CN1054681A - 教学演示型机器人 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种改进的教学演示型机器人，它包 括许多工作程序预置的工作臂，以使工作臂根据上述 教学工作的要求而移动。为演示此机器人的每个工 作臂的移动，此机器人在靠近每个工作臂的工作区域 的两端有两个行程极限。根据对行程极限的检测，机 器人控制器启动报警信号装置并中断数据存储工 作。这时，其他工作臂的制动机构被制动。当工作臂 回复到工作区域内时，报警信号装置自动脱离启动状 态。因而所有工作臂的制动机构也都解除了激励状 态，然后，控制器重新开始数据存储工作。

Description

本发明涉及一种教学演示型机器人，特别是涉及到适用于按照直接教学程序工作的上述类型的机器人的改进。

当机器人伸出的任一工作臂的工作范围超出确定的工作范围时，机器人控制器启动蜂鸣器型报警信号装置或类似装置以便向操作者报警，同时控制器在工作位置中断存储数据。此状态一直保持不变，甚至在操作者将工作臂回复到工作范围内时也是如此。为改变此状态，操作者就要离开控制板或类似控制装置去使报警装置恢复原位以使机器人恢复到能进行教学工作的工作状态，然后再回到控制板，以便重新开始教学工作。

然而，人们发现上述普通机器人存在如下的问题：

（1）当教学工作因行程极限误差而中断时，操作者就要在机器人和控制器之间频繁跑动，使恢复工作变得很麻烦。

（2）当教学工作中断时，操作者就要将双手离开机器人进行修复工作，这就使机器主体因其自身的重量产生位移。从而使存储工作中断前的演示位置，与修复工作刚完成时的演示位置不相重合，导致工作臂的重新演示的轨迹失去连续性。为矫正重新演示的轨迹，就要求进行演示位置的矫正工作。

考虑到上述情况，本发明的任务是提供一种克服了上述问题的教学演示机器人。

为完成上述任务，根据本发明的第一个目标，提供一种教导演示型机器人，它包括工作臂和控制器，其特征在于，在靠近每个工作臂的工作区域的两端，给机器人设置了行程极限开关，在教学工作期间，当机器人的任一工作臂达到其行程极限时，可以通过极限开关测知，借助于将上述情况报告给操作者的控制器，去启动报警信号装置，同时，数据存储工作中断;控制器连续地调节工作臂的位置，然后使所有工作臂都返回到工作范围内，报警信号装置自动停止，然后，控制器再重新开始数据存储工作。

根据本发明的第一个目标，当一个工作臂在教学工作期间超出工作区域，而另一工作臂还保持在工作区域内时，控制器启动报警信号装置。同时，控制器使数据存储工作停止。然后，操作者使此工作臂返回到工作区域内。操作者操纵控制器的控制板，使报警信号装置停止。机器人的工作状态复原后，控制器使教学工作重新开始。

按照本发明第一个目标提供的教学演示机器人存在如下问题：

（1）教学工作会因行程极限误差而中断。

（2）教学工作中断后的恢复工作很复杂。

（3）教学工作一旦中断，教学工作中断的演示位置同恢复工作刚完成后的演示位置不重合，这就使工作臂重新演示的轨迹失去连续性。为克服此不连续性，就要进行矫正工作以使两个演示位置互相重合。

（4）机械挡板安装在行程极限之外。由于一工作臂的移动工作失误而使另一工作臂超出其行程极限但保持在行程极限和机械挡板之间，或者如果一工作臂由于另一工作臂对机械挡板的撞击的影响而移位，则其他工作臂的位置在控制器重新启动存储工作时就变得不连续。

为解决上述问题，按照本发明第二个目标，提供一种教学演示型机器人，它包括工作臂和控制器，其特征在于在靠近每个工作臂的工作区域两端给机器人设置行程极限开关，当任何工作臂在教学工作期间达到其行程极限时，就由极限开关检知，经控制器去启动报警信号装置，以通知操作者，数据存储工作中断，同时，没有达到行程极限的其他工作臂的制动器被廾动，控制器连续调节工作臂的位置，当所有工作臂都回复到工作区域之内时，该报警信号装置自动停止，而且所有工作臂的制动机构也都脱离了激发状态，然后，控制器重新开始数据存储工作。

本发明的其他目的、特征和优点，通过阅读下面参照附图进行的描述，将变得更加明显。

下面将结合附图对本发明进行说明。

图1是一个示意图，它概略性地说明了根据本发明的优选实施例，教学演示型机器人在完成教学工作期间，其工作臂的位移，工作区域两端和行程极限。

图2是概略说明图1所示机器人的控制系统结构的方框图。

图3是说明按照本发明第一实施例，在机器人教学工作期间工作臂位移、报警信号装置的启动和存储位置之间关系的曲线图。

图4是表示当报警信号装置响应图3所示工作臂的位移而启动时，其他工作臂的位移和存储位置之间关系的曲线图。

图5是表示按照本发明的第二实施例，机器人在教学工作期间，其工作臂的位移、报警信号装置的启动和存储位置之间关系的曲线图。

图6是表示按照本发明的第二实施例，在重演工作期间工作臂位移的曲线图。

图7是表示重演已存储的位置数据时，图5中工作臂位移的曲线图。

图8是表示重演已存储的位置数据时，图6中工作臂位移的曲线图。

图9是表示在不用任何制动机构的情况下，图6中工作臂的位移和存储位置之间关系的曲线图。

图10是表示重演已存储的位置的数据时，图9中工作臂位移的曲线图。

图11是根据本发明第二个目标的机器人控制系统的框图。

下面将参照表示优选实施例的附图对本发明进行详细讨论。

图1是一示意图之概略地说明了按照本发明的第一个目标，教学演示机器人，而图2是概略说明图1所示机器人的控制系统的方框图。

在图1和2中，标号1表示第一工作臂，标号2表示第二工作臂，16表示驱动马达，17表示速度检测器，18表示位置检测器，19表示行程终端检测器，100表示机器人主体，21表示伺服传动器，22表示连接装置，23表示存储电路，24表示指令电路，25表示计算电路，而标号数200表示机器人的控制器。

此外，在图1中参数字母A和A′分别表示由机械挡板限定的工作区域的终端，参考字母B和B′分别表示在机器人主体100中由行程终端检测器19所限定的行程极限。应该指出，在机器人的控制器200中，行程极限B和B′可以通过指令电路24的程序设计方法来限定。通常，工作区域终端A和A′以及行程极限B和B′分别具有达到某一程度的允许量。

如图2所示，机器人的主体100包括位置测监器18和行程终端检测器19，因此，分别表示工作臂目前位置的位置信号经由连接装置22传送到各个电路。存储电路23用来存储由位置检测器18传输来的数据，计算电路25用来计算位移的数量，而指令电路24用来在机器人工作时向伺服传动器21输出一转动速度。此外，伺服传动器21响应由速度检测器17传来的反馈信号去驱动马达16。

在工作臂运动教学的场合，第一工作臂1的最前端如图1所示向下移动，通常，把由位置检测器18得到的数据经由连接装置22传输到存储电路23并将其存储在存储电路23中。当工作臂1进一步向下方移动超过工作区域时，首先，位置检测器18检测行程极限B，然后，工作臂1达到工作区域终端A。只要臂1处于A和B或A′和B′之间的区域，位置检测器18就提供在图3中用符号X表示的多个位置的数据，从而使存储电路23中的数据存储工作中断并启动报警信号装置。然而这时，控制器200连续调节从位置检测器18得来的数据。一旦工作臂1所采用的位置回复到B和B′之间的工作区域，控制器200自动地使报警信号装置复位，并使存储电路23在工作位置重新启动以存储位置数据。

图3概略地说明了当教学工作完成时工作臂的位移。位置P₁到P₈（图中用符号小圆圈表示）被准确地储存，而当工作臂到达位置P₉（图中用符号X表示）时，就超过了行程极限。报警信号装置被启动，并且数据存储工作同时中断。与此同时，控制器200连续调节工作臂所处的位置。当工作臂达到位置14时，控制器200确认工作臂回复到行程极限B和B′之间的工作区域内，就使报警信号装置离启动状态。然后，存储电路23重新开始随后位置的数据存储工作。

图4示出当图3所示位置重现时工作臂的位移。由附图明显可见，因行程极限误差而暂时中断数据存储工作的位置被消除了，工作臂被连续地从位置8直接移动到位置14。

应补充说明，以上所讨论的第一工作臂1的特点同样适用于其他工作臂。

根据本发明的第一个目标，当操作者在教学工作期间在每个工作臂的行程极限区域外操纵机器人时，在教学工作期间不能进行数据存储工作。当报警信号装置被控制器启动，或者当工作臂撞击位于工作区域终端的机械挡板时，操作者即可产生了行程极限误差，然后，他使工作臂回复到工作区域内。此后，操作者可在不中断教学工作情况下继续教学工作。因此，不需要操作者从控制器的控制板或类似装置上松开双手，操作者能继续此教学工作，并且能容易地教给机器人具有表示其工作臂移动特征的一个连续轨迹。

下面，参照图5，讨论按照本发明的第二个目标，教学演示机器人的工作臂的位移。

图11是本发明第二目标的机器人控制系统的框图，除增加了制动机构15外，与图1相同，其叙述在这里省略了。

如图5所示，控制器200准确地存储位置P₁到P₈（图中用小圆圈符号○表示）的数据。当工作臂到达位置P₉（图中用符号X表示）时，就超出了行程极限，因而控制器200启动报警信号装置并中断数据存储工作。这时，工作臂的制动机构未被激励。因而，操作者能根据自己的意愿使工作臂回复到工作区域内。从另一方面来说，如图6所示，当其他工作臂被设置在位置P₉到P₁₃（图中用符号X示出）时，此其他工作臂的制动机构被激励，报警信号装置被启动，但不进行数据存储工作，直到报警信号装置被复原。也在这时，控制器200连续调节工作臂所处的位置。当控制器确认工作臂已到达位置P₁₄，并已回复到两行程极限之间的工作区域内时，控制器200使报警信号装置解除启动状态，同时也使各工作臂的制动单元解除激励状态。然后，控制器200重新开始随后位置的数据存储工作。

图7和8表示当分别重现图5和6所示位置时工作臂的位移。由图可见，数据存储工作暂时中断的位置被清除，工作臂直接从位置连续移动P₈到位置P₁₄。

图9作为一个例子，表示未超出行程极限的工作臂，在工作臂不使用制动机构的情况下的位移，而图10作为一个例子，表示当重现图9所示的位置时工作臂的位移。

按照本发明的第二个目标，当操作者在教学工作期间在靠近工作臂的工作区域两端移动一工作臂超过行程极限时，不进行数据存储工作。当控制器启动一报警信号装置时，或者当工作臂撞击位于工作区域一端的机械挡板时，操作者可判明产生了行程极限误差，并使工作臂回复到两行程极限之间的工作区域内。因而操作者能在无须中断教学工作的情况下继续教学工作，并用像普通机器人同样的方法着手恢复工作。由于不要求操作者从控制器的控制板上松开双手，操作者可以仅仅进行教学工作，而且容易地教给机器人具有连续地轨迹。

尽管以上根据两个优选实施例对本发明进行了讨论，它当然不应仅限于此，其各种变化或改进也都不超出由附加权利要求所限定的发明范围。

Claims (2)

1、一种教学演示型机器人，至少包括一工作程序予置的工作臂，以使所说的工作臂根据所说的教学工作的要求而移动，其特征在于：

为演示所说的机器人的移动，此机器人在靠近其工作臂的工作区域两端有两个行程极限，

机器人控制器根据在教学工作期间相应于对一个行程极限的检测，启动报警信号装置并中断数据存储工作，

当工作臂回复到两行程极限之间所限定的工作区域内时，所说的报警信号装置自动脱离启动状态，并且然后

所说的控制器重新开始所说的数据存储工作。

2、一种教学演示型机器人，包括许多工作程序予置的工作臂，以使每个工作臂根据所说的教学工作要求而移动，其特征在于：

为演示所说的机器人的每一个工作臂的移动，此机器人在靠近每个工作臂的工作区域两端有两个行程极限，

机器人控制器在教学工作期间相应于对所说的行程极限之一的检测来启动报警信号装置，并中断数据存储工作，

这时，未检测其行程极限的工作臂的制动机构被激励，

当检测过行程极限的工作臂回复到由两个行程极限所限定的工作区域内时，所说的报警信号装置自动脱离启动状态，而且随后

所说的控制器重新开始数据存储工作。

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