CN103372863A - 用于预设和/或控制执行器过程的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于预设和/或控制执行器过程的方法，该执行器过程用于具有至少一个执行器、特别是工业机器人的执行器装置（1，2，3），其中，该执行器过程包括所述执行器装置的预设的定向的执行器路径，其中，根据所述执行器装置的与所述定向的执行器路径方向相反的、事件启动的向后运动和/或与所述定向的执行器路径方向相同的返回运动，预设或执行至少一个动作，尤其是不同地预设或执行。本发明还涉及一种用于预设和/或控制执行器过程的装置。

Description

用于预设和/或控制执行器过程的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种方法和装置，用于预设和/或控制执行器过程。

背景技术

在在执行器路径上行驶时要常常根据路径上的位置执行不同的动作。例如，要分段地接通或关断焊接电流，打开或关闭粘合剂喷嘴或涂料喷嘴，或打开或关闭夹具，以使执行器引导的工具能够通过。

对此，依内部实践众所周知的，通过切换点例程在执行器路径上预设切换点，在下面称为切换路径点，其包括用于执行动作的子例程，例如以这样的形式：

通过该切换点例程TRIGGER，预设切换路径点，其与通过SLIN Q作为笛卡尔直线预设置的执行器路径的、路径点P和Q之间的部段的端点Q相距Abstand。当到达如此预设的切换路径点时，在时间Zeit之后（或在Zeit<0之前），通过子例程Unterroutine执行预设的动作，例如接通焊接电流、打开粘合剂喷嘴或涂料喷嘴或夹具。

在在预设的执行器路径上行驶时，可能需要向回行驶一小段，例如，在识别出过程的故障后。不利地，在这样的向后运动中，不执行上述的切换点例程。例如，若必须打开夹具，以允许由执行器引导的工具通过，则其在向后运动中不能通过仅与点P和Q之间的向前运动相关的切换点例程重新自动打开。

发明内容

本发明的目的在于改善执行器过程。

本发明的一个方面涉及用于执行器装置的执行器过程，执行器装置具有一个或多个执行器，尤其是工业机器人。执行器过程包括执行器装置的预设的定向的执行器路径。在此特别是将执行器路径理解为：离散的或连续的一个或多个执行器的位置、尤其是位置和/或方向的序列；离散的或连续的一个或多个执行器的一个或多个特定于执行器的参考点，特别是执行器的TCP的参考点的序列；和/或离散的或连续的一个或多个执行器的姿态，特别是关节坐标的序列。执行器路径特别是可以通过预先给定离散的、特别地是经示教的路径点以及预先给定在工作空间或配置空间中这些路径点之间的路径，如直线或圆弧段，或者还可以通过预先给定工作空间或配置空间中的映射或关系，如样条函数来预设。在此定向的执行器路径特别是可以理解为具有例如通过要行驶的和/或要循环的（überschleifende）点的序列来预先给定的方向意义或遍历意义的执行器路径。

根据本发明的一个方面，对于执行器过程或其执行器路径可以预先给定一个或多个动作，和/或在执行器过程中或在在其执行器路径上行驶时执行该一个或多个动作。在本发明意义上的动作特别可以包括逻辑的和/或算术的计算操作和/或存储操作，特别是变量的赋值；和/或执行器装置的控制，特别是由一个或多个执行器引导的和/或特定于环境的工具和/或处理装置的控制。在本发明意义上的动作例如可以是对标识符的赋值、为由执行器引导的焊枪的提供电流或闭合特定于环境的夹具。

所述动作中的一个或多个可根据执行器装置的与定向的执行器路径方向相反的、事件启动的向后运动和/或与定向的执行器路径方向相同的返回运动来预设或执行。事件启动的运动特别是指执行器装置的由于外部的、特别是非预先设置的和/或无规律的事件而引起或执行的运动。在一种实施方式中，事件启动的向后运动可通过来自操作者的手动输入，例如通过按下倒车按钮，和/或由信号特别是故障信号而引起，例如由于操纵了紧急停止、偏离执行器路径、在中断输入保护气体的情况下的对于焊接电流的不正确的值，等等。在一种实施方式中，事件启动的运动的特征在于，该运动不是在每次在预设的执行器路径上行驶时都在同一路径点上被引导和/或与其它、不是执行器路径自身的边界条件相关。

相反的向后运动在此特别是被理解为执行器装置的运动，尤其是一个或多个执行器的运动，该运动至少分段地在与定向的执行器路径的行驶方向相反的方向上发生。向后运动特别是可以具有位于执行器路径上的起始点，也即从执行器路径出发，相对于该起始点局部与执行器路径相反的方向。向后运动可包括与执行器路径平行的部分。在这里平行的部分特别可以是在工作空间或配置空间中的一致的部分，例如，平行直线段、同心圆弧段等等。特别是该平行的部分还可以是与执行器路径的要被反向行驶的部分相同的部分，也即至少分段地在执行器路径上实现向后运动。同样向后运动可包括从执行器路径外展的部分，平行的部分可以连接在该部分上，从而使执行器路径在反向运动时分段地以偏移或寄存站在相反的方向上行驶。

同向的返回运动在这里特别是被理解为执行器装置的运动，尤其是一个或多个执行器的运动，该运动至少分段地在与定向的执行器路径的穿行意义相同的方向上发生。在实施例中，同向的返回运动可跟随在相反的向后运动之后，尤其是紧接在其后或经过暂停后，和/或同向的返回运动包括位于执行器路径上的终点，并且返回运动可以相对于该终点局部与执行器路径方向相同。终点或其投影可以与前面的向后运动的起始点或其投影是相同的或在穿行执行器路径的意义上位于该起始点的前面或后面。在一个实施例中，预设定的执行器路径在事件启动的向后运动和返回运动的行驶之后，从其终点开始继续行驶。

返回运动同样可包括与执行器路径平行的部分，特别是还可以包括与执行器路径的要在相同的方向上重新行驶的部分相同的部分，即返回运动至少可分段地在执行器路径上实现。同样返回运动可包括在执行器路径上向回的部分，以补偿前面的向后运动的偏移或存储（Ablage）。

可以根据向后运动预设或执行一个或者多个动作。尤其是可以规定，可以可选地、尤其是也可以在或者仅在向后运动中执行一个或者多个动作。由此例如可以在在预设的执行器路径上行驶时，使在由执行器引导的工具通过之后关闭的夹具在向后运动中重新打开。

另外地或可选地，可以根据返回运动预设或执行一个或者多个动作。尤其是可以规定，可以有选择地、尤其是还可以在或者仅在返回运动中执行一个或者多个动作。由此例如可以使在向后运动中重新打开的夹具，在返回运动中在由执行器引导的工具通过之后重新关闭。

特别是可以在向后运动和/或者返回运动结束时或之后预设或执行一个或多个动作。例如，适宜的是，在执行器过程开始时执行过的动作，如光学的或者声音的警告、冲洗、加热等等，在向后运动和/或返回运动结束时重新被执行。同样，也可以在向后运动或者返回运动期间执行一个或多个动作，尤其是根据执行器装置相对于预设的执行器路径的位置来执行一个或多个动作。

在一个实施例中，可以根据向后运动和/或者返回运动不同地预设或执行一个或多个动作。在下面尤其应理解，例如可以针对向后运动预设对变量赋值或者打开夹具的动作或者在返回运动中执行这些动作，以及可以针对返回运动预设与此不同的动作，例如对该变量赋与其他的值或者关闭夹具，或者在返回运动中执行这些动作。另外地或可选地，可以针对在预设的执行器路径上的行驶而预设相同的或不同的动作，例如向该变量赋予另外的值或者在在预设的执行器路径上行驶时执行该动作。在此一般地可规定，针对规划的在预设的执行器路径上的行驶可预设向后运动和/或者尤其是与其相继的返回运动的事件启动的执行，或者可选地执行。尤其是可以不同地执行动作，使得动作被可选地执行或者不被执行。

如本文开头描述的，为执行器路径预设一个或多个切换路径点（Schalt-Bahnpunkt），以便在规划的执行器路径行驶时根据这些切换路径点，尤其是到达或者经过这些切换路径点来触发预设的动作，例如打开夹具、给由执行器引导的焊枪提供电流等等。

根据本发明的实施例，现在也利用这样的切换路径点以根据向后运动和/或者返回运动，尤其是可选地或不同地，预设或执行动作。由此，可根据向后运动和/或者返回运动以及根据切换路径点，尤其是不同地，预设或执行动作。

在一扩展的方案中，可以根据在向后运动和/或返回运动中执行器装置至切换路径点的投影距离，预设或执行动作，尤其是不同地预设或执行动作。当在预设的执行器路径上行驶时，表征执行器装置的位置的点，例如在工作空间中的TCP或者在配置空间中的关节坐标的向量，在在该空间中预设的执行器路径上运动。在向后运动或返回运动中，该点相应地在工作空间或配置空间、在执行器路径之外的存储空间运动。该点尤其是可以平行于执行器路径或向后运动或返回运动的法向被投影到执行器路径上。同样，也可以将切换路径点反过来投影到向后运动或返回运动上，尤其是当该运动在本发明的实施例中至少分段地自动化地执行并由此被预设置时，例如平行于执行器路径的一段。也可以使投影点相对于垂直投影在执行器路径或者向后运动路径或返回运动路径上，在运行方向上或与运行方向相反地偏移，尤其是超前或滞后于实际的运动。执行器装置的投影距离相应地尤其是指，表征执行器装置的位置的、投影到执行器路径上的点到切换路径点的距离，或者表征执行器装置的位置的点至投影到向后运动或者返回运动路径上的切换路径点的距离。这样，当投影距离低于阈值，尤其是变成零时，特别是当表征执行器装置的位置的、投影到执行器路径上的点到达或者通过切换路径点时，可以执行动作。形象地可以将投影点看作执行器路径上的点，其相应于向后运动或返回运动在执行器路径上一同运动。如果向后运动或者返回运动至少分段地发生在执行器路径上，那么投影可以是同一的。

对于动作的执行，尤其是不同的执行，附加地或可选地，在到达或者经过与该动作相对应的切换路径点时，通过表征执行器装置的位置的、投影到执行器路径上的点，也可在结束向后运动和/或者返回运动时根据执行器装置到该切换路径点的投影距离是正或者负来进行该动作。以这种方式，尤其是对那些在行驶执行器路径的部分时已经经过其切换路径点的动作，可以有选择地再次执行，尤其是当它们在向后运动或返回运动中没有在投影上被经过时。

如在开始介绍的，从内部实践已知，由切换点例程预设切换路径点，其包括用于执行动作的子例程，例如以这样的形式：

在优选的实施例中，对切换点例程的功能这样进行扩展：使得该功能依赖于向后运动和/或返回运动是可预设或执行的，特别是可不同地预

设或不同地执行，例如以这样的形式：

优选为布尔的和/或多值的参数Bewegung特别可以是系统变量，其给出当前的运动类型。通过它可以确定，是否执行切换点例程，如果预设的执行器路径被行驶（Bewegung=REGULAR），是否执行向后运动（Bewegung=BACKWARD）、是否结束向后运动（Bewegung=RESTART）、是否执行返回运动（Bewegung=REPLAY）和/或是否结束返回运动。优选地，切换点例程仅在行驶执行器路径时缺省地执行或始终被缺省地执行。

另外地或可选地，可以这样扩展子例程的功能：使该功能可以依赖于向后运动和/或返回运动预设或执行，特别是不同地预设或执行，例如以这样的形式：

其中，在子例程对运动上下文进行分析：

在切换点例程中预设的子例程Unterroutine根据系统变量$TRIGGER_UP_CONTEXT=Bewegung以不同的方式执行动作。为此，子例程可访问系统变量或系统变量被传递给子例程，例如以Unterroutine(Bewegung)的形式。

因此如果在当前运行中例如行驶预先给定的执行器路径，则系统变量Bewegung被赋值为“REGULAR”。相应地，在上面的例子中，可以激活触发器，如果其已通过“FIRE_COND=REGULAR”被预先给定。在下面的例子中子例程访问系统变量Bewegung，并且相应地执行（“CASE#REGULAR”）为此预设的动作ReRularAction。

本发明的一个方面涉及用于预设执行器过程的方法。预设特别是指用于执行器装置的程序的创建和/或修改特别是参数化，例如通过利用和参数化上述扩展的、切换点例程的/或其子例程的功能。本发明的另一个方面涉及用于控制这样的执行器过程的方法。控制特别是指传输或转换执行器装置的运动指令和其他控制指令，和/或它们的激活，例如，为驱动机构的和/或工具的通电，尤其是执行程序。本发明的另一个方面涉及用于预设和/或控制这样的执行器过程的装置。在本发明的意义上的装置特别是可以通过软件和/或硬件技术构成。在一个实施例中，所述装置包括程序、计算机程序产品、特别是数据载体，在其上存储有程序；和/或具有输入装置/输出装置尤其是键盘、显示屏等、存储器装置和处理或计算装置的计算机。所述装置尤其是为用于预设和/或控制执行器过程而被设置，例如可以为此包括一个或多个特别是可参数化的指令。

附图说明

本发明的其它优点和特征由实施例例子给出。对此唯一的附图部分示意性地示出了：

图1示出了根据本发明的实施例在执行执行器过程中的执行器装置的一部分。

附图标记列表：

1      焊枪电极（执行器装置）

2      机器人控制装置（执行器装置）

3      夹具（执行器装置）

4      工件

S1，S2，S3 切换路径点

P，Q       示教的路径点

PA         投影的距离

PR         在执行器路径上的投影。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的执行器装置的由机器人引导的焊枪电极1和机器人控制装置2，在以焊接由夹具3固定的工件4的形式的执行器过程中，通过本发明实施例的装置或依照本发明实施例的方法预设或者执行该执行器过程。机器人控制装置2表示在本发明意义上用于预设和控制执行器装置的执行器过程的装置。

在图1中，隐去了TCP的执行器路径，示出焊枪电极1的尖端。其例如由下述程序指令预设：

TRIGGER WHEN PATH=Abstand0DO TEMP FIRE_COND=(TRUE,FALSE,FALSE,TRUE)

SLIN P

TRIGGER WHEN PATH=Abstand1DO OPEN(FIRE_COND)

TRIGGER WHEN PATH=Abstand2DO CLOSE(FIRE_COND)

SLIN Q。

其中P、Q为经示教的路径点。

参数FIRE_COND包括四个布尔表达式：

FIRE_COND=（TRUE，FALSE，FALSE，FALSE）给出对预设的执行器路径的常规行驶，

FIRE_COND=（FALSE，TRUE，FALSE，FALSE）表示向后运动（图1中的虚线），

FIRE_COND=（FALSE，FALSE，TRUE，FALSE）表示返回运动（图1中的点划线），

FIRE_COND=（FALSE，FALSE，FALSE，TRUE）表示向后运动的终止。

在常规行驶预设的执行器路径时，特别是在自动操作模式下，相应地预设FIRE_COND=（TRUE，FALSE，FALSE，FALSE）。若事件，例如误差信号或按下后退运动按钮，启动向后运动，则该参数被改变为FIRE_COND=（FALSE，TRUE，FALSE，FALSE）。若向后运动终止，例如由于后退按钮不再被按下，或由于误差信号而达到自动地退回，则参数被改变为FIRE_COND=（FALSE，FALSE，FALSE，TRUE）。在返回运动时，参数被改变为FIRE_COND=（FALSE，FALSE，TRUE，FALSE），当继续行驶在执行器路径上时，参数最终又成为FIRE_COND=（TRUE，FALSE，FALSE，FALSE）。

首先，对对执行器路径的常规行驶进行说明：

如果焊枪电极1到达第一切换路径点S1，S1位于点P之前相距Abstand0之处，子例程TEMP被调用，因为切换点例程

TRIGGER WHEN PATH=Abstand0DO TEMP FIRE_COND=(TRUE,FALSE,FALSE,TRUE)

当FIRE_COND的第一或第四表达式为“TRUE”时被执行。此例程对工件4进行预热（vortemperiert）。

若焊枪电极1到达第二切换路径点S2，S2位于点Q之前相距Abstand1处，则子例程OPEN以参数FIRE_COND=（TRUE，FALSE，FALSE，FALSE）被调用。如果第一或第三布尔表达式为TRUE，则此子例程打开夹具3。

焊枪电极1行驶经过打开的夹具3。当焊枪电极1到达第三切换路径点S3，S3位于点Q之前相距Abstand2处，则子例程CLOSE以参数FIRE_COND=（TRUE，FALSE，FALSE，FALSE）被调用。如果第一或第三布尔表达式为TRUE，则此子例程关闭夹具3。

若事件启动向后运动，那么焊枪电极1自动地移动，如在图1中以虚线所示的。它在执行器路径上的垂直投影PR（在图1中，垂直的），其在图1中点虚线示出的在向后运动期间执行器装置的或它的焊枪电极1的位置，在该向后运动中首先经过第三切换点S3。在此与该第三切换点对应的切换点例程

TRIGGER WHEN PATH＝Abstand2DO CLOSE(FIRE_COND)

以参数FIRE_COND=（FALSE，TRUE，FALSE，FALSE）调用子例程CLOSE。该子例程现在（基于向后运动）打开夹具3，即执行不同的动作以使焊枪电极1能够通过。

相应地，在焊枪电极1通过之后，如果焊枪电极1的投影经过第二切换路径点S2，则以FIRE_COND=（FALSE，TRUE，FALSE，FALSE）被调用的子例程OPEN现在关闭夹具3，以重新固定工件4。为清楚起见，在图1中，投影PR到第二切换路径点S2的投影距离PA表示：若这个距离变为零，则调用切换点例程。

若向后运动结束，参数被改变为FIRE_COND=（FALSE，FALSE，FALSE，TRUE）。由于第一切换路径点S1位于焊枪电极1的投影之前，因此执行与第一切换路径点相对应的切换点例程，即重新执行在时间用尽后断开的预热。

现在焊枪电极1自动地在执行器路径上向回行驶（图1中的点划线），参数被改变为FIRE_COND=（FALSE，FALSE，TRUE，FALSE）。

在此返回运动中，若焊枪电极1在执行器路径上的投影经过第二或第三切换点S2或S3，则与这些切换点相对应的切换点例程以参数FIRE_COND=（FALSE，FALSE，TRUE，FALSE）调用子例程OPEN或CLOSE，这些子例程而后如同在在执行器路径上常规行驶时那样打开或关闭夹具3。

接着继续在执行器路径上行驶。

可以看出，通过对切换点例程或它的子例程的功能的这样的扩展，使得可以根据向后运动和/或返回运动执行这些例程或它们的子例程，执行器过程对事件启动的、与在执行器路径上的常规行驶的偏差也能够良好有序地并特别是自动地进行预设或控制。

在此，特别是对于简单的子例程，有利的是根据向后运动和/或返回运动调用或执行切换点例程本身，比如，作为例子，将切换点例程作为第一切换点来示例性地描述。同样有利的是，根据向后运动和返回运动不同地预设或执行子例程，比如，作为例子，将切换点例程示例性地描述为第二和第三切换点。

Claims (12)

1.一种用于预设和/或控制执行器过程的方法，该执行器过程用于具有至少一个执行器、特别是工业机器人的执行器装置（1，2，3），

其中，所述执行器过程包括所述执行器装置的预设的定向的执行器路径，其特征在于，

根据所述执行器装置的与所述定向的执行器路径方向相反的、事件启动的向后运动和/或与所述定向的执行器路径方向相同的返回运动，预设或执行至少一个动作，尤其是不同地预设或执行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行器路径包括至少一个切换路径点（S1，S2，S3），并能够根据该切换路径点预设或执行动作，尤其是不同地预设或执行动作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据在所述向后运动和/或所述返回运动中所述执行器装置至所述切换路径点的投影距离（PA）来预设或执行动作，尤其是不同地预设或执行动作。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，具有切换点例程（TRIGGER），其包括用于执行所述动作的子例程（TEMP，OPEN，CLOSE），其中，可以根据所述向后运动和/或所述返回运动预设或执行所述切换点例程或所述子例程，尤其是不同地预设或执行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述向后运动包括所述执行器路径上的起点、从所述执行器路径驶离的部分和/或与所述执行器路径平行的部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述返回运动包括与所述执行器路径平行的部分、在所述执行器路径上返回的部分和/或所述执行器路径上的端点。

7.一种用于预设和/或控制执行器过程的装置，所述执行器过程用于具有至少一个执行器特别是工业机器人的执行器装置（1，2，3），

其中，所述执行器过程包括所述执行器装置的预设的定向的执行器路径，其特征在于，

该装置用于，根据所述执行器装置的与所述定向的执行器路径方向相反的、事件启动的向后运动和/或与所述定向的执行器路径方向相同的返回运动，预设或执行至少一个动作，尤其是不同地预设或执行至少一个动作。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其特征在于，所述执行器路径包括至少一个切换路径点（S1，S2，S3），并能够根据该切换路径点预设或执行动作，尤其是不同地预设或执行动作。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，根据在所述向后运动和/或所述返回运动中所述执行器装置至所述切换路径点的投影距离（PA）来预设或执行动作，尤其是不同地预设或执行动作。

10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，具有切换点例程（TRIGGER），其包括用于执行所述动作的子例程（TEMP，OPEN，CLOSE），其中，可以根据所述向后运动和/或所述返回运动预设或执行所述切换点例程或所述子例程，尤其是不同地预设或执行。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述向后运动包括所述执行器路径上的起点、从所述执行器路径外展的部分和/或与所述执行器路径平行的部分。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述返回运动包括与所述执行器路径平行的部分、在所述执行器路径上返回的部分和/或所述执行器路径上的端点。

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