CN105388879B - 用于对工业机器人编程的方法和对应的工业机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对工业机器人(1)编程的方法，该方法具有以下步骤：选择程序指令，对应于该程序指令的刚性参数应该在编程模式下被检查、修改和/或存储；使操纵器臂(2)运动至测试位姿，在该测试位姿中，工业机器人被配置和/或设置用于操纵器臂(2)的手动碰触和/或运动；通过控制装置(3)自动地控制操纵器臂(2)，使得操纵器臂(2)在测试位姿下具有与对应于所选择程序指令的刚性参数相符的刚性。本发明还涉及一种工业机器人(1)，该工业机器人具有控制装置(3)，该控制装置被设计和/或配置用于执行所述的方法。

Description

用于对工业机器人编程的方法和对应的工业机器人
技术领域
本发明涉及一种用于对工业机器人编程的方法，工业机器人具有操纵器臂和控制操纵器臂的控制装置，控制装置被设计为，根据可在编程模式下编辑并在执行模式下执行的机器人程序使操纵器臂运动，机器人程序包含至少一个程序指令，该至少一个程序指令对应至少一个刚性参数，通过该刚性参数，控制装置在执行模式下自动执行机器人程序期间能够根据至少一个刚性参数力调节和/或力矩调节地自动控制操纵器臂。
背景技术
由专利文献EP 1950010 B1已知一种对机器人编程的方法。其中提到：一种普遍公知的编程方法为所谓的示教编程，在这种方法中，通过借助于合适的装置(例如手持式编程装置或操作面板)驶入期望的空间点并获取这些空间点，可以在机器人控制器中生成关于机器人的运动信息。所描述的另一种类型的编程被称为回放法，在这种方法中，通过沿期望的空间路线手动引导机器人来实现对工作进程的编程。在此，将机器人在设定的时间栅格或距离栅格中的位置实际值、即轴位置或TCP位置(工具中心点位置)收入机器人程序中。在一种特定类型的编程中，也可以在示范加工过程期间检测机器人的刚性/柔性(Nachgiebigkeit)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对工业机器人编程的方法，利用该方法，可以通过手动引导操纵器臂运动来简单、精确地实现对工业机器人的编程。本发明的目的特别在于改善、尤其是简化对操纵器臂的柔性和/或刚性的编程。
本发明的目的通过一种用于对工业机器人编程的方法来实现，该工业机器人具有操纵器臂和控制操纵器臂的控制装置，该控制装置被设计为，根据可在编程模式下编辑并在执行模式下执行的机器人程序使操纵器臂运动，该机器人程序包括至少一个程序指令，该程序指令对应至少一个刚性参数，通过该刚性参数，控制装置能够在执行模式下自动执行机器人程序期间根据至少一个刚性参数力调节和/或力矩调节地自动控制操纵器臂，该方法包括以下步骤：
-选择程序指令，与其对应的刚性参数应该在编程模式下被检查、修改和/或存储，
-使操纵器臂运动至测试位姿，在该测试位姿中，工业机器人被配置和/或设置用于操纵器臂的手动碰触和/或运动，
-通过控制装置自动控制操纵器臂，使得操纵器臂在测试位姿下具有与所选择的程序指令的对应刚性参数相符的刚性。
具有配设的机器人控制器的操纵器臂、特别是工业机器人是工作机器，其可以装备工具以便自动地操作和/或处理对象，并按照多个运动轴例如关于方向、位置和工作流程是可编程的。工业机器人通常包括操纵器臂，操纵器臂具有多个通过关节连接的节肢和可编程的机器人控制器(控制装置)，机器人控制器可以在运行期间自动地控制或调节操纵器臂的运动过程。节肢通过受机器人控制器控制的驱动器、尤其是电驱动器特别是关于工业机器人的、代表关节的运动自由度的运动轴运动。
操纵器臂例如可以包括支架和通过关节相对于支架可转动地安装的转盘，在转盘上利用另外的关节可摆动地安装有摇臂。在此，可以在摇臂上在其侧通过其他的关节可摆动地安装有悬臂。悬臂在此支承机器人手，其中，悬臂和/或机器人手可以具有多个另外的关节。具有多个通过关节连接的节肢的操纵器臂可以被设计为曲臂机器人，其具有多个连续、依次设置的节肢和关节，特别是可以将操纵器臂设计为六轴曲臂机器人。
然而，具有配设的机器人控制器的操纵器臂(例如工业机器人)也特别可以是所谓的轻型机器人，其与常规的工业机器人的不同之处首先在于：其具有有利于人机协作的结构尺寸，并因此具有与其自身重量相比相对较高的承载能力。此外，轻型机器人也可以如同其他的工业机器人那样特别是力调节和/或力矩调节地运行，例如以柔性调节或刚性调节的方式运行，而不是位置调节地运行，这可以例如使对操纵器臂的位姿的手动调整更加简单。此外，由此还可以实现更安全的人机协作，因为例如可以防止或至少减轻操纵器臂与人的意外碰撞，以使人员不会受到伤害。这样的操纵器臂或这种轻型机器人可以具有六个以上的自由度，从而就此而言提供了一种超定的(überbestimmtes)系统，由此可以使操纵器臂以多种不同的位姿沿相同的方向到达空间中的相同的点。轻型机器人可以适当的方式响应外部的力作用。可以使用力传感器来测量力，力传感器能够在全部三个空间方向上测量力和转矩。替代地或附加地，也可以在不使用特定传感器的情况下例如根据所测得的驱动器的电机电流来估算轻型机器人的关节上的外力。作为调节的概念，例如可以采用通过将轻型机器人建模作为机械阻力(阻抗)的间接力调节，或者采用直接的力调节。
操纵器臂的手动碰触和/或运动特别是被理解为：工业机器人的操作人员通过抓握操纵器臂的一个或多个关节以及例如通过推、拉和/或转动所抓住的一个或多个节肢来改变、即调整操纵器臂的位姿，从而使操纵器臂的当前关节位置发生变化。在一种基本的实施方式中，可以在操纵器臂的运动链中的最后一个节肢上，即在操纵器臂的手部法兰上例如固定有手柄或至少配设有一手柄部，特别是被刚性地固定，通过该手柄或手柄部可以将引导力导入至操纵器臂的机械结构中。这种由工业机器人的操作人员施加在操纵器臂上的引导力例如可以通过专门为此设计和配置的传感器、特别是力传感器来直接地测量，或者根据操纵器臂的现有的关节传感器、特别是力传感器/力矩传感器上的测量值间接地计算得到，或者间接地根据工业机器人的关节驱动器的电机电流来确定。根据本发明，操纵器臂的手动碰触和/或运动也可以是单纯地使操纵器臂在空间中保持不动，以使其保持其当前的位姿不变。就此而言，一般将操纵器臂的手动碰触和/或运动理解为操纵器臂的手动操作，其中也包括这种保持不变的位姿。
操纵器臂的位姿通常完全可以理解为操纵器臂的可调整地连接操纵器臂的各个节肢的关节的所有关节位置的总和。狭义地说，在定义明确的系统中，位姿例如也可以理解为参考点的位置和方向，例如操纵器臂的工具参考点(工具中心点/TCP)。工具参考点例如可以由操纵器臂的手部法兰上的合适的点来形成，在手部法兰上固定有夹持器、工具或其他的装置，以便能够通过调节操纵器臂的位姿使它们在空间中运动。更普遍的是：工具参考点也可以是位于操纵器臂外面的虚拟空间点，但是其可以在几何意义上刚性地与操纵器臂的节肢相连接，特别是与操纵器臂的手部法兰相连接。
根据本发明的测试位姿是指：操纵器臂占据了下述的关节角位置，在该关节角位置处，操纵器臂的被设置和/或选择用于手动抓握的位置，例如操纵器臂的特定节肢，对于操纵器臂的操作人员来说是特别适宜的和/或可安全接近的。在测试位姿下，操作人员可以手动碰触操纵器臂和/或使操纵器臂运动，从而使得操作人员能够觉察和/或领会当前被控制的操纵器臂的柔性或刚性。
机器人程序组成控制规则，即：控制装置应该以什么样的方式和方法来自动地控制操纵器臂或其关节，以便能够使操纵器臂自动地执行所期望的运动和动作。为此，机器人程序包括例如代表特定的运动类型的程序指令。但是程序指令也可以仅涉及到对操纵器臂的状态或特性的调整。每个程序指令可以对应至少一个参数。在位置指令的情况下，所述至少一个参数例如可以由工具参考点在笛卡尔空间中的位置值X、Y、Z组成。在其他情况下，这种参数例如可以是速度、最大加速度或柔度值或刚度值，其总体上可以描述操纵器臂的特性，并且操纵器臂特别是可以在经过多个支点(Stützpunkte)时程序控制地自动接受这些特性。对应于程序指令的柔度值或刚度值代表对应于各个程序指令的刚性参数。在本发明的框架中，如果只提及刚性和/或刚性参数，则意味着就其含义而言也可以为此检测柔性和/或柔性参数。在本发明的框架下，刚性参数表示通过控制装置调整的操纵器臂的特性，其也可以被称为操纵器臂的关节的“弹性”、“柔软性”和/或“硬度”。柔性参数在数学上是刚性参数的倒数。
特别是在执行模式下，在此可以通过阻抗调节或导纳调节(Admittanzregelung)实现对工业机器人的驱动器的控制。就此而言，可以将控制装置设计为，利用阻抗调节或导纳调节实现对操纵器臂的柔性调节或刚性调节。
工业用机器人，特别是轻型机器人可以通过相应的调节参数化具有不同的笛卡尔或特定于轴的柔性或刚性。下面将对示例性的笛卡尔刚性加以考虑，然而，该描述也适用于特定于轴的刚性。此外，术语“刚性”和“柔性”基本上被同义地使用，因为从数学上看，刚性是柔性的倒数。除了刚性之外，也可以将阻尼参数化。关于这种可能，下面并未明确地说明，但是在本发明的框架中，刚性参数在需要时也额外地包括阻尼参数。
在工作点上对柔性调节的机器人施加什么样的力取决于两个变量。一方面是被编程的刚性参数，而另一方面是工作点和被编程的目标点之间的距离。
在机器人程序中，刚性可以被安放在单独的命令中并保持有效，直至新的刚性参数组被编程。
在对任务编程时，程序员通常采取如下的行动。程序员选出按照他的意见是合适的刚性，并对同样是按照他的意见是合适的目标点进行编程。然后，程序员使机器人执行任务并观察结果。通过修改刚性或目标点，程序员现在试图对任务进行优化，以便能够成功地完成任务。为此，程序员必须根据对工业机器人所执行的运动的观察推断出：他必须如何修改哪一个参数，才能得到完成任务的令人满意的结果。
根据现有技术编程时的基本问题在于：程序员在此只能获得可视的反馈。这对于刚性参数来说是特别有问题的，因为相对于其他的典型参数变量，人们在此对于物理变量的影响只能有最低程度的设想。换句话说，刚性和/或柔性是不可见的，实际上只能通过抓握操纵器臂来掌握或感觉。
对于位置或速度，可以相对容易地“看到”机器人例如“较低地”或“较慢地”行进。只能根据观察来推断是软性地还是硬性地调整机器人并非在任何情况下都是合理的。这在特别是例如6个刚性值(在x，y和z方向上和围绕x，y和z的各个旋转刚性)同时有效时仍然是非常困难的。此外，人们常常对于例如“2mm”或“2m/s”这样的物理量有着相当好的理解，但是这对于刚性(例如“10N/mm”或“3Nm/rad”)则是非常罕见的。
原则上，如果程序员能够通过抓握操纵器感觉到当前的刚性参数化(Steifigkeitsparametrisierung)，将是非常有利的。这种“感觉”只是纯粹理论上的可能，即，程序员可以在相应的点上或在路径上终止程序，在不重新启动程序的情况下抓握操纵器并领会当前的参数化。但是，一方面在此并非总是能够保证可接近性，即，并不总是能够在相应的位置上抓握操纵器，另一方面这也存在着安全隐患，因为操纵器通常位于工件或其他对象的附近。此外，操纵器有可能与工件发生接触，在此情况下可能会完全不能领会刚性，因为机器人可以说是被强迫行进。
在一般类型的编程中，另一个问题在于：刚性并不是自动地固定对应一个点。因此，仅仅选择期望的点(例如LIN P5)并不足以通过数据组调用来测试特定的程序段或特定的程序指令，而是需要相应的进一步指令“SetSteifigkeit”来设定适用于期望的点的刚性参数。
示例：
10 SetSteifigkeit(10,20,10,0,0,0)
20 LIN P1
30 PTP P2
40 LIN P3
50 SetSteifigkeit(100,100,100,100,100,100)
60 LIN P4
70 PTP P2
80 LIN P5
如果想在这个示例性的程序段中测试行80中的运动LIN P5，通常会选择行70，以使机器人向点P2行进，然后执行线性运动LIN P5。但是根据被编程的刚性，必须首先在此之前寻找相应的行并执行该行。即，在这种情况下，首先执行行50：SetSteifigkeit(100,100,100,100,100,100)，然后转到行70。
但是在这种传统的行动中，如果程序员没有执行设置刚性的命令，可能会很容易导致在工业机器人的运行和编程中出现错误。
为了促成程序员更好地设定在某个点或在某个路径上起作用的柔性，提出根据本发明的方法，以使程序员能够安全地直接体会到所设置的刚性。
通过将操纵器臂运动至测试位姿，在此将自动控制地调整在操纵器臂的选定位置或选定位姿下的选定的刚性，用户或程序员可以在该测试位姿下通过抓握领会操纵器臂在选定位置或选定位姿下所具有的刚性。测试位姿在此不同于操纵器臂的选定位置或选定位姿。在此，测试位姿可以是操纵器臂的安全位置或安全位姿，在安全位置或安全位姿下对于用户或程序员没有风险。这可以例如是在操纵器臂运动离开工件和/或工具的情况下。例如，操纵器臂可以在测试位姿下从被安全性约束的工作单元向外移动，由此使得位于被防护的工作单元外面的用户或程序员可以抓握操纵器臂，以感受刚度。
在本发明的可选择的第一实施方式中，操纵器臂至测试位姿(在测试位姿下将工业机器人配置和/或设置用于操纵器臂的手动碰触和/或运动)的运动可以在选择程序指令之前自动或手动地进行，其中，对应于程序指令的刚性参数应该在编程模式下被检查、改变和/或存储。
在本发明的可选择的第二实施方式中，操纵器臂至测试位姿(在测试位姿下将工业机器人配置和/或设置用于操纵器臂的手动碰触和/或运动)的运动可以在选择程序指令之后自动或手动地进行，其中，对应于程序指令的刚性参数应该在编程模式下被检查、改变和/或存储。
也就是说，对程序指令的选择通常在操纵器臂至测试位姿的运动之前或之后进行，在此，对应于程序指令的刚性参数应该在编程模式下被检查、改变和/或存储。
为了能够选择待测试的程序指令或与其对应的刚性，控制装置或与控制装置相连接的手动操作设备可以包括第一输入单元，而对程序指令的选择应该通过手动操作第一输入单元来实现，其中，对应于程序指令的刚性参数应该在编程模式下被检查、改变和/或存储。
也就是说，只选择待测试的程序指令就足够了，在此，对应于该程序指令的刚性被自动地一同确定。用户或程序员不需要再手动地挑选或调用刚性。因此不会忘记正确地调整待测试的刚性，并且也不会以不正确的方式选定错误的刚性。
为了确保对应于各个点、位姿和/或路径的刚性即使是在调用数据组、即选择期望的机器人程序行时也能被自动地调整，可以为每个程序指令配设对应的刚性参数数据组。在这种情况下，机器人控制器自动地负责在执行运动指令时设定相应的参数化刚性。这可以类似于已知编程技术方案地进行，例如在设定与路径相关的工具和底座框架或速度时。一种示例性的变化是可以使用子程序。
控制装置或与控制装置相连接的手动操作设备可以包括第二输入单元，并通过控制装置实现对操纵器臂的自动控制，以使操纵器臂在测试位姿下具有与选定的程序指令所属的刚性参数对应的刚性，在这种实施方式变型中，应该只在第二输入单元被操作时才发生。
控制装置或与控制装置相连接的手动操作设备可以包括第三输入单元，并通过手动操作第三输入单元来改变所选择的程序指令的刚性参数。
第三输入单元除了休止状态之外还可以具有至少两个开关状态，并且可以通过手动激活第一开关状态来增加所选择程序指令的刚性参数，以及通过手动激活第二开关状态来降低所选择程序指令的刚性参数。
控制装置或与控制装置相连接的手动操作设备可以包括第四输入单元，通过手动操作第四输入单元，所选择的已调整和/或当前由操纵器臂上的控制装置控制的刚性作为配属于所选择程序指令的新刚性参数被存储。
这四个输入单元可以分别是四个不同的机械或虚拟的按钮、开关和/或触摸面。这四个输入单元也可以是公共操作元件的任意选项和数量的组合，例如一操纵杆或一3D鼠标。
下面将参照一种示例性的技术方案说明：程序员如何能够容易地进行编程。为此给出了两种方法，每种方法均适用于使编程简化。这两种方法特别是可以组合使用。
第一种方法描述了一种基于点的刚性参数化(Steifigkeitsparametrisierung)，其能够确保在调用和开始运动时始终有相应的刚性参数被选出。
第二种方法允许程序员直接通过触摸机器人来感受在某个点上设定的刚性，由此使得程序员能够针对当前的参数化获得比只通过对系统的观察更好的印象。因此，程序员可以非常快速地检查所选择的参数是否是恰当的或必须如何改变以及改变什么。
在根据本发明方法的另一种实施方式中，可以在测试位姿下在操纵器臂的对应于所选择程序指令的参考点上对至少一个刚性参数进行调整，在操纵器臂的该参考点上，控制装置在运行模式下根据机器人程序在操纵器臂上调整刚性。
在另一种替代的实施方式中，可以在测试位姿下在操纵器臂的偏离所选择程序指令的参考点上对至少一个刚性参数进行调整，特别是在操纵器臂的节肢上在被预设作为参考点的夹持点上。
在所有适用的实施方式变型中，可以为至少一个刚性参数配设参考坐标系，并在使操纵器臂保持测试位姿的情况下改变参考坐标系的方向，特别是修改为，使参考坐标系在测试位姿下所处的方向为，在执行模式下执行所选定的程序指令期间参考坐标系相对于世界坐标系所处的方向。
在替代的实施方式中，可以为至少一个刚性参数配设参考坐标系，并自动改变操纵器臂的测试位姿，以使参考坐标系在修改后的测试位姿下的方向与在执行模式下执行所选定的程序指令期间参考坐标系相对于世界坐标系所处的方向一致。
一般情况下，可以根据所述的方法逐步地依次处理机器人程序的多个程序指令，特别是通过操作输入单元，尤其是通过操作第四输入单元，其中，通过手动地操作第四输入单元，使所选择的已调整和/或当前由操纵器臂上的控制装置控制的刚性作为配属于所选择程序指令的新的刚性参数被存储，并从所选择的程序指令跳到机器人程序中的下一条指令。
本发明的目的还通过一种工业机器人来实现，该工业机器人具有机器人控制器，该机器人控制器被设计和/或配置用于执行机器人程序；该工业机器人还具有操纵器臂，该操纵器臂具有至少三个关节，这些关节可以根据机器人程序被自动地调节和/或在手动行驶运行中被自动地调节，在此，机器人控制器被设计和/或配置用于执行所述的方法。
附图说明
下面将参照附图对可根据本发明的方法运行的工业机器人的具体且有代表性的实施例进行详细说明。这些实施例的具体特征还可以在需要时单独或组合地使用而不必顾虑其所涉及的具体背景，其被看做是本发明的一般特征。其中：
图1示出了轻型机器人类型的工业机器人，其具有被示意性示出的机器人控制器和处于刚性调节中的操纵器臂，
图2示意性示出了程序员的手、如图1所示的操纵器臂和工件，工件包括位于工件上的示例性的工作点P1，
图3示意性示出了程序员的手、如图1所示的操纵器臂和工件，工件包括位于工件上的示例性的工作点P1，在此，操纵器臂处于根据本发明的测试位姿下，
图4示意性示出了程序员的手、如图1所示的操纵器臂和工件，工件包括位于工件上的示例性的工作点P1，在此，操纵器臂处于根据本发明的测试位姿下，并且手中握有操纵器臂的夹持部，
图5示意性示出了如图4所示的在测试位姿下被抓住的操纵器臂，其中，刚性参数的参考基准相对相同地关于操纵器臂的待抓住的节肢对齐，如在工具参考点上，
图6示意性示出了如图4所示的在测试位姿下被抓住的操纵器臂，其中，尽管操纵器臂的待抓住的节肢具有与工具法兰不同的取向，但是刚性参数的参考基准的方向仍然在空间中保持不变，
图7示意性示出了如图4所示的在测试位姿下被抓住的操纵器臂，其中，操纵器臂的待抓住的节肢对应于刚性参数的参考基准或对应于工具法兰的方向取向。
具体实施方式
图1以所谓的轻型机器人的方式示出了工业机器人1，其具有操纵器臂2和机器人控制器3。在本实施例中，操纵器臂2包括多个依次设置并通过关节4可转动地彼此连接的节肢5-12。
工业机器人1的机器人控制器3被设计或配置用于执行机器人程序，操纵器臂2的关节4可以根据机器人程序自动地调节或转动运动和/或在手动行驶运行中自动地调节或转动运动。为此目的，机器人控制器3与可控的电驱动器相连接，该电驱动器被设计用于调整工业机器人1的关节4。
将机器人控制器3设计和/或配置为，执行用于对工业机器人1编程的方法，下面将对具体的实施例进行详细说明。
在工业机器人的刚性调节或柔性调节中，力、力矩、位姿和方向可以在所述的测试位姿下被示教。在根据本发明的测试位姿下，操纵器臂2可以借助用户的至少一只手13来手动地接触和/或运动。用户可以通过他的手感觉操纵器臂2的当前的刚性或柔性，并因此进行检查。现有的刚性或柔性相当于弹簧效应，这在图1中示例性地以利用弹簧-阻尼符号14和15形式的两个空间方向在平面15中示意性地示出。
如图1中所示，操纵器臂2通过机器人控制器3以主动柔性调节的方式运行。
在图2中，操纵器臂2位于工件16的工作位置上，工件16具有位于工件167上的示例性工作点P1。在操纵器臂2的工作位置上，用户的手13不能前进至操纵器臂2上。这例如可以是下述情况：操纵器臂2位于封闭的工作单元17中，或者虽然原则上手13可以前进至操纵器臂2上，但是因为太危险而实际上没有这样做。刚性参数S在附图中以向量的形式在参考基础上示出。
在图3中示出了根据本发明方法的基本过程。
操纵器臂2通过控制装置3进入到特别利于接近且程序员容易处理的位置、测试位姿上，如图3至图7所示。操纵器臂2可以自动地或手动地、即被手动执行地带入测试位姿中。现在，程序员调用程序的运动数据组。通过操作输入单元，可以在操纵器臂2不运动的情况下获得适用于所选运动数据组的刚性参数。即，操纵器臂2保持在图示的测试位姿下。但是，操纵器臂2在测试位姿下具有其在执行位姿(图2)下根据所选择的程序的运动数据组时的所具有的刚性。
在按下确认开关之后，程序员可以通过抓握处于测试位姿下的操纵器臂2来检查调整后的刚性。在此，对操纵器臂2的刚性的调整正好与根据所选择的程序的运动数据组的调整相符。即，操作人员合理地抓住操纵器臂2，如图3所示的那样抓在端部节肢12或机器人法兰上，以便通过手动触摸和/或运动来检查调整后的刚性。但是，也可以如图4所示地配置一单独的手柄18，该手柄固定地与操纵器臂2的一节肢相连接，特别是固定地与端部节肢12或节肢11相连接。在可能的情况下，也可以将操纵器臂2的一节肢直接用作手柄18。
程序员可以修改刚性参数，并直接、特别是即时地感受到这种变化。在操作另一个输入单元之后，可以获得修改后的、用于所选择的运动数据组的刚性参数。
图5示出了在测试位姿下被抓住的操纵器臂2，其中，刚性参数S的参考基础B按照操纵器臂2的待抓住的节肢12或手柄18以相对相同的方式取向，如在工具参考点W上。
为此，转动中心从刀具参考点W变换至节肢12或手柄18。刚性、特别是旋转刚性通常关于工具参考点W(例如夹具中心点或接触点)被编程。为了得到一个更真实的触觉印象，转动中心可以变换到程序员可以最直观的感测转动中心的地方。
图6示出了在测试位姿下被抓住的操纵器臂2，其中，尽管操纵器臂2的待抓握节肢12或手柄18具有与工具参考点W不同的取向，但是刚性参数的参考基础B的方向在空间中保持不变。
为此，刚性向量将根据该编程方向进行变换。为了针对实际被编程的点获得更好的参考，可以对坐标系进行相应的变换，以使其再次与世界坐标系一致。例如，如果在程序中机器人在z方向(工具坐标系)上应该具有较低的刚性，并且其基于编程方向而与世界坐标系中的x坐标相符，则在激活该选项时将测试位姿下的刚性参数化，使得该较低的刚性在世界坐标系中也沿x方向取向，即使该方向并不与工具坐标系中的z方向相符。
图7示出了在测试位姿下被抓握的操纵器臂2，其中，尽管操纵器臂2的待抓握节肢12或手柄18具有与工具法兰不同的取向，但是刚性参数的参考基础B的方向在空间中保持不变。
在此，该方向在测试位姿下可以自动地改变，以使其与编程方向相符。这样做的优点在于图像更逼真。
在所有的实施方式变型中，不同的功能可以通过输入单元20.1、20.2、20.3和20.4在机器人控制器3上被触发。为此，可以如图1中示意性示出的那样例如使手动操作设备19相应地具有输入单元20.1、20.2、20.3和20.4。此外，对刚性参数的修改例如可以通过简单的加/减按钮21特别是针对六个坐标中的每一个来进行。然后，刚性参数被提高或降低某个可调整的值。
为了能够实现简单、完整的程序流程，在操作输入单元20.1、20.2、20.3、20.4和/或21之后，还可以不仅是接受可能被修改的参数，而且还同样地选出下一个运动数据组，并相应地设定新的参数。因此可以省略其中一个输入单元20.1、20.2、20.3、20.4，并且程序员可以逐步地完成程序。程序中的相应数据组将被显示出来，但是只调整被编程的刚性，并且不执行运动。
当前感知点的实际位姿/位置也可以在视觉上按照虚拟的机器人模型、特别是包括虚拟的工件显示在显示器上，或者借助于增强现实技术(Augmented Reality)来清楚地呈现。

Claims (18)

1.一种用于对工业机器人(1)编程的方法，所述工业机器人具有操纵器臂(2)和控制所述操纵器臂(2)的控制装置(3)，所述控制装置被设计为，根据能在编程模式下编辑并在执行模式下执行的机器人程序使所述操纵器臂(2)运动，所述机器人程序包含至少一个程序指令，所述至少一个程序指令对应于至少一个刚性参数，通过所述刚性参数，所述控制装置(3)在所述执行模式下自动执行所述机器人程序期间能够根据所述至少一个刚性参数力调节和/或力矩调节地自动控制所述操纵器臂(2)，该方法具有以下步骤：
-从能执行的机器人程序中选择程序指令，对应于该程序指令的刚性参数应该在编程模式下被检查、修改和/或存储，
-使所述操纵器臂(2)在编程模式下运动至测试位姿，在该测试位姿中，所述工业机器人被配置和/或设置用于所述操纵器臂(2)的手动碰触和/或运动，
-通过所述控制装置(3)自动地控制所述操纵器臂(2)，使得所述操纵器臂(2)在所述测试位姿下具有与对应于所选择的程序指令的刚性参数相符的刚性。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述操纵器臂(2)至所述测试位姿的运动在选择程序指令之前自动或手动地进行，其中，所述工业机器人(1)在所述测试位姿下被配置和/或设置用于所述操纵器臂(2)的手动碰触和/或运动，对应于该程序指令的刚性参数应该在所述编程模式下被检查、改变和/或存储。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述操纵器臂(2)至所述测试位姿的运动在选择程序指令之后自动或手动地进行，其中，所述工业机器人(1)在所述测试位姿下被配置和/或设置用于所述操纵器臂(2)的手动碰触和/或运动，对应于该程序指令的刚性参数应该在所述编程模式下被检查、改变和/或存储。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制装置(3)或与所述控制装置(3)相连接的手动操作设备(19)包括第一输入单元(20.1)，对程序指令的选择应该通过手动操作所述第一输入单元(20.1)来实现，其中，对应于该程序指令的刚性参数应该在所述编程模式下被检查、改变和/或存储。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制装置(3)或与所述控制装置(3)相连接的手动操作设备(19)包括第二输入单元(20.2)，并且，只有该第二输入单元(20.2)被操作时，才通过所述控制装置(3)实现对所述操纵器臂(2)的自动控制，以使所述操纵器臂(2)在所述测试位姿下具有与对应于所选择的程序指令的刚性参数相符的刚性。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制装置(3)或与所述控制装置(3)相连接的手动操作设备(19)包括第三输入单元(20.3)，并通过手动操作所述第三输入单元(20.3)来改变所选择的程序指令的刚性参数。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第三输入单元(20.3)除了休止状态之外还能够具有至少两个开关状态，并且，通过手动激活第一开关状态来增加所选择的程序指令的刚性参数，并通过手动激活第二开关状态来降低所选择的程序指令的刚性参数。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制装置(3)或与所述控制装置(3)相连接的手动操作设备(19)包括第四输入单元(20.4)，并通过手动操作所述第四输入单元(20.4)，使所选择的已调整和/或当前由位于所述操纵器臂(2)上的所述控制装置(3)控制的刚性作为配属于所选择的程序指令的新刚性参数被存储。
9.如权利要求1所述的方法，其中，在所述测试位姿下，在所述操纵器臂(2)的对应于所选择程序指令的参考点上对所述至少一个刚性参数进行调整，在所述操纵器臂(2)的该参考点上，所述控制装置(3)在运行模式下根据所述机器人程序在所述操纵器臂(2)上调整刚性。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在所述测试位姿下，在所述操纵器臂(2)的偏离所选择程序指令的参考点上对所述至少一个刚性参数进行调整。
11.如权利要求10所述的方法，其中，将所述至少一个刚性参数调整在位于所述操纵器臂(2)的一个节肢(5-12)上的、被预设作为参考点的夹持点上。
12.如权利要求1所述的方法，其中，为所述至少一个刚性参数配设参考坐标系，并在所述操纵器臂(2)保持所述测试位姿的情况下改变所述参考坐标系的方向。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在所述操纵器臂(2)保持所述测试位姿的情况下将所述参考坐标系的方向修改为，使所述参考坐标系在所述测试位姿下所处的方向为：在所述执行模式下执行所选定的程序指令期间所述参考坐标系相对于世界坐标系所处的方向。
14.如权利要求1所述的方法，其中，为所述至少一个刚性参数配设参考坐标系，并自动改变所述操纵器臂(2)的测试位姿，以使所述参考坐标系在修改后的测试位姿下的方向与在所述执行模式下执行所选定的程序指令期间所述参考坐标系相对于世界坐标系所处的方向一致。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，按照如权利要求1至14中任一项所述的方法逐步地依次处理所述机器人程序的多个程序指令。
16.如权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，按照如权利要求1至14中任一项所述的方法逐步地依次处理所述机器人程序的多个程序指令，并通过所述输入单元(20.1-20.4)的操作，从所选择的程序指令跳到所述机器人程序中的下一条程序指令。
17.如权利要求8所述的方法，其中，按照如权利要求1至14中任一项所述的方法逐步地依次处理所述机器人程序的多个程序指令，并通过如权利要求8所述的第四输入单元(20.4)的操作，从所选择的程序指令跳到所述机器人程序中的下一条程序指令。
18.一种工业机器人，具有控制装置(3)，所述控制装置被设计和/或配置用于执行机器人程序，所述工业机器人还具有操纵器臂(2)，所述操纵器臂具有至少三个关节(4)，所述关节根据所述机器人程序被自动化和/或在手动行驶运行中被自动地调节，其中，所述控制装置(3)被设计和/或配置用于执行如权利要求1至17中任一项所述的方法。
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