CN102985233A - 控制自动化工作单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制自动化工作单元的方法，包括：由多个控制轴(A1至A6；X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)控制的具有至少三个自由度的至少一个机器人手臂(4)；控制中心(8)；机器人手臂(4)的控制装置(6)，包括多个电动机控制器(61至66)，控制能够操纵至少部分的机器人手臂(4)的电动机(M1至M6)的运行；用于控制中心(8)和机器人手臂(4)的控制装置之间通信的总线(14)，该方法包括以下步骤：a)将机器人手臂(4)的每个运动控制轴(A1至A6；X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)与假设的用于接收指令并根据这些指令来控制至少一个电动机的假想的轴控制器相关联；b)在控制中心(8)为机器人手臂(4)的每个运动控制轴(A1至A6；X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)确定用于与这些轴中的每一个对应的假想的轴控制器的指令(C1i)；c)将在步骤b)中确定的指令(C1i)传送至属于机器人手臂(4)的控制装置(6)的仅有的一个计算单元(10)。

Description

控制自动化工作单元的方法
技术领域
本发明涉及一种控制工作单元的方法，所述工作单元包括：机器人，控制中心，机器人的控制装置，以及用于控制中心和机器人的控制装置之间通信的总线。
背景技术
在机器人手臂控制的领域中，众所周知，控制中心通过总线与能够控制使机器人的各部分运动的电动机的轴控制器进行通信。这样的控制中心解释由用户给定的运动指令或由用户创建的程序，以便确定机器人的每个运动轴的运动指令。
通过应用一种取决于所使用的机器人手臂的类型的反几何模型(inversegeometric model)，在控制中心处计算出机器人的各部分相对于各轴的运动。为了使机器人的各部分进行有效的运动，命令每个机器人进行与轴线运动指令相对应的运动。通过应用针对机器人手臂的变速器的动态模式并考虑减速比和任何耦合方程式来计算该运动。轴的运动将成为两个或多个电动机的命令的结果实际上是正常的。
由于每个机器人具有特定的运动特性，有必要在控制中心将本质特性与所使用的机器人的类型如逆运动学模型和传输动态模型合并。这使得并入控制中心的程序变得相对复杂而且不是非常通用，因为如果机器人使用的类型改变，它们就必须被改进。
此外，所述控制中心使用的程序必须处理与机器人手臂的特异性相关的操作参数，这意味着每个命令或涉及电动机的事件可能需要一个包含机器人手臂的其他电动机的处理。例如，在机器人手臂的一个电动机出现故障的情况下，其他电动机必须停止，并且机器人手臂的所有电动机必须宣告停止运行。
发明内容
正是这些缺点，本发明开始通过提出一种新颖的控制自动化工作单元的方法来补救，简化了控制中心的编程，提高了与各轴控制器的通信速度，并提高了控制机器人的精度。
为达到上述目的，本发明涉及一种控制自动化工作单元的方法，包括：由多个控制轴控制的具有至少三个自由度的至少一个机器人手臂，控制中心，机器人手臂的控制装置，所述控制装置包括多个电动机控制器，每个所述电动机控制器控制能够操纵至少部分的所述机器人手臂的电动机的运行，用于所述控制中心和所述机器人手臂的控制装置之间通信的总线，所述方法的特征在于包括以下步骤：
a)将所述机器人手臂的每个运动控制轴与假设的用于接收指令并根据这些指令来控制至少一个电动机的假想的轴控制器相关联；
b)在所述控制中心为所述机器人手臂的每个运动控制轴确定用于与这些轴中的每一个对应的假想的轴控制器的指令；
c)将在步骤b)中确定的所述指令传送至属于所述机器人手臂的控制装置的仅有的一个计算单元。
机器人手臂的控制是基于运动控制轴的识别，换言之，几何特性如长度或角度使得表达机器人手臂的端部的运动成为可能。
借助于本发明，控制中心的程序控制器可以把控制机器人手臂的运动的每个轴看作一个独立的轴，该独立的轴以与另一个未形成机器人手臂的部分的轴控制器相同的方式通信。机器人的控制装置中的计算单元的存在简化了所述控制中心的编程，因为后者不需要将数据特定地并入到每个机器人手臂，并且不必管理与每个电动机控制器之间的通信。
所述机器人手臂的每个运动控制轴对应于所述机器人手臂的一个自由度。则所述计算单元的程序控制器不需要变速器的动态模型的任何知识。
所述机器人手臂的每个运动控制轴对应于笛卡尔坐标轴或移动所述机器人手臂的端部的相应的转动。则所述控制中心的程序控制器不需要任何机器人手臂的反几何模型的知识，该模型被应用于属于机器人手臂的控制装置的计算单元。程序控制器可以想像改变机器人手臂的类型，无需更新控制中心使用的逆运动学模型。
根据本发明的有利特征而非必要特征，该控制方法可以包含一个或多个以下特性，多个特征被采取任何技术上可接受的组合。
所述方法包括以下补充步骤：d)在所述计算单元中由接收到的来自所述控制中心的指令来确定用于由每个电动机控制器控制的电动机的命令；e)向每个电动机控制器传送在步骤d)中确定的用于由这个电动机控制器控制的电动机的命令。
因为确定了包括有每个机器人电动机的运动命令的计算的所述指令，在属于所述机器人控制装置的计算单元中，考虑到所有由所述控制中心发送的指令，有可能优化机器人的运行和机器人的工作单元的运行。此外，所述计算单元使用机器人手臂的特征所必须的处理操作。因此，节约了所述控制中心单元的程序控制器对将构成机器人学工程师的技术的一部分的精密停止或启动步骤的需要。
所述方法包括以下补充步骤：f)每个电动机控制器向所述计算单元传送所述电动机控制器控制的电动机的位置；g)在所述计算单元基于所有所述电动机的位置计算所述机器人手臂的每个运动控制轴的位置；h)将步骤g)中计算的每个控制轴的位置传送至所述控制中心。
所述方法包括以下补充步骤：i)在所述计算单元基于所有所述电动机的位置计算特征点的笛卡尔速度(cartesian speed)；j)将计算出的笛卡尔速度与阈值比较；k)如果所述笛卡尔速度高于所述阀值，所述计算单元向所述控制中心传送警报信号。
有利地，在步骤g)的计算中，所述计算单元考虑测量所述电动机位置的时间和将所述机器人手臂的每个运动控制轴的位置传送到所述控制中心的时间，以便根据所述机器人手臂的预测运动来校正所述运动控制轴的位置。
在步骤d)中，计算包括有遵守由所述控制中心发送的所述指令的每个电动机将要达到的位置的运动命令。
在步骤d)中，基于所述控制中心发送的所述指令，每个电动机的所述运动命令的计算伴随有将被提供给每个电动机的转矩预测。
所述控制中心发送的所述指令包含有用于至少一个运动控制轴的所传送的负载的信息。
为遵守由所述控制中心发送的所述指令，每个电动机将要达到的位置包括由至少一些扭矩预测计算出的对所述机器人手臂变形的校正。
所述方法包括以下补充步骤：l)将表示所述机器人手臂的上电状态的信号传送至所述控制中心，其中，仅当所有电动机上电或掉电且被制动时，对应地宣告所述机器人手臂即将运行或掉电。
所述方法包括以下步骤：m)所述计算单元向所述控制中心传送表示所述机器人手臂的所有部分的运行状态的信号，其中，如果这些部分中的至少一个被检测为不能正常工作，则宣告所述机器人手臂的所有部分无法运行。
所述总线支持同步通信模式。
所述总线在串行实时通信协议类型的接口模式(interface model)上运行。
所述控制中心采用“概要驱动”硬件配置文件的命令和与所述机器人手臂的运动控制轴相关联的所述假想的轴控制器通信。这些与“概要驱动”硬件配置文件相关的标准命令被广泛地应该用于独立的轴控制器的编程。程序控制器不需要开发或使用特定的用于自动化工作单元的机器人手臂的命令。
附图说明
基于通过实例并结合附图所给出的根据其工作原理的控制自动化工作单元的方法的下述描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其它优点将更加清楚地示出。其中：
图1为使用本发明的控制方法的自动化工作单元的结构图；
图2为本发明的功能性的概括图，示出了本发明的控制方法相关的主要功能和通信流。
具体实施方式
如图1所示，自动化工作单元2包括机器人手臂(robot arm)4，机器人手臂4的控制装置6，控制中心8以及两个部分显示的电动执行器。此处，所述机器人手臂4是由六轴(附图标记为A1至A6)机器人手臂构成。这里，术语“轴”是用于机器人目的上的，换言之，涉及到自由度。在本案中，自由度或轴A1至A6存在有转动(rotations)。
机器人(robot)的控制装置6接近机器人手臂4被放置，并且包括6个电动机控制器61至66。这些电动机控制器61至66中的每一个都能控制得以操纵机器人手臂4的一部分的电动机M1至M6中的一个的运行。
在任何其他的轴未开启的情况下，电动机M1的驱动允许机器人手臂4的位于轴A1和机器人手臂4的可移动端部之间的部分的整体转动。同样地，电动机M2、M3、M4、M6的驱动分别允许轴A2、A3、A4、A6的独立转动。另一方面，电动机M5的驱动导致轴A5、A6的转动。在轴A5和A6之间存在联轴器，则轴A5的独立转动需要电动机M5、M6的驱动。电动机M1至M6中的每一个配备有置于电机轴的编码器12，用于测量电机轴的角位置以及传送包括该位置的信息的电信号S12i，i为1至6之间的整数。每个电动执行器由电动机M21、M22操纵，每个电动机都分别由轴控制器121、122控制并且与编码器12相连，编码器12传送位置信号S1221或S1222。
如图2示意性所示，控制中心8由用户创建的用于执行精确动作的程序30来控制自动化单元2的运行，例如物体的装配需要机器人手臂4的运动，可选择性行动的抓器或传送机，包括由电动机M21、M22操纵的电动执行器、例如，这些程序中可能含有机器人手臂4的端部将要到达的一系列的笛卡尔坐标。
在一变型中，这些动作可以由固定或便携的控制面板32被用户实时选定，控制面板32向用户或者自动化工作单元2的程序控制器开放。
控制中心8通过现场总线14与控制装置6通信，优选运行在串行实时通信协议(SERCOS，Serial Real Time Communication Specification)III系列实时接口上。控制中心8为“主(master)”，而控制装置6为“从(slave)”。
控制装置6包括用于通过现场总线14而与控制中心8通信的通信卡60。
控制装置6还包括计算单元10，其功能是产生并传送指令(如运动命令或上电命令)至电动机控制器61至66。计算单元10为此特别包括微处理器和存储器。计算单元10能够与每个电动机控制器61至66通信。这样，电动机控制器61至66与控制中心8之间的每个数据传送都由计算单元10来管理，既包括从电动机控制器到中心的，又包括从中心到电动机控制器的。
机器人手臂4的控制轴被选为轴A1至A6，它们与机器人手臂4的自由度一致。
在初始化阶段，特别是SERCOS III接口连接模式，通信被定义，使得机器人手臂4的轴A1至A6中的每一个都与假想的轴控制器(notional axis controller)相关联。这些假想的轴控制器被认为是以与通用轴控制器相同的方式接收来自控制中心8的指令，并控制至少一个基于这些指令的电动机。声明了它们与“概要驱动(profile drive)”硬件配置文件(hardware profile)一致，该文件定义了一套结构、控制、询问状态和位置，诊断和监督的命令。由基于与“概要驱动”硬件配置文件相关的命令的控制中心8所产生的并且可由假想的轴控制器使用的指令被计算单元10接收。每个假想的轴控制器以与两个轴控制器121和122相同的方式被分配有地址，轴控制器121和122控制机器人手臂4外部的执行器并且存在于自动化工作元件2中。
在自动化工作单元2的机器人手臂的任何操作之前，本发明的控制方法被应用在机器人手臂4的所有电动机的上电阶段。这个上电是由控制中心8发起的，发送给总线14一条或多条包括指令Cci的主数据报文，i在1至6之间，用于上电给每个轴A1至A6。控制装置6的通信卡60捕获这些报文。然后它发送中断命令给计算单元10。计算单元恢复这些报文，从它们中为机器人手臂4的每个轴A1至A6提取指令Cci，并对其继续处理。SERCOS III接口连接协议为每个连接到总线14的装置提供了在主数据报文中涉及的它的位置信息。计算单元10记录上电指令并给控制中心8发送响应报文，其中，声明与该指令相关的轴将要上电。电动机实际上并没有通电，直到收到由控制中心8发送的最后的上电指令，制动装置才打开。每个电动机M1至M6的上电指令O2i，i在1至6之间，是由计算单元10发送到每个电动机控制器61至66。当所有的电动机都上电并且计算单元10已经从电动机控制器61至66收到每个电动机M1至M6已经上电的信息时，计算单元10通过通信卡60发送报文T0，向控制中心8说明最后一个轴准备运行。
对于控制中心8的程序控制器，机器人手臂4的轴A1至A6的电动机M1至M6的上电命令类似于在自动化单元2中使用的其他电动机M21至M22的上电命令，是因为机器人手臂4的轴和其他两个轴以与“概要驱动”硬件配置文件一致而为控制中心8所知。为了管理各电动机的上电，计算单元10考虑所有的用于机器人手臂4的轴A1至A6中的每一个的指令，简化了控制中心8的编程。
当自动化单元2执行自动化的过程，控制中心8执行包括机器人必须执行的运动命令的操作程序30。在每个通信周期里，每个与机器人手臂4的假想的轴控制器相关联的轴A1至A6的运动指令C1i(i在1至6之间)是由轨迹发生器(path generator)34计算，当机器人手臂4的运动命令表示它的端部运动的笛卡尔坐标，轨迹发生器34使用相反的几何模型36。按照SERCOS III的接口协议，对每个定义的通信周期，所有的轴运动指令C1i以主数据报文T1(C1i)的形式通过总线被发送。通信卡60接收所述报文，然后发送中断命令给计算单元10，计算单元10恢复这些报文，从中提取轴运动指令C1i并对其继续处理。
在处理过程中，计算单元10计算每个由电动机控制器61至66控制的电动机M1至M6的运动命令O1i，i在1至6之间。通过应用变速器38的动态模型(kinematic model)，每个电动机的运动命令O1i是通过所有从控制中心8接收的指令C1i来计算的。这些命令包括电动机将要达到的位置。然后该计算考虑存在于轴A5、A6之间的联轴器，需要使用电动机M5、M6的轴A5的运动。每个电动机的运动命令O1i的计算也考虑到电动机和机器人的转动轴之间的减速比。
每个电动机M1至M6的运动命令O1i被传送到每个电动机的电动机控制器61至66，负责测定和校正电机各相(motor phases)的供电电流。
每个电动机的轴的角位置是通过放置于每个电动机的轴的编码器12来检测的。以S121至S126信号的形式传送到每个电动机控制器的信息使得从动48电机各相的供电电流成为可能。
计算单元10，通过它与电动机控制器61至66的连接，也具有机器人手臂4的每个电动机的轴的角位置，并且通过应用变速器40的逆运动学模型(inversekinematic model)来计算机器手臂4的轴A1至A6的可动部件的角位置Pi，i为1至6之间的整数。由于轴A5、A6的联轴器，电动机M5、M6的轴的角位置在轴A6的角位置P6的测定上起作用。计算单元10也能从测量角度计算机器人的轴的可动部件的转动速度，由这些运动提供的转矩，或其他有用数据。
因此，根据SRECOS III，在每个同步通信周期中，机器人的计算单元10产生了包括机器人手臂4的轴的角位置Pi的数据报文T′1，并且将其通过通信卡60传送至控制中心8。于是这个信息可以被程序30所使用，程序30管理自动化单元2的运行。控制中心8应用直接几何模型(direct geometric model)42，以便获得例如机器人手臂4的端部的笛卡尔位置Pc，然后将其显示在控制面板32上。
计算单元10可以从机器人手臂4的轴A1至A6的可动部分的角位置Pi(i为1至6之间的整数)中计算出至少一个特征点B的笛卡尔位置，例如位于机器人手臂4的端部的刀具夹头400上的特征点，并且可以从中导出所述特征点的笛卡尔速度V(B)。在计算单元10进行与预设阀值的比较。如果所述特征点的笛卡尔速度V(B)大于该阀值，计算单元10给所有的电动机控制器61至66发送终止命令，并发送指出所述错误的报文给控制中心8。
在一变型中，计算单元10从与机器人手臂4的假想的轴控制器连接的每个轴A1至A6的移动指令C1i中计算出所述特征点的笛卡尔速度V(B)，i在1至6之间。
如果因为重力或惯性力每个电动机的从动装置考虑到适用于关节的转矩Fi预测(i在1至6之间)，基本上改进了机器人手臂4的行为。在计算单元10中，这个使用动态模型(dynamic model)44的转矩Fi预测是为每个机器人手臂4的电动机建立的。所述动态模型是基于每个轴的运动指令C1i，这使得估计机器人手臂的每个部分所需的加速度成为可能。由于机器人手臂4的结构的原因，在机器人手臂4的每个电动机的轴的转矩Fi预测必须考虑到所有的轴A1至A6的运动指令C1i。转矩预测Fi一旦建立，它就通过应用电动机的数据或“常数(constants)”46而被翻译成电流指令，并且被传送到电动机控制器61至66，以便作为电机相位供电电流的控制回路50的输入而被合并。
根据一变型，将要提供给每个关节的转矩Fi预测的计算也可以使用机器人手臂4的轴的角位置Pi。
应用于关节的转矩Fi预测，i在1至6之间，是更加精确的，因为它考虑了由机器人手臂4传送的负载。每个负载是以质量、它的重心位置和它的惯性矩阵以及所附的自由度来表征的。控制中心8的程序控制器可以宣告关于机器人手臂4的每个运动控制轴的传送的负载。例如，对于刀具夹头400传送的负载，其通过用于控制轴A6的命令来宣告负载。对于前臂402传送的负载，其通过用于控制轴A4的命令来宣告负载。这些传送的负载可以被异步地宣告，换言之，是在控制中心8和计算单元10之间的周期性通信之外。他们也可以被同步地宣告，这使得改变由控制中心8发送的每个命令中传送的负载成为可能，并使得调整机器人手臂4的控制使其适应一系列运动成为可能，在该运动期间，机器人手臂在释放负载并从事其他运动之前会抓住并传送该负载。
本发明的方法能够使计算单元10考虑传送的负载，以便简化控制中心8的结构。
考虑到在负载的影响下的机器人手臂的变形，本发明的方法提供了设置于机器人手臂4的端部的刀具(未示出)的路径精度的改进措施。这些变形可能起因于结构元件(如手臂或如皮带或齿轮的传送元件)的柔度(flexibility)。根据每个轴的运动指令，由于重力和惯性力，动态模型44预测每个应用于关节的转矩Fi，i在1至6之间。由于所述变形，这些转矩Fi使得通过应用针对机器人手臂4的柔度矩阵来获得关节偏差Δi成为可能，i在1至6之间。所述关节偏差Δi使得提供机器人手臂4变形的校正成为可能，并被添加到每个轴的运动指令中因而在计算由电动机控制器61至66控制的每个电动机M1至M6的运动指令O1i时被考虑，i在1至6之间。
所述关节偏差Δi也要从机器人手臂4的轴A1至A6的可动部分的角位置Pi中被减去，i为1至6之间的整数。它起源于机器人手臂4的每个电动机的轴的角位置的逆运动学传输模型40的应用。
在一变型中，关节偏差Δi的计算可以在仅考虑与重力一致的转矩Fi的部分时候下建立，换言之为静载荷。
本发明的方法也考虑了机器人手臂4的各部分在运行中的故障。机器人手臂4的控制装置6的计算单元10监督电动机控制器61至66的运行。它使用软件检测所有的电动机控制器61至66、电动机M1至M6或编码器12在运行中的故障。当电动机发生崩溃，计算单元10停止机器人手臂4的其他所有电动机，并向控制中心8发送数据报文T2，数据报文T2中不仅宣告了有问题的电动机正常允许的轴的转动将要崩溃，还宣告了机器人手臂4的所有轴。换言之，机器人手臂4的一个轴的操作故障导致宣告整个机器人手臂不能运行。这个信息被发送给控制中心8。
因为控制中心8不需要管理机器人的所有轴的停运，简化了编程。这避免每个电动机控制器61至66和控制中心8之间的通信，加速了故障的处理并提高了机器人手臂4的安全。
如上所述，当轴A1至A6中的一个发生错误时，计算单元10提供机器人手臂4的行为的连贯性。同样适用于机器人手臂4的其中一个轴掉电的时候。然后每个电动机M1至M6必须必要地掉电。此外，出于安全原因，电动机的掉电必须先于制动装置停止电动机转动。来自控制中心8的机器人手臂4的掉电指令通过计算单元10被实施到每个电动机控制器。一旦机器人手臂4的轴Ai的掉电指令被计算单元10检测到，i为1至6之间的整数，该指令就会被推广到机器人手臂4的所有的电动机M1至M6。然后，计算单元10将电动机M1至M6的掉电指令O′i发送给每个电动机控制器61至66，i在1至6之间。当电流确实被切断时，所述计算单元10检查机器人手臂4的每个发动机的轴真正被制动，以便防止发生任何意外。当所有检查完成，计算单元10发送说明机器人手臂4的所有的轴Ai已经掉电的报文T3给控制中心8，i为1至6之间的整数。
本发明的方法提高了由控制中心8管理的运动同步。它依靠客户机-服务器通信模式，其中，控制中心8是服务器。总线14提供同步通信模式。控制中心8和机器人手臂4的控制装置6之间的通信是通过总线14在被称为通信频率的频率下发生，以适应将被控制的装置的数量，例如电动机控制器。
计算单元10在被称为控制频率的频率下运行，控制频率高于通信频率。
电动机控制器61至66进行的从动在被称为从动频率的频率下完成，从动频率高于控制频率。因此插补的计算在电动机的计算单元10的运动命令O1i到电动机控制器之间的每个传送是必要的。这些计算是在每个电动机控制器61至66中完成的。
控制中心8使用的自动化工作单元2的操作系统产生指令C1i，并且需要机器人手臂4的轴的角位置Pi的信息。在指令C1i的每个传送中，控制中心8需要机器人手臂4的每个轴的角位置。计算单元10通过编码器12使得每个电动机的轴的位置有效。它们从电动机控制器61至66到达，并通过应用变速器40的逆运动学模型使它能够计算机器人手臂4的轴的角位置Pi。这些处理操作和数据传送产生容易失去计算单元10和控制中心8的共时性的延迟。为了避免该不同步，计算单元10测定来自电动机控制器61至66的角位置信息的时间。因此，由编码器12测量的电动机轴的角位置的测量结果与测量时间相联系。由于通过总线14的通信是同步类型的，计算单元10知道在什么时刻将控制中心8需要的机器人手臂4的轴的角位置值Pi发送。然后，根据测量时间，并根据在此测量时刻机器人手臂4的预测运动以及从测量时间中分离出传送到控制中心8的时间而得的间隔时间来修改它们。
在一变型中，本发明的控制方法可以使用总线支持异步通信模式。
在另一变型中，本发明的方法可以与集成CANopen应用层的控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线来实现。它也与Powerlink和EtherCAT通信协议兼容。
根据另一变型，机器人手臂4的运动控制轴可以被选作笛卡尔坐标轴X，Y，Z，并且相应的转动(rotation)Rx，Ry，Rz代替机器人手臂4的轴A1至A6。然后，控制中心8的程序控制器表达在3个方向X，Y，Z上的机器人手臂4的端部的必需的运动，以及根据绕轴X，Y，Z的转动Rx，Ry，Rz的机器人手臂4的端部的方向。在这种情况下，控制中心8传送将要到达的笛卡尔坐标给机器人手臂4的控制装置6。这简化了控制中心的编程，因为它不必包括其中针对被控制的机器人的特性。计算单元10嵌入机器人手臂4的反几何模型并使用它来确定用于电动机控制器61至66的运动指令。同样地，计算单元10嵌入并使用直接几何模型，这使得在传送到控制中心8之前从机器人手臂4的每个电动机的轴的角位置中计算出运动控制轴X，Y，Z的位置和相应的转动Rx，Ry，Rz成为可能。
本发明不限于六自由度机器人的使用，并且能够应用到例如七自由度的机器人。在这种情况下，程序控制器可以方便地选择笛卡尔轴X，Y，Z和机器人手臂的端部的运动的相应的转动Rx，Ry，Rz作为运动控制轴。机器人手臂的控制装置的计算单元为解决冗余将使用复杂的反几何模型。
本发明已描述了机器人的控制装置6，包通信卡60、计算单元10以及电动机控制器61至66。计算单元10能够处理来自控制中心8的信息，并产生用于电动机控制器61至66的运动指令。这些电动机控制器61至66功能上类似正常轴控制器，如轴控制器121和122。它们接收位置指令并提供供应电动执行器各相的电流的从动控制。然而，本发明也适用于使用计算单元直接能产生用于电源卡(未示出)的电流指令的结构。这些电源卡能够控制在一个或多个电动执行器各相的电流流入。本发明不应被机器人手臂4的控制装置6的结构所限制。
根据本发明的一变型，用于由电动机控制器控制的每个电动机M1至M6的命令是由几个而不是所有从控制中心8收到的指令C1i决定的，i为1至6的整数。

Claims (16)

1.一种控制自动化工作单元(2)的方法，包括：
由多个控制轴(A1至A6；X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)控制的具有至少三个自由度的至少一个机器人手臂(4)，
控制中心(8)，
机器人手臂(4)的控制装置(6)，所述控制装置(6)包括多个电动机控制器(61至66)，每个所述电动机控制器(61至66)控制能够操纵至少部分的所述机器人手臂(4)的电动机(M1至M6)的运行，
用于所述控制中心(8)和所述机器人手臂(4)的控制装置之间通信的总线(14)，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)将所述机器人手臂(4)的每个运动控制轴(A1至A6；X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)与假设的用于接收指令并根据这些指令来控制至少一个电动机的假想的轴控制器相关联；
b)在所述控制中心(8)为所述机器人手臂(4)的每个运动控制轴(A1至A6；X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)确定用于与这些轴中的每一个对应的假想的接入控制器的指令(C1i)；
c)将在步骤b)中确定的所述指令(C1i)传送至属于所述机器人手臂(4)的控制装置(6)的仅有的一个计算单元(10)。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述机器人手臂(4)的每个运动控制轴对应于所述机器人手臂的一个自由度(A1至A6)。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述机器人手臂(4)的每个运动控制轴对应于笛卡尔坐标轴(X，Y，Z)或移动所述机器人手臂的端部的相应的转动(Rx，Ry，Rz)。
4.根据前述任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下补充步骤：
d)在所述计算单元(10)中由接收到的来自所述控制中心(8)的指令(C1i)来确定用于由每个电动机控制器(61至66)控制的电动机(M1至M6)的命令(O1i，O2i，O′i)；
e)向每个电动机控制器(61至66)传送在步骤d)中确定的用于由这个电动机控制器控制的电动机(M1至M6)的命令(O1i，O2i，O′i)。
5.根据前述任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下补充步骤：
f)每个电动机(61至66)向所述计算单元(10)传送所述电动机控制器控制的电动机(M1至M6)的位置；
g)在所述计算单元(10)基于所有所述电动机的位置计算所述机器人手臂(4)的每个运动控制轴的位置(Pi)；
h)将步骤g)中计算的每个控制轴的位置(Pi)传送至所述控制中心(8)。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下补充步骤：
i)在所述计算单元(10)基于所有所述电动机的位置计算特征点(B)的笛卡尔速度(V(B))；
j)将计算出的笛卡尔速度(V(B))与阈值比较；
k)如果所述笛卡尔速度(V(B))高于所述阀值，所述计算单元(10)向所述控制中心(8)传送警报信号。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤g)的计算中，所述计算单元(10)考虑测量所述电动机(M1至M6)位置的时间和将所述机器人手臂(4)的每个运动控制轴的位置(Pi)传送到所述控制中心(8)的时间，以便根据所述机器人手臂(4)的预测运动来校正所述运动控制轴的位置(Pi)。
8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在步骤d)中，计算包括有遵守由所述控制中心(8)发送的所述指令(C1i)的每个电动机(M1至M6)将要达到的位置的运动命令(O1i)。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在步骤d)中，基于所述控制中心(8)发送的所述指令(C1i)，每个电动机(M1至M6)的所述运动命令(O1i)的计算伴随有将被提供给每个电动机的转矩预测(Fi)。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制中心(8)发送的所述指令(C1i)包含有用于至少一个运动控制轴(A1至A6)的所传送的负载的信息。
11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，为遵守由所述控制中心(8)发送的所述指令(C1i)，每个电动机(M1至M6)将要达到的位置包括由至少一些扭矩预测(Fi)计算出的对所述机器人手臂(4)变形的校正(Δi)。
12.根据前述任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下补充步骤：
l)将表示所述机器人手臂(4)的上电状态的信号(T0，T3)传送至所述控制中心(8)，其中，仅当所有电动机(M1至M6)上电或掉电且被制动时，对应地宣告所述机器人手臂(4)即将运行或掉电。
13.根据前述任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
m)所述计算单元(10)向所述控制中心(8)传送表示所述机器人手臂(4)的所有部分的运行状态的信号(T2)，其中，如果这些部分中的至少一个被检测为不能正常工作，则宣告所述机器人手臂(4)的所有部分无法运行。
14.根据前述任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述总线(14)支持同步通信模式。
15.根据前述任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述总线(14)在串行实时通信协议类型的接口模式上运行。
16.根据权利要求13的控制方法，其特征在于，所述控制中心(8)采用“概要驱动”硬件配置文件的命令和与所述机器人手臂(4)的运动控制轴相关联的所述假想的轴控制器通信。
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