CN103294046A - 机器人的过程记录仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人的过程记录仪。用于控制机器人的方法包括利用机器人控制器执行具有多个过程指令的控制程序来控制机器人的操作的步骤。然后收集机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据。随后采用由至少一个唯一标识符唯一地标识的形式来存储所收集的过程数据。至少一个唯一标识符可以包括程序标识符和过程指令标识符。所收集的过程数据可以被存储在机器人控制器上。

Description

机器人的过程记录仪

技术领域

本发明一般涉及机器人系统和方法，以及更具体地涉及用于收集和存储与机器人执行的过程相关的数据的系统和方法。

背景技术

机器人系统已经包括通常存在于计算机显示器或示教箱(teach pendants)上的状态屏幕，其中示出有关机器人执行的过程的信息。通过手动地将有关过程的信息用表格表示来记录该信息已经是常见的。然而，亦今为止这些信息还没有为了进一步的分析而另外存储。此外，过程信息一般限于收集与机器人程序内的单独过程指令无关的数据。

对于收集和存储机器人控制器执行的每个应用指令/过程的应用过程特定信息的系统和方法存在持续的需求。期望地，该系统和方法提供用于显示和报告应用过程特定信息的装置。

发明内容

按照本公开，出人意料的揭示了用于收集和存储机器人控制器执行的每个应用指令/过程的应用过程特定信息的系统和方法，以及该系统提供用于显示和报告应用过程特定信息的装置。

本公开的系统和方法收集在执行应用的过程指令期间的特定过程数据。通过与当前执行的过程指令相关联的程序名称和过程标识符来唯一地标记应用的过程的数据。所收集的过程数据取决于被使用的应用。每个应用的过程标识符定义由应用来定义。取决于应用，可以存储每个过程指令执行的许多历史。有数种方式来访问和查看所收集的数据，包括以下方法：使用远程个人计算机(作为非限制性示例，例如台式计算机或移动电话)和网络来远程地访问数据；以及使用示教箱来访问数据。

在示范性的实施例中，该系统和方法包括机器人控制器收集、存储、显示以及报告机器人控制器执行的每个应用指令/过程的应用过程特定信息。应用指令是要求机器人软件来执行动作的嵌入在机器人轨迹程序中的语句/命令。这些动作关于电弧焊、密封段、油漆段、拿起对象、执行spot weld(点焊)、激光切割、水力切割、钻孔或由机器人控制器具体要求的其它动作的开始或结束。每个指令将具有与它相关联的过程总结数据。每个指令用指令的程序名称和过程ID来唯一地标识。

数据收集：当执行上述动作之一时，机器人软件将收集多个详细的应用特定数据。该数据范围从在机器人的路径中的特定定位的标识符到通过机器人从外部传感器和/或通过机器人内部的控制装置和过程获取的过程测量。

应用特定信息包括但并不局限于：

-执行的时间；

-修改时间相关联的位置(Time associated position was touched up)；

-weld ID(焊接ID)或process ID(过程ID)；

-机器人定位；

-焊接之前和之后的零件厚度；

-伺服焊枪的温度；

-来自焊接定时器的反馈；

-要求的和实现的伺服焊枪力(Servogun force)；

-weld time(焊接时间)；

-焊接距离；

-平均电流、电压和送丝速度；

-电弧重试(arc retry)计数；

-工作和行程角度；

-超出阈值的电压/电流的计数；

-平均静电电压；

-枪开启时间(gun on time)；

-最大，最小和平均贝尔速度(bell speed)；

-最大，最小和平均成型空气；

-泵转矩；

-设定点误差；

-应用的密封剂；以及

-最大/最小/平均材料压力。

每当执行指令时收集至少一组应用特定数据。

数据存储：每当执行指令时收集和存储数据。数据存储有若干选择，包括：1)将数据存储在机器人控制器的内部存储器上；2)将数据存储到外部存储设备(存储卡、硬盘等)；以及3)将数据推送到远程设备，例如云服务器。

数据总是与包含指令的机器人程序相关联。数据可以以包括CSV、XML的各种格式或以二进制格式来存储。

数据显示：存储到外部设备的数据可以被其它产品利用。机器人的示教箱也提供基于所存储的数据来显示和产生报告的能力。为了从示教箱显示所收集的数据，操作者选择包含应用指令的机器人程序。当操作者使光标在应用指令上时，显示相应的数据列表。操作者可以选择地浏览数据连同所记录数据的历史。

为了改善数据的查看，当操作者将示教箱光标放置在数据项上时，显示其中数据项的历史可以被图形式地查看的图表。查看数据的历史的能力向用户提供关于他们的过程的稳定性的有价值的反馈。

报告：从机器人的示教箱，可以过滤数据以提供报告。具有预定义的报告和预设置的过滤。为了创建报告，操作者使用状态菜单，状态菜单将允许用户对用户感兴趣的所记录的特定过程参数创建/运行报告，或预定义的应用提供的报告。例如，菜单将允许操作者使用最适合用户的数据，并提供无数的方式去“看”该数据。提供多个过滤器。例如，用户可以使用具有五个以上的过滤器。过滤器是被收集的数据项。多个比较器可用以用于过滤器，例如＞、＜或＝。用于过滤器的比较器可以是＞、＜、＝，并且用户可以指定值。

将生成显示所有匹配过滤器的结果的报告。

用户将具有多个输出，输出将是被收集的项，而且用户可以指定输出项的MIN，MAX或AVG以用于为滤波器找到的数据集。

可以将过滤器1指定为execution(执行)时间，以使得操作者可以根据特定的日期/时间来对数据过滤。可以将用户定义的过滤器保存成XML文件，以使得用户可以在以后回想起他的/她的最喜欢的过滤器。

对于每个应用数据项，计算并存储MIN，MAX和AVG，直到它们被reset(重置)，这样用户可以具有长时间的统计数据，而不只是来自50或100项历史。这些统计数据被称为全局统计。全局统计是在用户对每次焊接过滤的项的报告期间的输出。

在示教箱上可以显示报告。存在按钮来将报告保存到默认的装置。

通过允许用户分析为用户自动收集的过程总结数据，并将该过程数据与程序/指令/位置相关联以供更好的诊断能力，这个特征使得用户受益。

生产报告：生产报告提供保持与控制器执行的每个工作/部分周期相关的数据的能力。例如，为每个工作/部分存储数据，例如执行的weld spot(焊接点)，油漆的体积，导线的量，密封剂的量，周期时间，载体数量，产生的fault(故障)，start(开始)/end(结束)的时间，以及当机器人执行工作/部分时应该被收集的任何其它事件。与过程数据一样，该数据可以被存储在内部机器人控制器上或可以被发送到控制器外部的存储设备。

可以生成关于以下内容的“生产”报告：任何给定程序已经运行多少次，在程序的生产运行期间程序平均进行了多少次焊接，在程序的生产运行期间程序最多进行了多少次焊接等等。

在一个实施例中，用于控制机器人的方法包括以下步骤：利用机器人控制器执行具有多个过程指令的控制程序来控制机器人的操作；收集机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据；以及采用由至少一个唯一标识符唯一地标识的形式来存储所收集的过程数据。

在另一个实施例中，该方法的至少一个唯一标识符包括程序标识符和过程指令标识符。所收集的过程数据也被存储在机器人控制器上。

在又一个实施例中，用于控制机器人的系统包括机器人控制器和数据存储器。机器人控制器与机器人通信，并执行具有多个过程指令的控制程序。收集机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据，并将所收集的过程数据存储在数据存储器中。所收集的过程数据采用由至少一个唯一标识符唯一地标识的形式来存储。

附图说明

根据下面对优选实施例的详细描述，当参照附图来考虑时，本发明的上述以及其它优点，对于本领域技术人员将变得显而易见的，在附图中：

图1是示出根据本公开的一个实施例的用于控制机器人的系统的示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的示教箱上的示例性的显示器，该显示器具有多个面板(panel)以用于分析所收集的process data(过程数据)并标识是否已经发生fault(故障)；

图3是根据本公开的另一个实施例的示教箱上的示例性显示器，该显示器具有多个面板以用来分析所收集的process data(过程数据)并标识作为所选类型的process history data(过程历史数据)的weld time(焊接时间)的趋势；

图4是根据本公开的又一个实施例的示教箱上的示例性显示器，该显示器允许用户过滤所收集的过程数据并生成report(报告)，示出的显示器由用户预先选择；

图5是如图4示出的示教箱上的显示器的另一个视图，该显示器允许用户过滤所收集的过程数据并生成report(报告)，示出的显示器由用户后置选择；

图6是根据图4-5中示出的对所收集的过程数据过滤而生成的示例性报告；

图7是如图4中示出的示教箱上的显示器的不同的视图，该显示器允许用户过滤所收集的过程数据并生成报告，示出的显示器由用户后置选择；

图8是根据如图4和7中示出的对所收集的过程数据过滤而生成的示例性报告；

图9是基于因特网的接口的示范性显示器，用于对所收集的过程数据显示并过滤以生成列表式的报告；以及

图10经由图9中示出的基于因特网的接口、根据所收集的过程数据生成的列表式的报告的示例性显示器。

具体实施方式

下面的描述在性质上仅仅是示例性的，并且并不是用于限制本公开、应用或使用。应该理解的是，在整个附图中，相应的参考标号也指示相同或相应的部分和特征。关于公开的方法，所提出的步骤在性质上是示例性的，因此不是必须的或关键的。

图1示出了根据本公开一个实施例的用于控制机器人102的系统100。系统100包括与机器人102通信的机器人控制器104。此外，机器人控制器104可以与机器人102与其交互的过程设备103的外部控制器105通信。作为非限制性示例，过程设备103可以包括机器人102可以处理的焊接设备、密封设备、传感器、油漆设备等。外部过程控制器105例如可以被安装在过程设备103上或布置在机器人102邻近的地板上。外部过程控制器105可以收集并向机器人控制器104提供与执行的过程相关的数据。在另外的实施例中，过程设备103本身，例如，在传感器的情况下，可以向机器人控制器104直接提供数据。

机器人控制器104被配置为执行具有多个过程指令的控制程序。系统还包括数据存储器，在该数据存储器上收集并存储机器人控制器104执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据。数据存储器可以包括以下设备中的一个：机器人控制器104的内部存储器、例如个人计算机之类的外部存储设备106以及例如经由诸如因特网的网络108可用的云服务器的远程设备。在数据存储器为机器人控制器104的内部存储器的情况下，为了维持过程数据的长时间记录，可以将数据存储器镜像到远程存储器。在本公开的范围内也可以采用其它形式的数据存储器。

系统100可以还包括示教箱110。示教箱110与机器人控制器104通信。示教箱110允许用户查看和分析相关联的过程数据，并基于所选类型的相关联的过程数据来创建报告。在另外的示例中，通过使用通过因特网连接到机器人控制器104的个人计算机，可以查看和分析相关联的过程数据，并基于所选类型来创建报告。

在例如在如图2和3所示出的特定的实施例中，示教箱110可以具有显示器200。显示器200可以包括多个窗格(pane)。例如，显示器200可以包括第一窗格202、第二窗格204和第三窗格206。根据需要也可以使用任何其它数量的窗格。第一窗格202可以示出关于机器人控制器104执行的过程指令的信息。第一窗格202可以包括用于供用户查看的编辑器。第二窗格204可以示出相关联的process data(过程数据)。第三窗格206可以示出所选类型的相关联的过程数据的趋势。例如，以图形或图表的形式的过程数据的自动趋势，有利地为用户提供快速的手段来确认机器人控制器104正在正确地操作控制过程机器人102。显示器200也可以包括允许滚动通过所收集的过程数据的历史的控键。显示器200还可以包括光标207，其允许用户在显示器200中选择要查看和分析的过程数据的类型。根据需要，显示器200可以包括备选的界面以用于用户访问并分析相关联的过程数据。

显示器200也可以包括相对于所收集的过程数据的至少一个阈值，并且可以在所收集的过程数据超出至少一个阈值时进一步生成阈值警报。作为非限制的例子，阈值警报可以是被收集的过程数据的标称值的大约+/-10％。根据需要，可以选择对于阈值警报的其它限制。

本公开包括用于控制机器人102和相关的机器人过程的方法。该方法包括利用机器人控制器104执行具有多个过程指令的控制程序来控制机器人102的操作的步骤。然后收集机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据。例如，当根据计算机程序来操作机器人102时，可以收集来自传感器或来自机器人102的反馈的过程数据。有利地，如本文中进一步描述的，采用由至少一个唯一标识符标识的形式来存储本公开中的所收集的过程数据。

在特定的实施例中，至少一个唯一标识符是程序标识符和过程指令标识符中的至少一个。在最特别的实施例中，至少一个唯一标识符包括程序标识符和过程指令标识符。这意味着，利用例如与每组所收集的过程数据相关的程序和过程指令中的至少一个的唯一标识符来标记该组所收集的过程数据。应该理解的是，使用程序标识符和过程指令标识符来唯一地标记和标识所收集的过程数据，允许用户以后在每程序和每过程的基础上来分析所收集的过程数据。

应该理解的是，与至少一个唯一标识符相关联的所收集的过程数据可以存储为与机器人控制器104执行的每个特定程序和过程指令相关的唯一历史。可以收集预定数量的历史，并在任何特定的时间保存在缓存或数据存储器中以供回顾和分析。作为非限制性的例子，可以收集多达大约50个历史，并在任何特定的时间保存在缓存或数据存储器中。历史也可以被上载到外部数据存储器以供以后检索、回顾和分析。本领域的技术人员可以根据需要选择备选数量的历史来保存在缓存或数据存储器以及用于将历史上载到外部数据存储器的装置中。

每当执行多个过程指令中的其中一个时，在执行控制程序期间收集相关联的过程数据。作为非限制性示例，相关联的过程数据包括以下数据中的至少一个：execution(执行)时间、touch up(修改)时间相关联的位置、过程指令标识符、机器人定位、焊接之前和之后的零件厚度、伺服焊枪温度、来自焊接定时的反馈、要求的和实现的伺服焊枪力、weld time(焊接时间)、焊接距离、平均电流、平均电压、和平均送丝速度、电弧重试计数、工作和行程角度、超出阈值的电压/电流的计数，平均静电电压、枪开启时间、最大贝尔速度、最小贝尔速度、平均贝尔速度、最大成型空气、最小成型空气、平均成型空气、泵转矩、设定点误差、应用的密封剂、最大材料压力、最小材料压力和平均材料压力。在本公开的范围内也可以收集其它类型的相关联的过程数据。

在收集相关联的过程数据之后，将相关联的过程数据存储在机器人控制器104的内部存储器、外部存储设备和诸如云服务器的远程设备中的其中一个上。在特定的实施例中，将相关联的过程数据存储在与机器人102通信的机器人控制器104中。根据需要，本领域的技术人员可以选择存储相关联的过程数据的其它方式。

本公开的方法可以进一步包括显示和报告对于过程指令的每个所存储的过程数据的步骤，例如，如图4-10所示。例如，可以在示教箱110和个人计算机106中的其中之一上显示所存储的process data(过程数据)。重要的是，显示和报告可以以非实时的方式进行，即，在已经收集了相关联的过程数据之后，为了评估机器人102的历史表现的目的。

如图4、5和7所示，显示器200也可以包括允许用户基于所选类型的相关联的过程数据来创建报告300(图6和8中所示)的至少一个filter(过滤器)字段208。过滤器字段208可以限于诸如start data(开始日期)和end data(结束日期)、time(时间)、以及最小和最大output(输出)的条件。用于过滤器字段208的比较器，作为非限定性示例，可以是大于(＞)、小于(＜)或等于(＝)，而且用户可以指定与过滤器字段208比较的值。也可以采用其它类型的过滤器条件来根据相关联的过程数据生成报告300。

如图8中所示，根据相关联的过程数据生成的报告300也可以包括所收集的过程数据的统计分析302。根据需要，关于报告300可以提供可以对相关联的过程数据执行的任何合适形式的统计分析。

参考图9和图10，显示和报告对于过程指令的每个所存储的过程数据的步骤可以包括个人计算机106。例如，在通过诸如因特网的网络108来访问数据存储器或数据存储器位于在个人计算机本身时，可以在个人计算机106上提供显示器200。与示教箱110上的显示器200一样，图9中示出的个人计算机106上的显示器可以包括过滤器字段208以用于生成报告300。

如图10中所示，个人计算机106也可以允许生成表格式的报告400。表格式的报告400可以包括至少一个过程数据栏402，以及的唯一程序标识符栏404和唯一过程指令标识符栏406，利用唯一程序标识符栏404和唯一过程指令标识符栏406对过程数据402标记。可以以文件格式来提供表格式报告400，这可以允许在常见的电子表格软件中打开并查看该报告，其中随后可以执行对相关联的过程数据的进一步分析。在本公开的范围内，也可以使用相关联的过程数据生成其它类型的报告。

尽管为了说明本发明的目的已经示出了特定代表性的实施例和细节，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以作出各种改变，这在下面所附的权利要求书中进行进一步的描述。

Claims (20)

1.一种用于控制机器人的方法，包括步骤：

在与所述机器人通信的机器人控制器上执行具有多个过程指令的控制程序；

收集所述机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据；以及

采用由至少一个唯一标识符标识的形式来存储所收集的过程数据。

2.如权利要求1的方法，其中，所述至少一个唯一标识符是程序标识符和过程指令标识符中的至少一个。

3.如权利要求2的方法，其中，所述至少一个唯一标识符包括所述程序标识符和所述过程指令标识符。

4.如权利要求1的方法，其中，每当执行所述过程指令中的预定过程指令之一时，在执行所述控制程序期间收集所述相关联的过程数据。

5.如权利要求1的方法，其中，所述相关联的过程数据包括以下数据中的至少一个：执行的时间、修改时间相关联的位置、过程指令标识符、机器人定位、焊接之前和之后的零件厚度、伺服焊枪温度、来自焊接定时的反馈、要求的和实现的伺服焊枪力、焊接时间、焊接距离、平均电流、平均电压、和平均送丝速度、电弧重试计数、工作和行程角度、超出阈值的电压/电流的计数，平均静电电压、枪开启时间、最大贝尔速度、最小贝尔速度、平均贝尔速度、最大成型空气、最小成型空气、平均成型空气、泵转矩、设定点误差、应用的密封剂、最大材料压力、最小材料压力和平均材料压力。

6.如权利要求1的方法，其中，将所述相关联的过程数据存储在所述机器人控制器的内部存储器、外部存储设备和远程设备的其中之一中。

7.如权利要求1的方法，还包括步骤：显示和报告所存储的过程指令的每个的过程数据。

8.如权利要求5的方法，其中，所存储的过程数据在示教箱和个人计算机中的其中之一上显示。

9.如权利要求5的方法，其中，所述显示和所述报告以非实时方式进行。

10.如权利要求5的方法，其中，显示包括允许用户基于所选类型的相关联的过程数据来创建报告的至少一个过滤器字段。

11.如权利要求10的方法，其中，生成包括所收集的过程数据的统计分析的报告。

12.如权利要求5的方法，其中，显示器包括第一窗格、第二窗格和第三窗格，所述第一窗格示出所述机器人控制器执行的所述过程指令，所述第二窗格示出所述相关联的过程数据，以及所述第三窗格示出所选类型的相关联的过程数据的趋势。

13.如权利要求5的方法，其中，显示器包括相对于所收集的过程数据的至少一个阈值。

14.如权利要求5的方法，其中，当所收集的过程数据超过所述至少一个阈值时生成阈值警报。

15.一种用于控制机器人的方法，包括步骤：

在与所述机器人通信的机器人控制器上执行具有多个过程指令的控制程序；

收集所述机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据；以及

采用由至少一个唯一标识符标识的形式来存储所收集的过程数据，其中，所述至少一个唯一标识符包括程序标识符和过程指令标识符，并且将所收集的过程数据存储在所述机器人控制器上。

16.一种用于控制机器人的系统，包括：

机器人控制器，所述机器人控制器与所述机器人通信，并且用于执行具有多个过程指令的控制程序；

数据存储器，在所述数据存储器上收集并存储所述机器人控制器执行的过程指令中的每个预定过程指令的相关联的过程数据，所收集的过程数据采用由至少一个唯一标识符标识的形式来存储。

17.如权利要求16的系统，其中，所述数据存储器包括所述机器人控制器的内部存储器、外部存储设备和远程设备的其中之一。

18.如权利要求16的系统，还包括与所述机器人控制器通信的示教箱。

19.如权利要求18的系统，其中，所述示教箱允许用户基于所选类型的相关联的过程数据来创建报告。

20.如权利要求18的系统，其中，所述示教箱具有包括第一窗格、第二窗格和第三窗格的显示器，所述第一窗格示出所述机器人控制器执行的过程指令，所述第二窗格示出所述相关联的过程数据，以及所述第三窗格示出所选类型的相关联的过程数据的趋势。

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