CN104440913B - 手动引导地调节机器人臂姿势的方法和相应的工业机器人 - Google Patents

手动引导地调节机器人臂姿势的方法和相应的工业机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于手动引导地调节工业机器人(1)的机器人臂(2)的姿势的方法，具有步骤：检测由所述工业机器人(1)的操作者施加于所述机器人臂(2)的引导力(S4)；将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度(S5)；力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的、与所述机器人臂连接的基准点(P)(S6)。

Description

手动引导地调节机器人臂姿势的方法和相应的工业机器人
技术领域
本发明涉及一种用于手动引导调节工业机器人的机器人臂的姿势的方法和具有机器人控制器的工业机器人，该机器人控制器设计和/或设置为用于执行该方法。
背景技术
从DE 10 2008 062 622 A1已知一种用于将命令输入机械手的控制器特别是机器人的控制器的方法，该方法具有步骤：检测第一力，该第一力在第一方向上作用于机械手；将所检测的第一力与存储的力比较，所述存储的力分别包括一个命令；如果所检测的第一力与存储的力一致，将属于该存储的力的命令输出到机械手的控制器。在此优选地，机械手设计为顺从的，也就是说通过用于命令输入、由操作者手动施加给该机械手的力，该机械手以可辨认的方式可移动。这可通过具有相应的小比例常数的纯比例位置调节器实现。同样地，该顺从的机械手也可被力调节，该顺从的机械手在此特别是也位于刚性位置调节器中。此外，例如可在该机械手的控制器中根据数学等效模型算出在该机械手的当前位置中正好补偿重力和摩擦力的力。如果所述力将机械手的马达的力调节调为理论值，该机械手可已被相对小的力从当前位置移动。使机械手顺从，也就是说通过用于命令输入、施加给该机械手的力该机械手可辨认地可移动的另一种可能是，检测施加给该机械手的力，以在所述力的方向上的相应的移动对所述力作出反应，优选地以相应于所述力的大小的移动速度对所述力作出反应。对于该顺从的机械手，就是说用于命令输入所施加给该机械手的力导致该机械手的可测量的移动，优选地也导致被操作者可辨认的移动，该移动准确地在通过手动引导由该机械手的操作者预定的方向上。
发明内容
本发明的目的是，改进用于手动引导地调节工业机器人的机器人臂的姿势的方法，特别是简化由操作者对工业机器人的操纵和/或编程。
本发明的目的由一种用于手动引导调节工业机器人的机器人臂的姿势的方法实现，该方法具有步骤：
检测由工业机器人的操作者施加于机器人臂的引导力；
将参考坐标系的这种自由度确定为选取的自由度，引导力在这种自由度的方向上具有最大的力方向分量；
力调节地这样控制工业机器人的驱动器：只在选取的自由度上在手动引导调节机器人臂的姿势期间通过机器人臂的运动来调节预定的、连接于该机器人臂的基准点。
具有配属的机器人控制器的机器人臂，特别是工业机器人是工作机械，该工作机械可配备工具以用于自动操纵和/或加工物体，并且在多个运动轴线上例如就方位、位置和工作进程等是可编程的。工业机器人通常具有带有多个通过关节连接的肢的机器人臂和可编程的机器人控制器(控制装置)，机器人控制器在操作期间自动控制或调节机器人臂的运动过程。肢通过驱动器，特别是由机器人控制器控制的电驱动器，特别是关于工业机器人的表示关节的运动自由度的运动轴线运动。
机器人臂可例如包括支架和借助关节相对于该支架可转动安置的基座(Karussell)，在该旋转件上安置借助另一关节可摆动的摇臂。在该摇臂上可在此安置借助另一关节可摆动的悬臂。悬臂在此携带机器人手，其中在此该悬臂和/或该机器人手可具有多个其他关节。具有多个通过关节连接的肢的机器人臂可构造为具有多个连续相继设置的肢和关节的弯臂机器人，特别是该机器人臂设计为六轴弯臂机器人。
具有附属的机器人控制器的机器人臂(如工业机器人)特别是也可为所谓的轻型结构机器人，所述轻型结构机器人不同于传统的工业机器人首先在于，所述轻型结构机器人具有有利于人机合作的结构尺寸，在此具有对于所述轻型结构机器人的自重相对高的承载能力。此外，轻型结构机器人可特别是被力调节地而不是位置调节地操作，这例如简化了手动调节机器人臂的姿势。此外，因此可实现更安全的人机合作，因为例如可这样或防止或至少削弱机器人臂与人的无意碰撞，使得不对人产生伤害。该机器人臂或该轻型结构机器人可具有多于六个自由度，使得在此实现超定系统，因此相同方位中的空间中的相同的点可在该机器人臂的多个不同姿势中实现。轻型结构机器人可对外部力作用以适当的方式作出反应。可使用力传感器用于力测量，所述力传感器可在所有三个空间方向上测量力和扭矩。替代地或补充地，也可无传感器地(例如根据所测量的轻型结构机器人的关节上的驱动器的马达电流)估量外部力。作为调节计划，例如通过将轻型结构机器人建模为机械阻力(阻抗)可使用间接的力调节，或可使用直接的力调节。
机器人臂的姿势一般理解为该机器人臂的关节的所有关节位置的总和，这些关节可调节地连接机器人臂的各个肢。在狭义上，对于唯一确定的系统，例如也可将姿势理解为基准点(例如，机器人臂的工具基准点(工具中心点，Tool-Center-Points/TCP))的位置和方位。工具基准点例如可由机器人臂的手掌上的适当的点构成，卡抓、工具或其他装置固定在该工具基准点上，以便能够通过调节该机器人臂的姿势使它们在空间中运动。工具基准点一般还可为机器人臂之外的虚拟的空间点，但该空间点几何刚性地连接于该机器人臂的肢中的一个，特别是该机器人臂的手掌。
手动引导地调节机器人臂的姿势特别是被理解为，这样改变机器人臂的现时的(momentan)关节状态：工业机器人的操作者在一个或多个关节上用手接触该机器人臂，例如通过压、拉和/或转动所抓住的一个关节或多个关节而改变也就是说调节该机器人臂的姿势。在一基本实施例中，可在机器人臂的处于运动链最后的关节上，也就是说在该机器人臂的手掌上例如固定有把手或至少设有特别是刚性固定有把手部分，通过该把手部分可将引导力导入该机器人臂的机械结构。由工业机器人的操作者施加到机器人臂的该引导力例如可由特别是为此设计和设置的传感器特别是力传感器直接测量，或由机器人臂的现有的关节传感器特别是力/力矩传感器的测量值间接计算出，或间接地由工业机器人的关节的驱动器的马达电流来确定。
参考坐标系可例如是工业机器人的工作场所的世界坐标系、工业机器人的底座中的基础坐标系或在工业机器人上固定的工具、卡抓或其他装置的工具坐标系，所述工具、卡抓或其他装置应能够通过对机器人臂的姿势的调节而在空间中运动。预定的参考坐标系特别可以是具有六个自由度的三维笛卡尔坐标系。替代地，参考坐标系也可为其他任意的坐标系。因此，对于某些应用可适宜地例如使用极坐标系、柱坐标系或球坐标系。然而也可这样预先给定任意的其他坐标系：该坐标系由工业机器人的操作者单独预先给定。特别地，通过点和/或线的“示教(Teachen)”借助工业机器人自身来限定单独的坐标系。
自由度例如可理解为在三维笛卡尔坐标系的情况下三个在空间中处于彼此垂直的空间方向，以及围绕所述三个在空间中处于彼此垂直的空间方向的三个基础旋转(Grundrotationen)。在其他参考坐标系的情况下，自由度由各种相应于所述参考坐标系的“坐标轴”形成。
对于根据本发明的方法首先进行检测由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力，也就是说借助传感器特别是力传感器直接测量该引导力，或由机器人臂的已有的关节传感器特别是力/力矩传感器上的测量值间接算出该引导力，或若有可能间接地由工业机器人的关节的驱动器的马达电流确定该引导力，以便可确定由操作者在机器人臂上例如所施加的压、拉和/或转动所抓住的该机器人臂的一个关节或多个关节的关于导入该机器人臂的结构的该引导力的量和方向。
对于根据本发明的方法，然后基于由操作者导入的该引导力的量和方向确定参考坐标系的自由度，在该自由度的方向上该引导力具有最大的力方向分量。该最大的力方向分量然后确定选取的自由度，该自由度例如在笛卡尔坐标系的情况下可为三个笛卡尔空间方向中的一个或分别围绕该笛卡尔空间方向的三个旋转中的一个。在根据本发明的方法的一具体实施方式中，在笛卡尔坐标系的情况下也可设置为，同时选取两个自由度，特别是两个空间方向，由此实际上选取了一个平面，对预定的基准点仅能在该平面内调节，但是可以自由地调节。
该最大的力方向分量可例如这样确定：所检测的力以数学向量的形式投影到参考坐标系的所有自由度上，该参考坐标系的这种自由度确定为所选取的自由度，在这种自由度中投影的力的量是该参考坐标系的至少两个自由度的所有投影的力中最大的。
为了检测由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力，该工业机器人不必处于调节中，也就是说力调节地特别是在阻抗调节或进入调节(Admittanzregelung)中被控制，而是可例如在该机器人臂上设有单独的力传感器和/或力矩传感器，所述力传感器和/或力矩传感器测量由工业机器人的操作者施加给该机器人臂的引导力。因此，例如当机器人臂的关节是刚性时特别是当制动器已使该机器人臂的该关节固定也就是说刹住或不动时，也可确定由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力。在另一实施方式中，检测由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力也可在该工业机器人的力调节状态中进行。
根据本发明的方法，最后以及继续地，这样力调节地控制工业机器人的驱动器：使得只在选出的自由度上在手动引导地调节机器人臂的姿势期间通过机器人臂的运动来调节预定的、与机器人臂连接、特别是几何上或结构上连接的基准点(P)。这意味着，操作者只能这样使机器人臂运动：使基准点仅能沿着所选取的自由度运动。在笛卡尔坐标系作为参考坐标系的情况下，这可意味着基准点例如只能在空间中在垂直的直线上升高和/或下降，但是不能在水平平面上移动。在此，也不可能有基准点的旋转的方式。根据本发明的方法，当操作者例如至少基本上已向上或向下移动了机器人臂的手掌时，就已经对这种受限的可运动性进行了控制。虽然向侧向的运动、即在水平平面上的不重要的运动最初是可能的，因为机器人臂开始只处于一般的、不是根据本发明的方法的调节中。
根据最后的方法步骤，这样力调节地控制工业机器人的驱动器：在手动引导调节机器人臂的姿势期间只在所选取的自由度上通过机器人臂的运动来调节预定的基准点，操作者例如只能向上或向下运动机器人臂的手掌。因此，例如由机器人臂携带的工具的进刀运动可实现为精确垂直于水平定位的部件，尽管该机器人臂仅被手动引导，既不被程序控制也不通过操纵行驶键(Fahrtasten)自动移动。
在所选取的自由度上的该受限的运动模式中，根据本发明的方法可重复使用。
在一实施方式变型中，在检测由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力之前可力调节地控制工业机器人的驱动器，所述驱动器设计和设置为用于自动调节机器人臂的姿势。
一般地，根据本发明的方法特别是初次或在反复应用中可以如下执行步骤：
-预先给定具有至少两个自由度的参考坐标系；
-预先给定连接于机器人臂的基准点；
-力调节地控制工业机器人的驱动器，所述驱动器设计和设置为用于自动调节机器人臂的姿势；
-检测由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力；
-将引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系的自由度确定为选出的自由度；
这样力调节地控制工业机器人的驱动器：只在选取的自由度上在手动引导地调节机器人臂的姿势期间通过机器人臂的运动来调节预先给定的基准点。
在具有至少两个自由度的参考坐标系和基准点被预定之后，例如在机器人控制器的初始化期间，通过例如在机器人控制器软件的菜单中进行选择或通过借助机器人程序预先给定，通过进行力调节地控制该工业机器人的驱动器来力调节地控制工业机器人，所述驱动器设计和设置为用于自动调节机器人臂的姿势。
在此，工业机器人可例如首先被带入不受限的力调节控制状态，使得根据本发明的方法可一直重复执行。替代地，可直接从根据本发明的受限移动模式中选取另一自由度，然后该另一自由度可作为所选取的自由度。
因此，例如在预定基准点只在竖直方向上移动期间操作者可在水平方向上这样施加可超过预定最小力的明显高的力：使得该新处于水平平面上的自由度被设置为新的选出的自由度。这表示，预定基准点首先只可在竖直方向上移动，在例如由操作者在水平方向上明显拉动之后，该预定基准点现在仅可在水平方向上移动，不能再被竖直地调节。
为了使这成为可能，当由工业机器人的操作者施加于机器人臂的被检测到的引导力超过预定最小力时，可以将参考坐标系的这种自由度确定为选出的自由度，该引导力在该自由度的方向上具有最大的力方向分量。
替代地或补充地，当由工业机器人的操作者施加于机器人臂的被检测到的引导力超过预定的最小力时，可这样力调节地控制工业机器人的驱动器：只在选出的自由度上在手动引导地调节机器人臂的姿势期间通过机器人臂的运动来调节预定的基准点。
在两种情况下，预定的最小力构成力的阈值，就此而言首先必须克服该力的阈值，以便使用另一自由度能够作为新选出的自由度。在此超过最小力起到触发器的作用，该触发器致使对所选取的自由度的设置和/或更换。因此，预定的基准点可继续在选取的自由度上以小的力消耗运动，而不丢失在所选取的自由度的方向上的受限引导。这表示，操作者绝对可在不允许、未选出的自由度上将一定的力带给机器人臂，然而这并不导致对在该不允许、未选出的自由度上对机器人臂的调节。只有当操作者克服预定最小力时，例如通过在不允许、未选出的自由度上猛拉，使所选取的自由度直接转入新自由度或新方向，使得预定基准点现在只可在该新方向上移动。这样在该方法的该实施方式中，预定基准点不能再在以前所选取的自由度中运动。
替代地，对于通过超过最小力引发所选取的自由度的调整和/或更换，触发器也可为例如在机器人臂的结构上、在连接于该机器人臂的把手上或在编程手持装置()上的操纵键，通过操纵该触发器由机器人控制器致使所选取的自由度的调整和/或更换。
在另一替代实施方式中，可基于在一方向上力作用的最小持续时间进行触发所选取的自由度的设置和/或更换或切换所选取的自由度，该方向是现时(momentane)移动方向。这表示，例如当操作者正交于当前移动方向施加力特别是相对小的力时，该力然而在相同方向上保持一定时间间隔，该移动方向也就是说自由度被切换。
当由操作者特别是由工业机器人的操作者的手施加给机器人臂的被检测的引导力超过预定最小力时，将参考坐标系的这种自由度(引导力在这种自由度的方向上具有最大的力方向分量)确定为选取的自由度，可在该方法的变型中执行或是可能的。
在该方法的另一变型中，当由操作者或由工业机器人的操作者的手施加给机器人臂的被检测到的引导力超过预定最小力时，可以这样力调节地控制工业机器人的驱动器：在手动引导调节机器人臂的姿势期间只在所选取的自由度上通过机器人臂的运动来调节预定基准点。
在所有相应的实施方式中，在施加引导力期间，在达到和/或超过预定最小力时减小力调节地控制的工业机器人的在达到预定最小力之前的参数化的刚性。在此只在所选取的自由度上发生该刚性的减少。在所有其他未选出的自由度上最初的参数化的刚性保持不变。在基本功能中，机器人控制器设置为这样力调节地控制工业机器人的驱动器：首先全部自由度，在真实空间的笛卡尔坐标系中例如三个空间方向X、Y、Z以及围绕所述空间方向X、Y、Z的三个旋转A、B、C，具有高刚性。这意味着换言之，预定基准点(例如，机器人臂的工具基准点(TCP))首先在基本功能中可完全不或仅不可察觉地从现时位置和地点被手动移动出。就此而言高刚性可接近完全刚性，使得对于操作者可感觉的不动性在所有自由度的“方向”上预先给定。
只有当操作者向机器人臂施加超过预定最小力的引导力时，才不再对全部自由度维持基本功能的高刚性，而是在这样的自由度上可明显感觉地减少，使得操作者通过沿着选取的自由度调节机器人臂以小的或只是适度的手动力消耗就能够运动、即调节预定基准点。
在选取的自由度中从高刚性到减少刚性的过渡可跳跃式地发生或近似跳跃式地发生。在操作方便的实施方式中，可这样防止这种突然松脱(Losreiβen)：选取的自由度中的刚性经过一段时间间隔逐渐从高刚性改变到减少刚性。因此，在选取的自由度上可实现机器人臂的软松开。
对此，力调节地控制的工业机器人的刚性的减少可逐渐地特别是在0.1秒至2.0秒内进行。通过在该时间间隔内刚性从高刚性到减少刚性的逐渐减少，给操作者留下足够的反应时间，以便感觉该刚性的改变并相应地对此作出反应。这可防止操作者通过猛地施加应克服且也克服了预定最小力的高引导力在否则会突然降低刚性的情况下使机器人臂以不期望的方式沿着选取的自由度急走。
当刚性经过0.1秒至2.0秒的时间间隔逐渐地特别是线性地减少时，这大约相应于操作者的平均反应时间，以便可有意地感觉该刚性的减少。通常应实现逐渐减少的时间间隔可在机器人控制器中预先设置或选择为特别是在0.1秒至2.0秒的时间间隔内。
防止出乎意料地突然松脱的替代的或补充的可能性是，这样设置机器人控制器：在施加引导力期间在达到预定最小力之前保持最初参数化的刚性，特别是当已超过该预定最小力时仍继续维持，当在达到和/或超过该预定最小力之后该引导力开始减少时，才减少刚性、特别是减少到零。
这表示，操作者首先在期望的自由打开(freizuschaltende)方向上压或拉机器人臂，直到该操作者的引导力超过预定最小力。然后因此选取的该自由度不直接自由打开，也就是说在该自由度的方向上刚性明显减少，而在不间断地继续压或继续拉时保持高刚性。只有当操作者将其引导力拿开或至少明显减少时，也就是说停止继续压或继续拉，选取的自由度被自由打开，也就是说该选取的自由度的方向上的刚性减少，该操作者通过重新施加现在可不再必须超过预定最小力而是明显处于该预定最小力之下的引导力可在该选取的、自由打开的自由度内移位机器人臂。
在所有实施方式中，可借助阻抗调节或进入调节进行力调节地控制工业机器人的驱动器。
控制装置可就此而言设置为，借助阻抗调节产生机器人臂的顺从性(Nachgiebigkeit)。
与进入调节不同，阻抗调节基于关节平面上的现有的扭矩调节器。测量实际地点与定义的额定地点的偏差，相应于期望的动态行为确定期望的一般化的一个力或多个力和力矩。该力可通过已知的机械手的运动学被投影(abgebildet)到相应的关节扭矩。最后，可通过作为基础的扭矩调节器来调节扭矩。
控制装置但也可设置为，借助进入调节产生机器人臂的顺从性。
进入调节基于关节平面上的机械手的现有的位置调节器。此处，必须测量从外部作用于机械手的一般化的力。以所述力为出发点，确定机械手的相应于期望的动态行为的移动，该移动被逆运动学和该机械手上的作为基础的位置调节器命令。
例如期望的笛卡尔行为的获得可基于作为基础的位置调节、扭矩调节或关节阻抗调节实现。所述调节的实现可通过将力矩传感器集成到工业机器人的关节中实现。在此，该传感器检测在传动器的输出部上起作用的一维扭矩。这个大小可被作为用于调节的测量参数，因此使能在该调节的框架内考量关节的弹性。特别地，与使用机械手的末端执行器(Endeffektor)上的力矩传感器不同，通过扭矩传感器还测量这些力，所述力不施加于该末端执行器而是施加于该机械手的肢和/或特别是施加于由该机械手持有的工件。
对由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力可关于该机器人臂的预定的基准点来检测，特别是测量出和/或计算出。因此，操作者不必将引导力准确地施加到预定的基准点上，而是更确切地说可以将引导力施加到机器人臂的任意位置上，因为首先全部自由度都以高输出刚性(Ausgangssteifigkeit)被参数化，也就是说具有所有肢的整个机器人臂首先至少近似地或完全地展示为例如刚性体()的行为。因此，对所施加的引导力不必直接在预定的基准点上来测量，而是可以通过测量在其他位置上、特别是机器人臂的关节上的力矩和/或扭矩来确定，特别是算出。
在根据本发明的方法的一具体设计方案中，工业机器人可首先处于力调节地控制模式中，其中在手动引导地调节机器人臂的姿势期间机器人臂的预定基准点的移动只在选取的自由度上是可能的，在由工业机器人的操作者在一另外的、未选取的自由度的方向上施加给该机器人臂的引导力的力方向分量超过预定最小力时，该另外的自由度被作为新选取的自由度。
因此，可直接从自由打开的所选出的自由度切换到作为选出的自由度的另一自由度。
例如，在预定基准点只在竖直方向上移动期间操作者可在水平方向上施加超过预定最小力的明显高的力，这样，该新的处于水平面的自由度设置为新选取的自由度。这表示，预定基准点首先只可在竖直方向上移动，例如在由操作者在水平方向上明显猛拉之后，该预定基准点现在仅可在该水平方向上移动，不再可被竖直移位。
在所有实施方式中，可基于在一方向上力作用的最小持续时间进行触发所选取的自由度的设置和/或更换特别是进行所选取的自由度的切换，该方向特别是现时运动方向。
在所有实施方式中，参考坐标系可除具有六个自由度的三维笛卡尔坐标系之外还有特别是工业机器人的工作场所的世界坐标系、工业机器人的底座中的基础坐标系或固定在工业机器人上的工具的工具坐标系。
预定参考坐标系例如可是工业机器人的工作场所的世界坐标系、工业机器人的底座中的基础坐标系或在工业机器人上固定的工具、卡抓或其他装置的工具坐标系，所述工具、卡抓或其他装置应通过移位机器人臂在空间中的姿势而移动。预定参考坐标系特别可是具有六个自由度的三维笛卡尔坐标系。替代地，参考坐标系也可为每个其他任意坐标系。因此，对于某些应用可适宜地例如使用极坐标系、柱坐标系或球坐标系。
除根据本发明的方法本身之外，本发明的目的也由具有设计为和/或设置为执行机器人程序的机器人控制器以及具有带有至少三个关节的机器人臂的工业机器人实现，所述关节可根据该机器人程序自动调节和/或可在手动操作(Handfahrbetrieb)中自动调节，其中该机器人控制器设计为和/或设置为实施所述方法。
附图说明
在下面的说明中参照附图详细说明根据本发明的方法可操作的工业机器人的具体实施例。该实施例的具体特征不受其被具体提及的实施例的限制，可以单独或组合地体现本发明的一般特征。在此示出：
图1为具有示意性示出的机器人控制器和借助电驱动器其姿势仅可竖直调节的机器人臂的轻型结构机器人类型的工业机器人的立体图，
图2为根据图1的轻型结构机器人类型的工业机器人的立体图，其具有示意性示出的机器人控制器，借助电驱动器机器人臂的姿势仅可水平调节，以及
图3为具有方法步骤S1至S6的根据本发明的方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1示出在示例性实施方式中作为所谓的轻型结构机器人的工业机器人1，该机器人具有机器人臂2和机器人控制器3。在本实施例的情况下，机器人臂2包括多个、相继设置的并借助关节4可转动地彼此连接的肢5至12。
工业机器人1的机器人控制器3设计为或设置为执行机器人程序，通过该机器人程序机器人臂2的关节4可根据该机器人程序自动地或在手动操作中自动地调节或旋转运动。对此，机器人控制器3连接于可控制的电驱动器，所述电驱动器设计为用于移位工业机器人1的关节4。
机器人控制器3设计为和/或设置为实施用于手动引导移位机器人臂2的姿势的方法，如下根据具体实施例详细说明。
在第一个方法步骤S1中，为图1所示的机器人臂2预先给定多个可能的参考坐标系R中的一个。
在本实施例的情况下，涉及以分别具有六个自由度的三维笛卡尔坐标系形式的参考坐标系R，特别是指工业机器人1的工作场所的世界坐标系RW、工业机器人1的形成工业机器人1的底座的肢5中的基础坐标系RB或在工业机器人1上固定的工具13的工具坐标系RZ。
替代地，参考坐标系R例如可为穿过工件14位于旁边的极坐标系RP。
随后在第二个方法步骤S2中，预先给定连接于机器人臂2的基准点P。在本实施例的情况下，该基准点是工具13的工具尖。
在第三个方法步骤S3中，力调节地控制工业机器人的设计为和设置为用于自动移位机器人臂的姿势的驱动器。
随后在第四个方法步骤S4中进行检测由工业机器人1的操作者的手15施加到机器人臂2的引导力。
在第五个方法步骤S5中，确定参考坐标系R、RZ的这种自由度，引导力在这种自由度的方向上具有最大的力方向分量。然后该自由度形成选取的自由度。
然后在第六个方法步骤S6中，可这样进行力调节地控制工业机器人1的驱动器：只能在选取的自由度上在通过手15手动引导地调节机器人臂2的姿势期间通过机器人臂2的运动来调节预定基准点P。
在本实施例的一变型中，当检测到的由工业机器人1的操作者的手15施加于机器人臂2引导力超过预定最小力时，才实施将参考坐标系R、RZ的该自由度确定为选出的自由度，引导力在该自由度的方向上具有最大的力方向分量。
在本实施例的另一变型的情况下，当检测到的由工业机器人1的操作者的手15施加于机器人臂2的引导力超过预定最小力时，才实施这样地力调节地控制工业机器人1的驱动器：只能在选取的自由度上在手动引导地调节机器人臂2的姿势期间通过机器人臂2的运动来调节预定基准点P。
这表示，操作者例如借助其手15在箭头方向P1上向下强烈或急猛地压之后，现在只能这样移动机器人臂2：基准点P仅可沿着选取的自由度，即，在坐标系RZ的X轴线的方向上移动。在笛卡尔坐标系RZ作为参考坐标系R的情况下，这表示，在本实施例中基准点P只可在空间中的垂直直线G上升高和/或下降，但不能再在水平平面E上移动。在此，基准点P的旋转的方式也不再可能。这样，当操作者例如已将机器人臂2的肢11至少基本上向上或向下移动时，就已经在根据本发明的方法控制这种受限的可运动性。向侧向的运动、即在水平平面E上的不重要的运动最初是可能的，因为机器人臂2开始只处于一般的、不是根据本发明的方法的调节中。然而在根据最后的方法步骤S6这样进行力调节地控制工业机器人1的驱动器：只可在选取的自由度中在手动引导移位机器人臂2的姿势期间通过机器人臂2的运动来调节预定基准点P之后，操作者例如可将机器人臂2的肢11只向上或向下移动。因此，例如由机器人臂2携带的工具13的进刀运动可实现为精确垂直于例如水平定位的部件14，尽管机器人臂2仅被手动引导，既不被程序控制也不通过操纵行驶键(Fahrtasten)自动移动。
在所选取的自由度上，即，根据图1在坐标系RZ的X轴线的方向上在该受限移动模式中，根据本发明的方法可重复使用。在此，工业机器人1可首先被带入又不受限的力调节控制状态中，使得根据本发明的方法可一直重复执行或可直接从根据图1的受限移动模式中选取另一自由度，然后该另一自由度设置为所选取的自由度。
因此，例如在图2中示意性示出，在预定基准点P只在竖直方向上运动期间操作者可用手15在水平方向上施加可超过预定最小力的明显高的力，这样，该新的处于水平平面E上的自由度被设置为新选取的自由度。这表示，预定基准点P首先只能根据图1在竖直方向上运动，在例如由操作者的手15在水平方向中的箭头方向P2上明显猛拉之后，预定基准点P现在仅可在水平方向上，即或在坐标系RZ的Y轴线的方向上或在坐标系RZ的Z轴线的方向上运动，而不能再竖直地在坐标系RZ的X轴线的方向上被调节。

Claims (14)

1.一种用于手动引导地调节工业机器人(1)的机器人臂(2)的姿势的方法，该方法具有步骤：
检测由所述工业机器人(1)的操作者施加于所述机器人臂(2)的引导力；
将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度；
力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的、与所述机器人臂连接的基准点(P)，
其特征在于，
当检测到的由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力超过预定最小力时，才实施将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度，并且
在达到所述预定最小力之前保持在施加所述引导力期间的参数化的刚性，当达到和/或超过所述预定最小力之后所述引导力又减小时，才减小所述刚性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述检测由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力之前，力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，所述驱动器被设计和设置为用于自动调节所述机器人臂(2)的姿势。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，当检测到的由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力超过预定最小力时，才实施力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的基准点(P)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在施加所述引导力期间，在达到和/或超过预定最小力时减小力调节地控制的所述工业机器人(1)的在达到所述预定最小力之前的参数化的刚性。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述减小所述力调节地控制的工业机器人(1)的是逐渐地进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述减小所述力调节地控制的工业机器人(1)的是在0.1秒至2.0秒内进行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，借助阻抗调节或进入调节来力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，对由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力关于所述机器人臂(2)的预定基准点(P)来检测。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力关于所述机器人臂(2)的预定基准点(P)来进行测量和/或计算。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述工业机器人(1)处于力调节地控制的模式中，其中在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间仅能在所述选出的自由度上调节预定的基准点(P)，而在由所述工业机器人(1)的操作者在一另外的、未选取的自由度的方向上施加给所述机器人臂(2)的引导力的力方向分量超过所述预定最小力时，将该另外的自由度作为新的选出的自由度。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，基于在一方向上力作用的最小持续时间来触发对所述选出的自由度的设置和/或更换，该方向现时的运动方向。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，对所述选出的自由度进行切换。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)是具有六个自由度的三维笛卡尔坐标系。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)是所述工业机器人(1)的工作场所的世界坐标系(RW)、所述工业机器人(1)的底座中的基础坐标系(RB)或固定在所述工业机器人(1)上的工具(13)、卡抓或其他装置的工具坐标系(RZ)。
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