与该驱动器连接的控制装置。根据本发明的方法，借助在控制装置上运行的计算机程序对命令进行初始化，根据该命令，通过控制装置控制机器人臂(M)开始执行应用步骤。识别出该命令的多个中断条件中的至少一个中断条件，根据识别出的中断条件中断应用步骤的执行，并在识别出中断条件的同时，将关于该中断条件的信息传递给计算机程序，并根据该信息中断应用步骤的执行。

Description

机器人、用于机器人的控制装置和运行机器人的方法

技术领域

本发明涉及一种机器人、一种用于机器人的控制装置和一种运行机器人的方法。

背景技术

机器人通常是执行机器，其装备有特定的工具，并对多个运动轴，特别是关于方向、位置和工作流程是可编程的，以自动地处理对象。机器人通常包括具有多个节肢的机器人臂和可编程控制器(控制装置)，控制器用于在机器人运行期间控制或调整机器人臂的运动过程。驱动器例如是电驱动器。

在专利文献WO 2005061187 A1中例如公开了一种机器人控制装置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种经过改进的运行机器人的方法、一种相应设计的控制装置和一种相应设计的机器人。

本发明的目的通过一种运行机器人的方法得以实现，该机器人包括：机器人臂，其具有多个彼此依次连接的节肢、用于固定终端执行器的固定装置和用于使节肢运动的驱动器；和与驱动器相连接的控制装置。该方法具有以下步骤：

通过在控制装置上运行的计算机程序初始化命令，根据该命令，通过控制装置控制机器人臂开始执行应用步骤，

从多个中断条件中识别该命令的至少一个中断条件，

根据识别出的中断条件中断应用步骤的执行，

在识别出该中断条件的同时，将关于该中断条件的信息传递给计算机程序，并根据该信息中断执行应用步骤。

本发明的另一个方面涉及一种控制装置，该控制装置用于机器人臂，该机器人臂具有多个彼此依次连接的节肢、用于固定终端执行器的固定装置和用于使节肢运动的驱动器，并将控制装置设计为，使机器人臂按照根据本发明的方法运行。

本发明的另一个方面涉及一种机器人，其具有：机器人臂，其具有多个彼此依次连接的节肢、用于固定终端执行器的固定装置和用于使节肢运动的驱动器；和与驱动器相连接的控制装置。

根据本发明，当存在至少一个中断条件时，相应地中止执行通过控制装置的命令被初始化的应用步骤。通过识别相关的中断条件，同样还将与中断条件相关的信息传递或发送到应用程序，并根据该信息中断应用步骤的执行。因此在中断之后，控制装置或在控制装置上运行的计算机程序或应用程序不需要确定中断的原因，由此，控制装置例如可以直接根据与识别出的中断条件有关的信息，生成与该中断条件相对应的、用于控制机器人的其他命令。由此给出控制装置更快响应对应用步骤的中断的先决条件。

根据本发明方法的一种实施方式，该方法包括下述步骤：将与识别到的中断条件相对应的标识符传递给计算机程序或应用程序。所发送或传递的标识符(例如实施为返回值)使得控制装置或在控制装置上运行的计算机程序或应用程序能够对所涉及的中断条件进行唯一的分类。优选多个中断条件的每一个中断条件都对应于一个唯一的标识符，其在识别出相关的中断条件时被传递给控制装置或在控制装置上运行的计算机程序或应用程序。

根据本发明方法的一种变形，至少一个中断条件与相应的信息一起由软件模块产生。优选每个中断条件都对应于唯一的软件模块，该软件模块在进入其中断条件时将例如唯一的标识符形式的信息传递给控制装置或计算机程序或应用程序。

中断条件例如可以是：达到作用于末端执行器上的最大力；识别到障碍物和/或预先设定的持续时间结束。

根据本发明方法的一种实施方式，该方法可以表示对应用步骤的命令执行结束的扩展的显式的定义。

因此可以将控制和调节功能封装在标准化模块中。每个模块都可以具有模块特有的中断条件，该中断条件特别是由模块开发人员设定。在此存在这样的可能性：中断条件的参数化由各模块程序(Modulauftrag)自动进行。通常优选模块特有的中断条件监测内部的模块状态。将该模块中断条件的结果特别是与用户命令中断条件相“或(ODER)”。由此模块可以不依赖于用户中断条件而使命令结束。此外，模块还描述附加有命令返回值的中断条件的为真(Wahr-Werden)的原因。现在可以更容易地确定停止或中断的原因。在该解决方案中，用户不必考虑模块特有属性在用户中断条件中的职责。

可以在系统配置下定义与应用程序的用户中断条件“或(ODER)”关联的缺省中断条件。它们特别是在系统范围内有效的。由此不必再显式地给出强制中断(obligatorische Abbrüche)。特别是可以将缺省中断条件设计为，使其在系统运行时间不被改变，也就是不被应用程序改变。由此可以保证用于进行分析的有效中断条件与命令历史(Kommandogeschichte)无关。

由于在系统内全局有效的缺省中断条件中所使用的模块是未知的，因此很难为每个所使用的命令定义普遍有效的、有意义的中断条件。基于该原因，可以定义中断条件的可选部分。这些可选部分例如具有与特定的中断类别相关联的关键词。优选在以后总是将这些关键词通报给相关模块。

关键词可以例如为SETPOINT_REACHED。由此可以表述为：一旦达到命令的额定值，就要结束命令。诸如力调整或间距调整的调整模块可以理解该关键词并相应地进入应用步骤执行的结束。用于的机器人手运行的模块不理解该关键词。因此将忽略该中断条件的部分。

全局缺省中断条件可以通过局部定义的命令中断条件由应用程序从外部设置。这例如可以通过使用相应的关键词实现。通过在局部中断条件中引用上述关键词(例如SETPOINT_REACHED)，可以停止对与其相关联的中断条件的分析。由此使用户拥有自主定义该部分的自由。应注意的是，所描述的对缺省中断条件的操作或对其的停止仅对一个命令是有效的。

可以将中断条件划分为有编号的子表达式。这样，每个命令都可以作为返回值提供为执行中断条件而引入的信号和表达式的编号。由此可以同时执行多个表达式。在这种情况下，优选将所有的信号和表达式编号送回。它们可以在以后任意的时间点上被应用程序看到。

可以给出专用的非周期性的中断条件。这些中断条件例如可以在中断服务例程中实现。相关的中断优选由在中断条件中所使用的事件或传感器触发。通过这种方式使得对这些中断条件部分不用进行周期性的分析，而是仅在出现信号变化或特定事件时对其进行分析。其结果又与命令中断条件相“或(ODER)”。该解决方案的优势在于，机器人程序(应用程序)的程序运行不会被中断，也就是说，应用程序开发人员不需要将其应用程序的部分在中断服务例程中实现或者对其进行显式地编程。被中断的不是应用程序，而是命令。

附图说明

在附图中示例性示出了本发明的实施例。

图1示出了具有机器人臂和控制装置的机器人；

图2示出了构造为夹钳的末端执行器，其抓住一个对象并且被固定在机器人臂的固定装置上。

具体实施方式

图1示出了机器人R，其具有机器人臂M和控制装置S。机器人臂M主要表示机器人R的可移动部件，其包括多个彼此顺序连接的节肢1，这些节肢通过关节2相互连接。机器人臂M在其一个末端上具有例如法兰形式的固定装置3，在法兰上可以固定例如夹钳4形式的末端执行器。夹钳4具有例如具有夹钳钳口5，夹钳4利用该夹钳钳口可以抓住对象6，从而使对象借助通过机器人R运动。在图2中更详细地示出了抓着对象6的夹钳4、固定装置3和部分机器人臂M。

机器人臂M还具有与控制装置S相连接但未详细示出的驱动器，借助于该驱动器节肢1可以关于配属于关节2的轴彼此相对运动。

驱动器例如是电驱动器，并在机器人R的自动运行中受控制装置S的控制，从而使机器人R的固定装置3或所谓的工具中心点自动完成预先设定的运动。为此目的，在控制装置S上运行相应的应用程序。特别可以将控制装置S设计为，使其在自动运行中控制驱动器。夹钳4也与控制装置S相连接，从而使控制装置S能够控制对对象6的夹紧和释放。

在本实施例中，夹钳4具有力/力矩传感器7、摄像头8，它们同样与控制装置S相连接，从而使控制装置能够获得由力/力矩传感器7和摄像头8产生的信号。

在本实施例中，将应用程序设计为，使其发出执行机器人R的当前应用的应用步骤的命令。此外，将控制装置S或在控制装置S上运行的应用程序设计为，其命令在直至多个预先设定的中断条件中的至少一个条件满足之前都是活跃的。

在本实施例中，中断条件例如包括以下几种：

第一中断条件是达到作用于对象6或夹钳4上的最小力Fmin，例如10N。该作用于对象6或夹钳4上的力特别是通过力/力矩传感器7来确定并由控制装置8进行分析。

第二中断条件是识别到障碍物9，其有可能与夹钳4或对象6发生碰撞。障碍物9可以借助于由摄像头8拍摄的图像数据组(例如由控制装置S对其进行分析)来识别。

第三中断条件是在命令开始后，预定的持续时间T(例如55秒)结束。

在本实施例中，每个中断条件都对应于一个例如返回值形式的标识符。

在本实施例中，将控制装置S或将在控制装置S上运行的应用程序设计为，当存在至少一个中断条件时，控制装置S不仅中断命令，而且还将与当前中断条件有关的信息或指示例如以所对应的例如相应的返回值形式的标识符的形式传递给控制装置S。根据该信息，在控制装置S上运行的应用或应用程序可以直接判定，根据该特定的中断条件执行哪一种动作，而无需再次确定中断原因。

这例如可以通过下述伪码进行编程：

返回值＝机器人命令(...，1：＝力＞10N，2：＝Objekt_erkannt＝wahr(对象识别＝真)，3：＝运行时间＞55秒)

调用函数(返回值)。

如果例如中断原因是识别到障碍物9，也就是第二中断条件，则调用函数(2)。现在将中断原因送回，用户因此将不再必须确定中断原因。

在本实施例中，将控制装置S或将在控制装置S上运行的应用程序设计为，通过缺省的中断条件来附加地补充特别是由使用者定义的中断条件。这些缺省的中断条件例如通过相关的控制模块来定义，也就是根据由力/力矩传感器7确定的力和可能由摄像头8识别出的障碍物9来定义。

在本实施例中，可以将应用程序设计为，特别是将控制和调节功能分配或封装在标准化模块(也就是软件模块)中。每个模块都可以具有模块特有的中断条件，该中断条件特别是由模块开发人员来定义。在此可能会出现：中断条件的参数化由各模块程序自动进行。模块特有的中断条件例如通常监测内部的模块状态。该模块中断条件的结果与用户命令中断条件相“或(ODER)”。模块由此可以不依赖于用户中断条件而结束命令。此外，模块还可以具有对出现附加有命令返回值的中断条件的原因的描述。由此可以更容易地确定命令停止的原因。在该解决方案中，用户不再需要考虑模块特有的属性在用户中断条件中的职责。

在本发明的实施例中，例如与力/力矩传感器7相对应的“力模块”、与摄像头8相对应的“对象识别模块”或与持续时间T相对应的“时间模块”可以提供各自的中断标准。在该系统中，这些被特别是实施为软件模块的模块每个都具有自己唯一的标识符。这样，标识符被作为中断原因送回。在本实施例中其可实现如下：

例如，“力模块”具有标识符K20，“对象识别模块”具有标识符K23，而“时间模块”具有标识符K18。根据所传送的标识符，在控制装置S上运行的应用或应用程序可以直接判定：根据该特定的中断条件执行哪一种动作，而无需再次确定中断原因。这可以通过下述伪码进行编程：

返回值＝机器人命令(...，1：＝力＞10N，2：＝Objekt_erkannt＝wahr(对象识别＝真)，3：＝运行时间＞55秒)

调用函数(返回值)。

如果现在是由“对象识别模块”中断了命令，则调用函数(K23)。

附加地还可以在控制装置S的系统配置下定义缺省中断条件，其与由用户定义的应用程序的中断条件相“或(ODER)”。它们特别在全系统内有效。由此不必再显式地给出强制性的中断。优选缺省中断条件在系统运行时间不能也不允许改变，也就是不被应用程序改变。由此将确保用于分析的有效的中断条件与命令历史(Kommandogeschichte)无关。

还可以给出专用的非周期性的中断条件。这些中断条件例如在中断服务例程中实现。相应的中断请求例如由在中断条件中所使用的事件或传感器触发。通过这种方式将不再对这些中断条件的部分进行周期性的分析，而是仅在出现信号变化或特定事件时对其进行分析。其结果又可以与命令中断条件相“或(ODER)”。该解决方案的优势在于，机器人程序(应用程序)的程序运行不会被中断，也就是说，应用程序开发人员不需要将其应用程序的部分在中断服务例程中实现或者对其进行显式地编程。被中断的不是应用程序，而是命令。

Claims (10)

1.一种运行机器人(R)的方法，该机器人具有机器人臂(M)，该机器人臂包括多个彼此依次连接的节肢(1)、用于固定终端执行器(4)的固定装置(3)，和用于使所述节肢(1)运动的驱动器，以及与所述驱动器相连接的控制装置(S)，该方法具有以下步骤：

借助于在所述控制装置(S)上运行的计算机程序对命令进行初始化，根据该命令通过所述控制装置(S)控制所述机器人臂(M)开始执行应用步骤，

识别出所述命令的多个中断条件中的至少一个中断条件，

根据识别出的中断条件中断所述应用步骤的执行，

在识别中断条件的同时，将关于所述中断条件的信息传递给所述计算机程序，并根据该信息中断所述应用步骤的执行。

2.如权利要求1所述的方法，具有以下步骤：将与识别出的中断条件相对应的标识符传递给所述计算机程序。

3.如权利要求1或2所述的方法，还具有以下步骤：根据关于所识别出的中断条件的信息，直接对与所识别出的中断条件相对应的其他命令中的一个进行初始化，以通过所述控制装置(S)控制所述机器人臂(M)。

4.如权利要求3所述的方法，其中，对多个中断条件中的每个中断条件都赋予一个唯一的标识符，在识别所涉及的中断条件时，将该标识符传递给所述计算机程序。

5.如权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，至少一个中断条件与相应的信息一起由软件模块产生。

6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，多个中断条件中的每个中断条件都与一个软件模块相对应，该软件模块在识别其中断条件时将关于所涉及的中断条件的信息传递给所述计算机程序。

7.如权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，所述中断条件是达到作用于所述末端执行器(4)上的最大力，识别到障碍物(9)和/或预定的持续时间结束。

8.如权利要求1到7中任一项所述的方法，具有以下步骤：非周期性地对至少一个中断条件进行分析，其中，将所涉及的中断条件赋予中断服务程序，和/或根据事件和/或传感器触发该所涉及的中断条件。

9.一种控制装置，用于机器人臂(M)，该机器人臂具有多个彼此依次连接的节肢(1)、用于固定终端执行器(4)的固定装置(3)和用于使所述节肢(1)运动的驱动器，该控制装置设计为，使所述机器人臂(M)按照如权利要求1到8中任一项所述的方法运行。

10.一种机器人，具有：机器人臂(M)，其具有多个彼此依次连接的节肢(1)、用于固定终端执行器(4)的固定装置(3)和用于使所述节肢(1)运动的驱动器；以及与所述驱动器相连接控制装置(S)，用以使如权利要求9所述的机器人臂(M)运动。