CN104736306B - 用于远程定位末端执行器的系统和方法 - Google Patents

用于远程定位末端执行器的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104736306B
CN104736306B CN201380055353.5A CN201380055353A CN104736306B CN 104736306 B CN104736306 B CN 104736306B CN 201380055353 A CN201380055353 A CN 201380055353A CN 104736306 B CN104736306 B CN 104736306B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
axle
processor
sensor
end effector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380055353.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104736306A (zh
Inventor
C·威廉森
D·戴利
A·奥克斯福德
Y·萨瓦利亚
B·怀特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lincoln Global Inc
Original Assignee
Lincoln Global Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lincoln Global Inc filed Critical Lincoln Global Inc
Publication of CN104736306A publication Critical patent/CN104736306A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104736306B publication Critical patent/CN104736306B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/409—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using manual data input [MDI] or by using control panel, e.g. controlling functions with the panel; characterised by control panel details or by setting parameters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36159—Detachable or portable programming unit, display, pc, pda
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37388—Acceleration or deceleration, inertial measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

用于远程定位末端执行器(12)的系统(10)包括在输入设备(30)中的传感器(34,36,38,40,42)，所述传感器(34,36,38,40,42)与轴(44,46,48)对准，以产生反映传感器(34,36,38,40,42)关于所述轴的角位移的信号(50,52,54)。处理器(62)接收信号(50,52,54)并且执行储存在存储器(64)中的一组逻辑，以对信号(50,52,54)进行滤波、平滑信号(50,52,54)并且产生到末端执行器(12)的控制信号(56,58,60)，所述控制信号(56,58,60)与传感器(34,36,38,40,42)关于轴(44,46,48)的角位移成比例。用于远程定位末端执行器(12)的方法包括移动输入设备(30)，感测传感器(34,36,38,40,42)从轴(44,46,48)的角位移，产生反映传感器(34,36,38,40,42)关于轴(44,46,48)的角位移的信号(50,52,54)，平滑信号(50,52,54)，以及产生到末端执行器(12)的控制信号(56,58,60)，所述控制信号(56,58,60)与传感器(34,36,38,40,42)关于轴(44,46,48)的角位移成比例。

Description

用于远程定位末端执行器的系统和方法
本申请要求2012年10月23日递交的美国临时申请序列No.61/717,380的优先权，并且出于所有的目的，所述美国临时申请序列No.61/717,380通过引用被并入本文。
发明领域
本发明一般地涉及用于远程定位末端执行器(end effector)的系统以及用于远程定位末端执行器的方法。
技术背景
计算机数控(CNC)机床因具有高精度和准确度而在本领域闻名。CNC机床可以在具有相对低的制造公差的各种零件或部件的制造和/或精加工(finish)期间控制例如钻具(drill)、压床(press)、车床(lathe)或其他机械。每个CNC机床典型地需要某种形式的初始设置以在操作之前定位末端执行器。这种末端执行器的初始定位传统上使用定制的控制面板来执行，所述定制的控制面板具有开关和/或转盘(rotary dial)的组合以精密地控制末端执行器的人工定位。例如，操作者可以选择第一轴来移动末端执行器并且按压开关和/或旋转电位计来以所选择的速度沿所选择的第一轴移动末端执行器。操作者随后可以针对两个或更多个轴重复该过程，直到操作者已经满意地将末端执行器定位在所期望的位置。尽管最终在定位末端执行器上是有效的，但这种反复的选择特定的轴并且沿所选择的轴移动末端执行器的过程可能是耗时的和劳动密集型的。
微机电系统的发展已经使得加速度计和其他传感器能够被并入到越来越容易获得的产品(例如智能手机、平板计算机和虚拟游戏控制装置)中。结果，使用这些容易获得的产品中的一个或更多个来远程定位末端执行器的系统和方法将会有益于降低与定位末端执行器相关联的时间和劳动。
发明内容
为了克服前述问题，特别是克服降低与定位末端执行器相关联的时间和劳动的问题，用于远程定位末端执行器的系统以及用于远程定位末端执行器的方法被描述。本发明的进一步实施方案是从属权利要求的主题。本发明的方面和优点在下面的说明书中被阐述，或者可以关于说明书是明晰的，或者可以通过本发明的实践而得知。
本发明的一个实施方案是用于远程定位末端执行器的系统。所述系统包括输入设备和在输入设备中的第一传感器。第一传感器与第一轴对准，并且被配置来产生反映第一传感器关于第一轴的第一角位移的第一信号。处理器与第一传感器通信，以使处理器接收第一信号。处理器被配置来执行储存在存储器中的第一组逻辑，所述第一组逻辑导致处理器对第一信号进行滤波、平滑第一信号并且产生到末端执行器的第一控制信号，所述第一控制信号与第一传感器关于第一轴的第一角位移成比例。
本发明的另一个实施方案是用于远程定位末端执行器的系统，所述系统包括输入设备和在输入设备中的加速度计。加速度计被配置来产生反映加速度计从第一轴的第一角位移的第一信号。处理器与加速度计通信，以使处理器接收第一信号。处理器被配置来执行储存在存储器中的第一组逻辑，所述第一组逻辑导致处理器平滑第一信号并且产生到末端执行器的第一控制信号，所述第一控制信号与加速度计关于第一轴的第一角位移成比例。
在又另一个实施方案中，用于远程定位末端执行器的方法包括移动输入设备，感测第一传感器关于第一轴的第一角位移，以及产生反映第一传感器关于第一轴的第一角位移的第一信号。所述方法还包括平滑第一信号以及产生到末端执行器的第一控制信号，所述第一控制信号与第一传感器关于第一轴的第一角位移成比例。
一旦仔细审视本说明书，本领域的普通技术人员将会更好地理解这样的实施方案以及其他实施方案的特征和方面。
附图说明
本发明的全部且能够实施的公开内容，包括其对于本领域的技术人员而言的最佳模式，在本说明书的余下部分(包括参照附图)被更具体地阐述，其中：
图1是根据本发明的一个实施方案用于远程定位末端执行器的系统的示例性方框图；
图2是与第一、第二和第三轴对准的示例性输入设备；
图3是反映传感器关于三个轴的角位移的原始信号的示例性图；
图4是被归一化的图3所示的原始信号的示例性图；
图5是图4所示的被归一化的第三信号与被滤波并且平滑的相同信号的叠加(overlay)的示例性图；
图6是人机界面的示例性显示装置；
图7是由第三信号产生的控制信号的示例性图；
图8是可以被并入到图1所示的系统中的加速度轮廓的示例性图；以及
图9是根据本发明的一个实施方案针对用于远程定位末端执行器的方法的算法的方框图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明目前的实施方案，其中一个或更多个实施例在附图中被图示说明。详细的说明书使用数字和字母标识来涉及附图中的特征。附图和说明书中相似或类似的标识已经被用来涉及本发明的相似或类似的部分。如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以被可互换地使用以区别各个部件，并且不意图来表示各个部件的位置或重要性。此外，术语“上游”和“下游”指的是部件在流体通道中的相对位置。例如，如果流体从部件A流到部件B，则部件A在部件B的上游。反之，如果部件B接收流自部件A的流体，则部件B在部件A的下游。
每个实施例以解释说明本发明而非限制本发明的方式被提供。事实上，在本发明中作出更改和变化而不脱离本发明的范围或精神对于本领域的技术人员而言将是显然的。例如，作为一个实施方案的一部分所图示说明或描述的特征可以被用在另一个实施方案上，以产生更进一步的实施方案。因此，意图的是，本发明涵盖在待审的权利要求以及它们的等同内容的范围内的这样的更改和变化。
本发明的各种实施方案包括用于远程定位末端执行器的系统和方法。所述系统一般地包括智能手机、平板计算机、虚拟游戏控制装置，或者具有与正交的轴对准的一个或更多个传感器的其他便携输入设备。每个传感器可以产生反映该传感器关于相关联的轴的角位移的信号，并且与传感器通信的处理器可以接收该信号。处理器可以被配置来执行储存在存储器中的逻辑，以对信号进行滤波和/或平滑并且产生到末端执行器的控制信号，所述控制信号与每个传感器关于相关联的轴的角位移成比例。在特定的实施方案中，所述系统可以进一步包括互锁装置，所述互锁装置防止末端执行器的远程定位，除非互锁装置的条件被满足。可替换地或此外，所述系统可以包括附加的逻辑，所述附加的逻辑针对不同的末端执行器更改处理器和/或响应于传感器关于相关联的轴的角位移的加速度来调整控制信号(一个或多个)的变化率。尽管本发明的示例性实施方案将在CNC机床的背景下来描述，但本领域的普通技术人员将容易理解的是，本发明的实施方案可以被应用到任何末端执行器，并且本发明不限于CNC机床，除非被具体记载在权利要求中。
图1提供根据本发明的一个实施方案用于远程定位末端执行器12的系统10的示例性方框图。末端执行器12可以包括任何远程受控的工具，所述工具被用来切割、研磨(grind)、机加工(machine)、精加工或者以其他方式制造部件。例如，末端执行器12可以是刀具、钻具、刨槽头、激光器、研磨轮、具有常规的XYZ笛卡尔坐标配置的平板(flat bed)机床，或者本领域的普通技术人员已知的、可以在一个或更多个方向上被远程定位的任何其他制造设备。末端执行器12可以被可操作地连接到一个或更多个枢轴(pivot)或接头，以允许末端执行器12沿一条线、在一平面上或者在一体积中的远程定位。在图1所示的特定的实施方案中，例如，第一、第二和第三接头14、16、18被布置为彼此正交并且将末端执行器12连接到底座(stand)20。连接到接头14、16、18的伺服马达或其他致动器(未示出)使得末端执行器12能够在三个维度上移动。
如图1所示，系统10一般地包括输入设备30以及可操作地连接到末端执行器12的计算设备32。输入设备30可以是例如智能手机、平板计算机、虚拟游戏控制器，或者其他商业上可获得的具有一个或更多个传感器的便携设备，所述传感器可以检测和/或量化输入设备30关于一个或更多个轴的移动。尽管本发明的各种实施方案将在本文被描述为具有多个分开的传感器，所述多个分开的传感器出于完整性而与正交的轴对准，在特定的实施方案中，输入设备30可以具有与一个或更多个轴对准的单个传感器，并且本发明不要求每个轴有单独的传感器，除非被具体记载在权利要求中。此外，尽管输入设备30和计算设备32在图1中以分开的方框被图示说明，本领域的普通技术人员将容易理解的是，一个可以被并入到另一个中。例如，输入设备30可以是智能手机，而计算设备32可以是智能手机中加载并操作的应用。
在图1所示的特定的实施方案中，例如，输入设备30可以是包括加速度计传感器34和定向传感器36的智能手机。加速度计传感器34又可以包括俯仰(pitch)加速度计38和滚动(roll)加速度计40，并且定向传感器36可以包括罗盘(compass)或偏转(yaw)加速度计42。每个传感器34、36和/或每个加速度计38、40、42可以与不同的正交的轴对准。例如，如图2所最清楚地示出的，每个传感器34、36和/或每个加速度计38、40、42(在图2中被全体描绘为输入设备30里的一球体)可以分别与第一、第二和第三轴44、46、48对准。以这种方式，每个传感器34、36和/或每个加速度计38、40、42可以检测输入设备30关于每个各自的轴44、46、48移动的方向和量。
回到图1所示的特定的实施方案，俯仰加速度计38可以与第一轴44对准，并且被配置来产生反映俯仰加速度计38关于第一轴44的第一角位移的第一信号50。类似地，滚动加速度计40可以与正交于第一轴44的第二轴46对准，并且被配置来产生反映滚动加速度计40关于第二轴46的第二角位移的第二信号52。最后，偏转加速度计42可以与正交于第一轴44和第二轴46的第三轴48对准，并且被配置来产生反映偏转加速度计42关于第三轴48的第三角位移的第三信号54。以这种方式，俯仰、滚动和偏转加速度计38、40、42可以在三个平面上感测输入设备30的运动，并且产生反映输入设备30已经关于每个轴44、46、48旋转的方向和量值的分开的信号50、52、54。这些信号50、52、54中所包含的信息随后可以由计算设备32处理，以将信息变换到三维坐标系统中来重新定位末端执行器12。具体地，对于每个传感器34、36或每个加速度计38、40、42，角位移的符号或方向可以对应于在单个平面上关于每个各自的轴44、46、48的移动的方向，并且角位移的量值可以对应于在单个平面上关于每个各自的轴44、46、48的移动的速率(rate)或速度(velocity)。全体地，三个信号50、52、54因而可以指示末端执行器12在三维空间中的所期望的移动。
计算设备32与输入设备30通信，以接收、操控第一、第二和第三信号50、52、54，并且将第一、第二和第三信号50、52、54变换为第一、第二和第三控制信号56、58、60，所述第一、第二和第三控制信号56、58、60被发送到末端执行器12。一般而言，计算设备32可以是任何合适的基于处理器的计算设备。例如，合适的计算设备可以包括个人计算机、移动电话(包括智能手机)、个人数字助理、平板计算机、笔记本型计算机、桌上型计算机、工作站、游戏机、服务器、其他计算机和/或任何其他合适的计算设备。如图1所示，计算设备32可以包括一个或更多个处理器62和相关联的存储器64。处理器(一个或多个)62一般地可以是本领域已知的任何合适的处理设备(一个或多个)。类似地，存储器64一般地可以是任何合适的计算机可读介质或媒介，包括但不限于RAM、ROM、硬盘、闪存或其他存储器设备。如一般所理解的，存储器64可以被配置来储存可被处理器(一个或多个)62访问的信息，包括可以被处理器(一个或多个)62执行的指令或逻辑。指令或逻辑可以是在被处理器(一个或多个)62执行时导致处理器(一个或多个)62提供所期望的功能的任何一组指令。例如，指令或逻辑可以是以计算机可读的形式呈现的软件指令。当软件被使用时，任何合适的程序编制、脚本编制或者其他类型的语言或语言的组合可以被用来实现本文所包含的教导。可替换地，指令可以由硬线逻辑或其他电路(包括但不限于专用电路)实现。
计算设备32还可以包括用于访问网络上的信息的网络接口。网络接口可以包括例如USB、Wi-Fi、蓝牙、以太网或串行接口。网络可以包括多种网络的组合，例如蜂窝网络、WiFi网络、LAN、WAN、因特网和/或其他合适的网络，并且可以包括任何数量的有线或无线的通信链接。信息可以使用安全的数据包通过网络接口来交换，所述信息被自动地验证以确保其在设备之间的完整性。
如图1所示，处理器62与俯仰、滚动和/或偏转加速度计38、40、42通信，以使处理器62接收第一、第二和/或第三信号50、52、54。处理器62被配置来执行储存在存储器64中的第一组逻辑66，以对第一、第二和/或第三信号50、52、54进行归一化、滤波和/或平滑。此外，第一组逻辑66可以使得处理器32能够产生到末端执行器12的第一、第二和/或第三控制信号56、58、60，所述第一、第二和/或第三控制信号56、58、60分别与第一、第二和/或第三信号50、52、54成比例。
图3-图5提供在由处理器62操控的各种阶段期间信号50、52、54的示例性图。具体地，图3提供由各自的俯仰、滚动和偏转加速度计38、40、42产生的第一、第二和第三信号50、52、54的示例性图。如图3所示，来自加速度计和定向传感器34、36的原始数据可以包括由电磁干扰引起的或简单地由相关联的俯仰、滚动和偏转加速度计38、40、42的高灵敏度引起的大量噪声。此外，不同的输入设备30可以将变化程度的噪声或抖动信号添加到原始信号中。如果图3所示的原始信号50、52、54未经更改，末端执行器12将会遭受到快速瞬变而导致不必要的振动，该振动会使其难以精密地并准确地定位末端执行器12。此外，不必要的振动会增加与移动零件相关联的正常磨损并且危害系统10的使用寿命。
如图4所示，第一组逻辑66可以使得处理器62能够对原始信号50、52、54进行归一化以降低信号中的噪声。图4所示的被归一化的信号68、70、72将原始数据从其本来的范围转变到适合所有三个输入的范围，允许对被归一化的信号68、70、72的进一步比较分析而不需要针对每个运动平面的各个范围(scale)。被归一化的信号68、70、72随后可以被滤波来移除信号内的快速瞬变和噪声成分以提供更平滑的轮廓。
图5提供如图4所示的被归一化的第三信号72与相同信号的叠加74的示例性图，该相同信号通过处理器62执行第一组逻辑66被滤波和平滑。第一组逻辑66可以包括例如用来对包括在被归一化的第三信号72的原始数据进行滤波以移除快速瞬变的传递函数。下面的传递函数是一个这样的模型，该模型可以被包括在第一组逻辑66中，用于对包括在被归一化的信号68、70、72中的原始数据进行滤波：
其中o限定滤波阶数；ω等于2πf，其中f是截止频率；以及ε是最大带通滤波器增益。第一组逻辑66可以进一步包括多项式样条函数算法，以平滑被滤波的信号并且产生无微扰(perturbation free)信号。例如，下面的一般n次多项式可以被应用来平滑每个被归一化并且滤波的信号：
P(n)(x)＝anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0
因此，图5所示的生成的叠加74示出已经通过传递函数被滤波来移除高频噪声和快速瞬变并且通过高阶多项式样条函数被平滑来产生可接受的轮廓之后的被归一化的第三信号72，所述可接受的轮廓可以被准确地解读来创建第三控制信号60以移动末端执行器12。
图6提供根据本发明的各种实施方案的针对人机界面(也被称为图形使用者界面)的示例性显示装置76。显示装置76可以被并入到输入设备30和/或计算设备32中，以备使用者访问。如图6所示，使用者界面可以包括一个或更多个安全特征，以防范由无意的输入设备30移动引起的偶然的末端执行器12移动。例如，使用者界面可以包括具有硬或软按钮形式的互锁装置78，所述硬或软按钮必须被按下或拨动来使得末端执行器12能够在一个或更多个方向上移动。在特定的实施方案中，例如，互锁装置78可以控制一个或更多个继电器触点80，如图1所示，所述继电器触点80防止第一、第二和/或第三信号50、52、54到达计算设备32。可替换地或此外，如图1所附加地示出的，继电器触点80可以防止第一、第二和/或第三控制信号56、58、60到达末端执行器12。以这种方式，输入设备30可以不导致末端执行器12在特定的方向上移动，除非互锁装置78的条件首先被满足。
本发明的各种实施方案还可以包括硬线和/或可编程逻辑的任何组合，以便利将系统10连接到不同的末端执行器12。以组合的方式参照图1和图6，例如，计算系统32可以进一步包括储存在存储器64中的第二组逻辑82，所述第二组逻辑82可以被处理器62执行来针对不同的末端执行器12更改第一组逻辑66。与此结合，显示装置76可以包括针对每个不同的末端执行器12的分开的点动(jog)应用(profile)84，并且显示装置76上所示的特定的点动应用84的选择可以导致处理器62执行第二组逻辑82来更改第一组逻辑66。以这种方式，相同的输入设备30可以用于多个不同的末端执行器12，所述不同的末端执行器12具有不同的运动方向、运动范围、运动灵敏度、加速度限制或需要，和/或对于每个末端执行器12而言特定或独特的其他具体特征。
为了图示说明这种功能，一个特定的末端执行器12可以是能够在单个平面上初始定位的钻具。因此，与钻具相关联的点动应用84的选择可以导致第二组逻辑82将第一组逻辑66更改为空(null)或者抑制可以在初始定位期间导致钻具在单个平面之外移动的任何信号。作为另一个图示说明，特定的末端执行器12可以是这样的激光器，所述激光器能够在三个维度上移动，但在每个维度上具有不同的最大容许速度。如图6所示，与激光器相关联的点动应用84的选择可以在显示装置76上显示针对每个轴的分开的速度数值范围86。滑动控制装置88可以允许使用者如所期望的调整针对每个轴的最大容许速度。对于特定的点动应用，针对每个轴的最大容许速度的调整允许使用者调整针对每个轴的速度的控制分辨率，因为全数值范围的速度可以在零和由滑动控制装置88设定的最大速度之间被插值。使用者界面可以将针对每个轴的最大容许速度调整传递到第二组逻辑82，并且第二组逻辑82又可以导致处理器62相应地更改第一组逻辑66。在第二组逻辑82的功能的又另一个图示说明中，每个点动应用84可以将特定的传感器34、36和/或加速度计38、40、42变换到针对末端执行器12移动的特定的轴。使用图6所示的使用者界面，使用者可以如所期望的改变传感器34、36和轴之间或者加速度计38、40、42和轴之间的变换，以适合特定的使用者的偏好，并且第二组逻辑82可以通过相应地更改第一组逻辑66来影响变换上的这种改变。
一旦如关于图3-图5所描述和图示说明的，原始信号50、52、54已经被归一化、滤波和/或平滑，并且如关于图1和图6所描述和图示说明的，使用者已经选择所期望的点动应用84，处理器62可以执行第一组逻辑66来产生到末端执行器12的第一、第二和/或第三控制信号56、58、60，所述第一、第二和/或第三控制信号56、58、60与传感器34、36和/或加速度计38、40、42关于各自的轴的第一、第二和/或第三角位移成比例。图7提供第三控制信号60的示例性图，所述第三控制信号60被传递到末端执行器12来关于第三轴48重新定位末端执行器。如果第三控制信号60是到达末端执行器12的唯一控制信号，则末端执行器12将只关于第三轴48旋转；否则，末端执行器12将同时响应于每个控制信号56、58、60来移动，以影响末端执行器12在三个维度上的同时移动。
本发明的各种实施方案还可以包括硬线和/或可编程逻辑的任何组合，以便利调整末端执行器12的灵敏度或加速度来通过输入设备30移动。以组合的方式参照图1和图8，例如，计算系统32可以进一步包括储存在存储器64中的第三组逻辑90，所述第三组逻辑90可以被处理器62执行来响应于第一、第二和/或第三信号50、52、54更改第一、第二和/或第三控制信号56、58、60的数值范围。如之前关于图6所描述的，显示装置76可以包括针对每个不同的末端执行器12的分开的点动应用84，并且显示装置76上所示的特定的点动应用84的选择可以在显示装置76上显示针对每个轴的分开的加速度数值范围，其中滑动控制装置88允许使用者如所期望的调整针对每个轴的最大容许加速度。对于特定的点动应用，针对每个轴的最大容许加速度的调整允许使用者调整针对每个轴的加速度的控制分辨率，因为全数值范围的加速度可以在零和由滑动控制装置设定的最大加速度之间被插值。使用者界面可以将针对每个轴的最大容许加速度的调整传递到第三组逻辑90，并且第三组逻辑90又可以导致处理器62相应地更改第一组逻辑66。以这种方式，如在图8提供的示例性图中所示出的，储存在存储器64中的第三组逻辑90可以响应于第一、第二和/或第三信号50、52、54调整第一、第二和/或第三控制信号56、58、60的变化率。
因此，关于图1-图8所示出和描述的实施方案可以提供用于远程定位末端执行器12的方法，并且图9提供根据本发明的一个实施方案的合适算法的方框图。如图2所示并且如图9中的方框100所表征的，所述方法可以包括关于一个或更多个轴44、46、48移动输入设备30。如由方框102、104和106所表征的，所述方法进一步包括检测或感测输入设备30关于一个或更多个轴44、46、48的角位移，以及产生反映传感器34、36和/或加速度计38、40、42关于各自的轴44、46、48的角位移的信号50、52、54。在方框108，所述方法可以包括防止末端执行器12移动，除非互锁装置78的条件被满足。如之前关于图1和图6所讨论的，这可以例如通过中断第一、第二和/或第三信号50、52、54到计算系统32的通信和/或中断第一、第二和/或第三控制信号56、58、60到末端执行器12的通信来实现。
方框110表征操控原始信号50、52、54。如之前关于图3-图5所讨论的，数据操控可以包括例如对原始信号50、52、54进行归一化112、滤波114和/或平滑116。在方框118，所述方法产生到末端执行器12的第一、第二和/或第三控制信号56、58、60，所述第一、第二和/或第三控制信号56、58、60与输入设备30关于各自的轴44、46、48的角位移成比例。在特定的实施方案中，由方框120所表征的，产生控制信号56、58、60的步骤可以包括例如通过选择与每个特定的末端执行器12相关联的点动应用84来针对不同的末端执行器12变换控制信号56、58、60中的一个或更多个。可替换地或此外，如关于图1和图8所示出和描述的并且通过方框122所表示的，产生控制信号56、58、60的步骤可以包括响应于相应的第一、第二和/或第三信号50、52、54的变化率调整控制信号56、58、60中的一个或更多个的变化率。
相信本文关于图1-图9所描述的各种实施方案相对于现有技术可以提供一个或更多个优点。例如，本文所描述和图示说明的系统10和方法可以增强末端执行器12在一个或更多个平面上的精确初始定位。此外，初始定位可以通过通常可获得的、现成的输入设备30的直观操控在每个平面上同时执行，并且不需要更多的耗时以及针对导向移动的每个轴的多个按钮和/或转轮的劳动密集型反复操控。最后，在特定的实施方案中，系统10可以被容易且便利地调整或修整(tailor)，用于与使用者所选择的不同的末端执行器12一起使用。
本书面说明书使用实施例来公开本发明，包括最佳实施模式，并且也使本领域普通技术人员能够实行本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。这样的其他实施例意图在权利要求书的范围内，如果它们包括不是不同于权利要求的书面语言的结构要素，或者如果它们包括和权利要求书的书面语言无实质不同的等同结构要素。
参考编号：
10 系统 68 信号
12 执行器 70 信号
14 第一接头 72 信号
16 第二接头 74 叠加
18 第三接头 76 显示装置
20 底座 78 互锁装置
30 输入设备 80 继电器触点
32 计算设备 82 逻辑
34 加速度计传感器 84 应用
36 定向传感器 86 速度范围
38 第一加速度计/俯仰加速度计 88 滑动控制装置
40 第二加速度计/滚动加速度计 90 逻辑
42 第三加速度计/偏转加速度计 100 方框
44 第一轴 102 方框
46 第二轴 104 方框
48 第三轴 106 方框
50 第一信号 108 方框
52 第二信号 110 方框
54 第三信号 112 归一化
56 第一控制信号 114 滤波
58 第二控制信号 116 平滑
60 第三控制信号 118 方框
62 处理器 120 方框
64 存储器 122 方框
66 逻辑
A 部件
B 部件

Claims (20)

1.一种用于远程定位末端执行器的系统，所述系统包括：
a.输入设备；
b.在所述输入设备中的第一传感器，其中所述第一传感器与第一轴对准，并且被配置来产生反映所述第一传感器关于所述第一轴的第一角位移的第一信号；
c.处理器，所述处理器与所述第一传感器通信，以使所述处理器接收所述第一信号，其中所述处理器被配置来执行储存在存储器中的第一组逻辑，所述第一组逻辑导致所述处理器对所述第一信号进行滤波、平滑所述第一信号并且产生第一控制信号来在第一方向上并且以第一速率移动所述末端执行器，所述第一控制信号与所述第一传感器关于所述第一轴的所述第一角位移成比例；以及
d.显示装置，其中所述显示装置用来调整针对所述末端执行器的沿所述第一轴的最大容许速度。
2.如权利要求1所述的系统，还包括在所述输入设备中的第二传感器，其中所述第二传感器与正交于所述第一轴的第二轴对准，并且被配置来产生反映所述第二传感器关于所述第二轴的第二角位移的第二信号；以及所述处理器，所述处理器与所述第二传感器通信，以使所述处理器接收所述第二信号，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的所述第一组逻辑，所述第一组逻辑导致所述处理器对所述第二信号进行滤波、平滑所述第二信号并且产生第二控制信号来在第二方向上并且以第二速率移动所述末端执行器，所述第二控制信号与所述第二传感器关于所述第二轴的所述第二角位移成比例。
3.如权利要求2所述的系统，还包括在所述输入设备中的第三传感器，其中所述第三传感器与正交于所述第一轴和所述第二轴的第三轴对准，并且被配置来产生反映所述第三传感器关于所述第三轴的第三角位移的第三信号；以及所述处理器，所述处理器与所述第三传感器通信，以使所述处理器接收所述第三信号，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的所述第一组逻辑，所述第一组逻辑导致所述处理器对所述第三信号进行滤波、平滑所述第三信号并且产生第三控制信号来在第三方向上并且以第三速率移动所述末端执行器，所述第三控制信号与所述第三传感器关于所述第三轴的所述第三角位移成比例。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的所述第一组逻辑，以将所述第一信号、第二信号和第三信号归一化。
5.如权利要求1所述的系统，还包括互锁装置，所述互锁装置具有防止所述末端执行器响应于所述第一控制信号的第一位置。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的第二组逻辑，以针对不同的末端执行器更改所述第一组逻辑。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的第三组逻辑，以响应于所述第一信号的变化率调整所述第一控制信号的变化率。
8.一种用于远程定位末端执行器的系统，所述系统包括：
a.输入设备；
b.在所述输入设备中的加速度计，其中所述加速度计被配置来产生反映所述加速度计从第一轴的第一角位移的第一信号；
c.处理器，所述处理器与所述加速度计通信，以使所述处理器接收所述第一信号，所述处理器被配置来执行储存在存储器中的第一组逻辑，所述第一组逻辑导致所述处理器平滑所述第一信号并且产生第一控制信号来在第一方向上并且以第一速率移动所述末端执行器，所述第一控制信号与所述加速度计关于所述第一轴的所述第一角位移成比例；以及
d.显示装置，其中所述显示装置用来调整针对所述末端执行器的沿所述第一轴的最大容许速度。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述加速度计被配置来产生反映所述加速度计从正交于所述第一轴的第二轴的第二角位移的第二信号；并且所述处理器与所述加速度计通信，以使所述处理器接收所述第二信号，所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的所述第一组逻辑，以平滑所述第二信号并且产生第二控制信号来在第二方向上并且以第二速率移动所述末端执行器，所述第二控制信号与所述加速度计关于所述第二轴的所述第二角位移成比例。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述加速度计被配置来产生反映所述加速度计从正交于所述第一轴和所述第二轴的第三轴的第三角位移的第三信号；并且所述处理器与所述加速度计通信，以使所述处理器接收所述第三信号，所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的所述第一组逻辑，以平滑所述第三信号并且产生第三控制信号来在第三方向上并且以第三速率移动所述末端执行器，所述第三控制信号与所述加速度计关于所述第三轴的所述第三角位移成比例。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的所述第一组逻辑，以将所述第一信号、第二信号和第三信号归一化。
12.如权利要求8所述的系统，还包括互锁装置，所述互锁装置具有防止所述末端执行器响应于所述第一控制信号的第一位置。
13.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的第二组逻辑，以针对不同的末端执行器更改所述第一组逻辑。
14.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器被配置来执行储存在所述存储器中的第三组逻辑，以响应于所述第一信号的变化率调整所述第一控制信号的变化率。
15.一种用于远程定位末端执行器的方法，所述方法包括：
a.移动输入设备；
b.感测第一传感器关于第一轴的第一角位移；
c.产生反映所述第一传感器关于所述第一轴的所述第一角位移的第一信号；
d.平滑所述第一信号；
e.产生第一控制信号来在第一方向上并且以第一速率移动所述末端执行器，所述第一控制信号与所述第一传感器设备关于所述第一轴的所述第一角位移成比例；以及
f.利用显示装置调整针对所述末端执行器的沿所述第一轴的最大容许速度。
16.如权利要求15所述的方法，还包括感测第二传感器关于正交于所述第一轴的第二轴的第二角位移；产生反映所述第二传感器关于所述第二轴的所述第二角位移的第二信号；平滑所述第二信号；以及产生第二控制信号来在第二方向上并且以第二速率移动所述末端执行器，所述第二控制信号与所述第二传感器关于所述第二轴的所述第二角位移成比例。
17.如权利要求16所述的方法，还包括感测第三传感器关于正交于所述第一轴和所述第二轴的第三轴的第三角位移；产生反映所述第三传感器关于所述第三轴的所述第三角位移的第三信号；平滑所述第三信号；以及产生第三控制信号来在第三方向上并且以第三速率移动所述末端执行器，所述第三控制信号与所述第三传感器设备关于所述第三轴的所述第三角位移成比例。
18.如权利要求15所述的方法，还包括防止所述末端执行器移动，除非互锁装置的条件被满足。
19.如权利要求15所述的方法，还包括针对不同的末端执行器变换所述第一控制信号。
20.如权利要求15所述的方法，还包括响应于所述第一信号的变化率调整所述第一控制信号的变化率。
CN201380055353.5A 2012-10-23 2013-10-23 用于远程定位末端执行器的系统和方法 Active CN104736306B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261717380P 2012-10-23 2012-10-23
US61/717,380 2012-10-23
US14/055,070 US9120226B2 (en) 2012-10-23 2013-10-16 System and method for remotely positioning an end effector
US14/055,070 2013-10-16
PCT/IB2013/002368 WO2014064510A2 (en) 2012-10-23 2013-10-23 System and method for remotely positioning an end effector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104736306A CN104736306A (zh) 2015-06-24
CN104736306B true CN104736306B (zh) 2018-02-27

Family

ID=50486069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380055353.5A Active CN104736306B (zh) 2012-10-23 2013-10-23 用于远程定位末端执行器的系统和方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9120226B2 (zh)
JP (1) JP3200252U (zh)
KR (1) KR20150074166A (zh)
CN (1) CN104736306B (zh)
BR (1) BR112015008853A2 (zh)
DE (1) DE212013000217U1 (zh)
WO (1) WO2014064510A2 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140114464A1 (en) * 2012-10-23 2014-04-24 Christopher Williams System and method for remotely positioning an end effector
EP3165974B1 (en) * 2015-11-05 2021-12-15 Deere & Company Apparatuses, methods and computer programs for controlling a machine via a mobile communication device
DE102016000362A1 (de) * 2016-01-15 2017-07-20 Kuka Roboter Gmbh Roboteranordnung mit Handheld
DE102016016051B4 (de) 2016-01-15 2024-02-29 Kuka Deutschland Gmbh Roboteranordnung mit Handheld
US11144043B2 (en) 2016-02-02 2021-10-12 Abb Schweiz Ag Method and system for aligning a tool during programming of an industrial robot
EP3396478B1 (en) 2017-04-28 2023-06-14 Deere & Company Apparatus, method and computer programme for controlling a machine
DE102018126582A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Testvorrichtung für ein Computerprogramm sowie Verfahren zum Testen eines Computerprogramms
DE102019135810B3 (de) * 2019-12-27 2020-10-29 Franka Emika Gmbh Erzeugung eines Steuerprogramms für einen Robotermanipulator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657429A (en) * 1992-08-10 1997-08-12 Computer Motion, Inc. Automated endoscope system optimal positioning
EP1795315A1 (en) * 2006-05-31 2007-06-13 Abb Research Ltd. Hand-held control device for an industrial robot
CN101293349A (zh) * 2008-06-05 2008-10-29 广州大学 一种基于Wi-Fi的机器人
EP2055446A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-06 Abb As A portable robot control apparatus and a method for controlling a movement of a robot
CN101452289A (zh) * 2007-12-06 2009-06-10 Abb研究有限公司 机器人服务系统和用于为机器人提供远程服务的方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7074179B2 (en) * 1992-08-10 2006-07-11 Intuitive Surgical Inc Method and apparatus for performing minimally invasive cardiac procedures
WO1999022904A2 (en) 1997-10-31 1999-05-14 Jiawei Hong Method and system for computer assisted manual machine tool control
US6184868B1 (en) 1998-09-17 2001-02-06 Immersion Corp. Haptic feedback control devices
EP1183578B1 (de) 1999-03-02 2003-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Augmented-reality-system zur situationsgerechten unterstützung der interaktion zwischen einem anwender und einer technischen vorrichtung
US8040328B2 (en) 2000-10-11 2011-10-18 Peter Smith Books, papers, and downloaded information to facilitate human interaction with computers
US20050212753A1 (en) 2004-03-23 2005-09-29 Marvit David L Motion controlled remote controller
US20060061545A1 (en) 2004-04-02 2006-03-23 Media Lab Europe Limited ( In Voluntary Liquidation). Motion-activated control with haptic feedback
US20100009308A1 (en) 2006-05-05 2010-01-14 Align Technology, Inc. Visualizing and Manipulating Digital Models for Dental Treatment
US20080048980A1 (en) 2006-08-22 2008-02-28 Novell, Inc. Detecting movement of a computer device to effect movement of selected display objects
US7437211B1 (en) 2007-03-23 2008-10-14 Haas Automation, Inc. Enhanced remote jog handle
US9513718B2 (en) 2008-03-19 2016-12-06 Computime, Ltd. User action remote control
US8592722B2 (en) 2008-11-03 2013-11-26 Illinois Tool Works Inc. Weld parameter interface
US8660300B2 (en) 2008-12-12 2014-02-25 Silicon Laboratories Inc. Apparatus and method for optical gesture recognition
US8363894B2 (en) 2008-12-12 2013-01-29 Silicon Laboratories Inc. Apparatus and method for implementing a touchless slider
US9098114B2 (en) 2009-09-03 2015-08-04 Human Touch, Llc Comprehensive user control system for therapeutic wellness devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657429A (en) * 1992-08-10 1997-08-12 Computer Motion, Inc. Automated endoscope system optimal positioning
EP1795315A1 (en) * 2006-05-31 2007-06-13 Abb Research Ltd. Hand-held control device for an industrial robot
EP2055446A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-06 Abb As A portable robot control apparatus and a method for controlling a movement of a robot
CN101452289A (zh) * 2007-12-06 2009-06-10 Abb研究有限公司 机器人服务系统和用于为机器人提供远程服务的方法
CN101293349A (zh) * 2008-06-05 2008-10-29 广州大学 一种基于Wi-Fi的机器人

Also Published As

Publication number Publication date
DE212013000217U1 (de) 2015-10-23
JP3200252U (ja) 2015-10-15
CN104736306A (zh) 2015-06-24
WO2014064510A2 (en) 2014-05-01
US9120226B2 (en) 2015-09-01
WO2014064510A3 (en) 2014-06-19
BR112015008853A2 (pt) 2017-07-04
KR20150074166A (ko) 2015-07-01
US20140114478A1 (en) 2014-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104736306B (zh) 用于远程定位末端执行器的系统和方法
US10379613B2 (en) Tracking arm movements to generate inputs for computer systems
JP6810093B2 (ja) ロボットのシミュレーション装置
US10705113B2 (en) Calibration of inertial measurement units attached to arms of a user to generate inputs for computer systems
CN104736305A (zh) 用于远程定位末端执行器的系统和方法
CN101206536B (zh) 惯性感测六轴向输入装置及其使用方法
CN108638069A (zh) 一种机械臂末端精确运动控制方法
CN104470687A (zh) 机器人模拟器、机器人示教装置以及机器人示教方法
CN103118842A (zh) 机器人、机器人的控制装置、控制方法以及控制程序
US20130054182A1 (en) Tool path display apparatus having display unit for acceleration or jerk of tool tip point
CN103492972A (zh) 可3维移动和旋转输入的通用运动控制器
CN108673505A (zh) 一种机械臂末端精确运动控制方法
CN108463782B (zh) 估计用于控制操作机器的控制设备的姿态的方法
EP3721321B1 (en) Augmented reality measurement and schematic generating system
CN106325100A (zh) 一种基于起重机车载控制系统的吊装模拟方法
JP7274510B2 (ja) 仮想オブジェクト表示装置及び仮想オブジェクト表示方法
CN102243486A (zh) 多轴加工机用数值控制装置
Miądlicki et al. Overview of user interfaces used in load lifting devices
US20210165486A1 (en) Tracking upper arm movements using sensor modules attached to the hand and forearm
CN108527359A (zh) 控制系统、设定装置、设定方法以及存储装置
CN104299184A (zh) 机器人坐标转换系统构建
US20190171189A1 (en) Systems, Methods, and Devices for Toolpath Virtualization and Optimization
CN108687758A (zh) 机器人的移动速度控制装置及方法
CN103984407B (zh) 使用运动传感器融合来进行运动识别的方法及装置
JP2022170738A (ja) 安全パラメータを設定する装置、教示装置、及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant