CN107662207B

CN107662207B - 控制工业机器人的方法

Info

Publication number: CN107662207B
Application number: CN201710622911.1A
Authority: CN
Inventors: E·阿兰迪斯; S·德拉
Original assignee: Staubli Faverges SCA
Current assignee: Staubli Faverges SCA
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: TR201905774T4; EP3275605A1; EP3275605B1; KR102380882B1; FR3054468A1; US10613517B2; CN107662207A; FR3054468B1; KR20180013776A; US20180032061A1

Abstract

一种控制工业机器人的方法，所述工业机器人包括移动机械臂，所述移动机械臂设置有适合于使该机械臂移动的至少一个电动机，所述方法包括以下步骤：a)由中央单元执行(1000)机械臂的控制程序，以及作为响应计算并发送机械臂的位置指令；b)实现包括接收输入信号的至少一个输入点的级联的调节器，轴控制器根据计算的位置指令生成(1004)所述电动机的供电电压；c)利用生成的供电电压控制(1006)所述电动机，在步骤b)期间，将声音激励信号与所述调节器之一的输入信号叠加以形成复合信号，所述供电电压是根据所述复合信号生成的。

Description

控制工业机器人的方法

技术领域

本发明涉及工业机器人，以及控制所述工业机器人的方法。更特别地，本发明涉及控制包括具有数个轴的关节式机械臂(articulated robot arm)的工业机器人。

背景技术

已知要在存在操作人员的环境中使用的机械臂式工业机器人。为了安全起见，对机器人来说理想的是能够向位于机械臂附近的操作人员发送通信信号，例如可听声音。例如，这使得能够向操作人员指示机器人正在等待来自操作人员的特定动作，或者警告操作人员他不应在机器人附近的特定区域中，因为机械臂将在该区域中移动。典型地，这种可听声音的发出是利用连接到机器人的控制单元的专用换能器进行的。

然而，这种解决方案并不令人完全满意。一个缺陷是不能保证对于操作人员将发出可听声音。例如，可能尽管控制单元递送了发出可听信号的命令，但是例如由于换能器的故障或者换能器和控制器之间的数据链路的故障，换能器事实上未发出可听声音。因此，对操作人员来说，这导致安全风险。

发明内容

更特别地，本发明目的在于通过提出一种用于控制工业机器人的方法以及具有改善的操作安全性的工业机器人来解决这些缺陷，在所述方法和工业机器人中，能够可靠地向在机器人附近工作的操作人员递送可听声音。

为此，本发明涉及一种控制工业机器人的方法，所述工业机器人包括移动机械臂并设置有机器人控制器，所述移动机械臂设置有适合于使该机械臂移动的至少一个电动机，所述机器人控制器包括中央单元和轴控制器，所述方法包括以下步骤：

a)由中央单元执行机械臂的控制程序，以及作为响应计算并发送机械臂的位置指令；

b)由轴控制器利用包括接收输入信号的至少一个输入点的级联的调节器，根据计算的位置指令生成所述电动机的供电电压；

c)利用生成的供电电压控制所述电动机，在步骤b)期间，由机器人控制器将声音激励信号与所述调节器之一的输入信号叠加以形成复合信号，所述供电电压是根据所述复合信号生成的。

由于本发明，因为机器人的电动机的供电电压是根据包括输入信号和声音激励信号这两者的复合信号生成的，所以声音信号的发出与电动机的操作是不可分的。换句话说，一旦声音激励信号在调节器之一内与输入信号叠加，由轴控制器如此生成的供电电压就控制电动机的移动以使机械臂移动，并且此外按照与声音激励信号对应的特定方式使电动机机械地振动。由于这些振动，发出可被位于机器人附近的操作人员察觉的可听声音。一旦机器人被通电，就可发出所述声音。结果是降低了在未能针对操作人员发出声音的情况下启动了电动机的风险，这增强了机器人的操作安全性。

按照本发明的有利但可选的方面，这种控制方法可并入在任何技术上允许的组合中考虑的以下特征中的一个或多个特征：

-所述方法还包括在步骤b)之前，生成将声音激励信号叠加在调节器之一的输入信号上的命令的步骤a')。

-所述方法包括由机器人控制器获取声音激励计算机文件的预先步骤z)，声音激励信号保存在所述声音激励计算机文件内，并且在步骤b)期间，从声音激励计算机文件中自动提取声音激励信号。

-在步骤z)期间，获取的声音激励计算机文件被存储在轴控制器的存储器中，以及在步骤b)期间，将声音激励信号与轴控制器的电流调节器的输入信号叠加。

-在步骤z)期间，获取的声音激励计算机文件被存储在中央单元的存储器中，以及在步骤b)期间，将声音激励信号与轴控制器的位置调节器的输入信号叠加。

-所述方法还包括从源声音文件自动生成声音激励计算机文件的预先步骤y)。

-生成声音激励文件的步骤y)包括将源声音文件自动数字解码成预定义的格式以形成声音激励计算机文件的自动数字解码操作。

-生成声音激励计算机文件的步骤y)包括以与其输入上要叠加声音激励信号的调节器的频率相等的采样频率对源声音文件进行自动采样的自动采样操作。

-生成声音激励计算机文件的步骤y)包括自动校正声音激励信号的振幅的操作，以使声音激励信号的绝对值的最大振幅适应于接收输入信号的输入点的规格。

-生成声音激励计算机文件的步骤y)包括自动校正声音激励信号的振幅的操作，以使得声音激励信号的绝对值的最大振幅小于或等于输入信号的最大振幅的50％或30％。

-在步骤c)期间，随着时间持续不断地或者反复地发出可听声音，并且所述方法还包括以下步骤：

d)接收确认命令，

d')一旦接收到所述确认指令，就由机器人的控制单元中断可听声音的发出。

按照另一个方面，本发明涉及一种工业机器人，包括：

-移动机械臂，所述移动机械臂设置有适合于使该机械臂移动的至少一个电动机，和

-机器人控制器，所述机器人控制器包括:

·中央单元，所述中央单元适合于执行用于控制机械臂的程序，以及作为响应计算并发送位置指令；

·轴控制器，所述轴控制器适合于利用包括接收输入信号的至少一个输入点的级联的调节器，根据计算的位置指令生成所述电动机的供电电压。

所述机器人控制器被配置成在供电电压的生成期间，将声音激励信号与所述调节器之一的输入信号叠加以形成复合信号，所述供电电压是根据所述复合信号生成的。

附图说明

根据参考附图进行的仅仅作为例子提供的控制方法的两个实施例的以下说明，将更好地理解本发明，并且本发明的其他优点将更清楚，附图中：

图1示意性地示出按照本发明的工业机器人；

图2示出图解说明图1的机器人控制器的一部分的方框图，所述机器人控制器控制图1的机械臂的电动机之一；

图3示意性地示出属于图2的机器人控制器的轴控制器的调节器的输入信号的振幅随着时间的演化；

图4示意性地示出声音激励信号的振幅随着时间的演化；

图5示意性地示出通过把图4的声音激励信号叠加在图3的输入信号上而形成的复合信号的振幅随着时间的演化；

图6是按照本发明的用于控制图1的机器人的控制方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出包括关节式机械臂B的工业机器人。在这个例子中，机器人1是三自由度三轴式机器人。或者，机器人1可以是不同的。例如，它可以是六轴机器人或者四轴SCARA式机器人。

机械臂B包括通过枢轴链接来成对地用关节连接的数个移动部分。机械臂B的远端设置有可控制的工具O。机械臂B的近端用关节连接到机器人1的固定核心。

在本例中，机械臂B包括这里均为直线的3个移动部分B1、B2和B3。附图标记“A1”表示移动部分B1和固定核心之间的几何关节轴，“A2”是移动部分B1和B2之间的几何关节轴，以及“A3”表示移动部分B2和B3之间的几何关节轴。

机器人1包括适合于使移动部分B1、B2和B3相对于彼此移动以便在空间中使工具O移动的可控制致动器X1、X2和X3。为此，致动器X1、X2和X3被放置在机械臂B的关节处。

致动器X1、X2和X3包括分别记作M1、M2和M3的电动机。电动机M1、M2和M3各自能够分别使移动部分B1、B2和B3绕对应的几何关节轴A1、A2和A3移动。本例中，电动机M1、M2和M3是三相同步电动机。

图1中，为了清楚起见，电动机M1、M2和M3被例示在机械臂B之外。但是实际上，电动机M1、M2和M3分别被置于关节轴A1、A2和A3处，以便绕这些关节轴A1、A2和A3施加转矩，以使移动部分B1、B2和B3移动。

机械臂B还包括适合于测量移动部分B1、B2和B3中的每一个在空间中的相对位置(这里，测量每个移动部分B1、B2和B3绕几何关节轴A1、A2和A3的角位置)的位置传感器或者编码器C1、C2和C3。每个编码器C1、C2和C3因此提供对应于与所述编码器相关联的移动部分的位置的移动信息。这里，编码器C1、C2和C3分别与致动器X1、X2和X3内的电动机M1、M2和M3相关联。

有利的是，机械臂B包括适合于禁止或者选择性地允许移动部分B1、B2和B3的移动的可控电磁制动装置F1、F2和F3。在本例中，电磁制动装置F1、F2和F3分别与致动器X1、X2和X3内的电动机M1、M2和M3相关联。这种电磁制动装置为本领域的技术人员熟知，并且在这里不更详细地说明。或者，电磁制动装置F1、F2和F3可被省略。

机器人1还包括适合于按照预定义的控制程序控制致动器X1、X2和X3的操作，以便在空间中选择性地使机械臂B移动的机器人控制器6。实际上，分别控制致动器X1、X2或X3相当于分别控制对应的电动机M1、M2和M3。

为此，机器人控制器6包括中央单元2、电子移动控制板3、电子安全板5、电子接口板4、以及可变电源(power)设备V1、V2和V3。

这里，在机壳7内中央单元2、控制板3、可变电源设备V1、V2和V3、以及安全板5被组合在一起。接口板4被置于机壳7外的机械臂B的底部处。

或者，电子移动控制板3、电子安全板5和/或电子接口板4可用由中央单元2执行的具有等价功能的软件模块代替。

机器人1还包括设置有通信接口101(例如键盘和显示屏)的手动控制单元10，所述通信接口允许操作人员向机器人1发送控制命令。手动控制单元10利用数据链路144连接到中央单元2。

中央单元2、控制板3和安全板5通过数据总线100彼此连接。这里，数据总线100是例如按照EtherCat通信协议的现场总线。

中央单元2用来执行用于控制机器人1的程序。中央单元2被编程为利用与机械臂B相关联的预定义的运动学模型，来确定机械臂的移动部分B1、B2和B3随着时间必须呈现的满足指定控制程序的相对位置，目的是按照该控制程序遵循预定义的轨迹随着时间在空间中使工具O移动。根据该确定，中央单元2被编程为计算并发出针对电动机M1、M2、M3中的每一个的要实现的位置指令。这些位置指令之后被递送给控制板3(这里，通过数据总线100)。

为此，中央单元2包括计算单元和存储器20。内部存储器20包括当由中央单元2的电子计算机执行时实现图6的方法的指令。控制板3分别与可变电源设备V1、V2或V3中的每一个的关联形成针对相对应的关节轴A1、A2或A3的机械臂B的轴控制器。这种轴控制器使得能够根据由中央单元2计算和发送的位置指令，来确保与轴控制器相关联的电动机M1、M2和M3的规定操作。

在本例中，对应于控制板3和可变电源设备V1的关联，附图标记3'表示与电动机M1相关的轴控制器。

控制板3用于基于从中央单元2接收的电动机位置指令并基于由编码器C1、C2和C3提供的移动信息，来产生针对可变电源设备V1、V2和V3中的每一个的控制指令，以便按规定的方式控制电动机。

这里，因桥接电路的缘故，可变电源设备V1、V2和V3分别为电动机M1、M2和M3的各相提供电力，所述桥接电路包括上支路和下支路，所述上支路将三个可切换开关组合起来，所述三个可切换开关中的每一连接到正母线和对应的电动机M1、M2和M3中的一个电动机的一个相；所述下之路将可切换开关组合起来，所述可切换开关中的每一个连接到负母线和对应的电动机M1、M2和M3中的一个电动机的一个相。

可变电源设备V1、V2和V3基于由控制板3提供的控制指令，生成分别针对电动机M1、M2和M3的供电电压。

安全板5或安全控制器用于确保机器人1的安全操作。特别地，安全板5被配置成执行监视机械臂的移动的程序，和随着时间当检测到故障或异常时，控制机器人的停止。这里，如图1中图解所示，安全板5连接到数据总线100，以便从传感器C1、C2和C3接收机械臂B的移动信息。

在本例中，手动控制单元10包括紧急停止按钮10A和紧急安全开关(dead man'sswitch)10B。按钮10A和10B利用有线连接直接接线到安全板5，以允许机器人1的操作人员在紧急情况下中断操作。

接口板4提供用于在机器人控制器6和机械臂B之间交换信息的接口。为此，接口板4包括信号处理模块，所述信号处理模块被编程为收集由传感器C1、C2和C3发出的测量信号，并调理(condition)所述测量信号以使得所述测量信号可由机器人控制器6的其他组件使用。例如，接口板4适合于利用模-数转换器调理由传感器C1、C2和C3发出的模拟测量信号，随后以与EtherCat协议兼容的形式，将与这些信号有关的信息发送给数据总线100。

这里，接口板4例如按照由HEIDENHAIN研发的“EnDat”协议，利用数据链路141连接到编码器C1、C2和C3中的每一个。

接口板4经由数据链路143连接到总线100。机壳7包括允许机壳7和机械臂B之间的数据链路和电力连接的通道的线缆8。

图2更详细地示出了控制板3。

为了简化图2，未示出与电动机M2和M3的连接。但是实际上，控制板3能够控制致动器X1、X2和X3的电动机M1、M2和M3。所描述的涉及电动机M1的控制的一切因此可被转移到电动机M2和M3。

或者，机器人控制器6包括专用于致动器X1、X2和X3中的每一个的控制板3。在这种情况下，这些控制板中的每一个连接到与该致动器相对应的单个可变电源设备V1、V2、V3以及数据总线100。

控制板3包括设置有存储器30'的计算单元30。控制板3还包括级联的调节器，以实现电动机M1的相互交织的控制回路。

更具体地，这里控制板3包括分别设置有输入点34、35和36的级联的位置调节器31、速度调节器32和电流调节器33。这里，输入点34、35和36是求和单元。

中央单元2生成位置指令并将所述位置指令发送到计算单元30。位置调节器31在其输入点34上将所述位置指令接收作为来自计算单元30的输入信号，并且作为响应生成速度指令。速度调节器32在其输入点35上将所述速度指令接收作为输入信号，并且作为响应生成电流指令。最后，电流调节器33在其输入点36上将所述电流指令接收作为输入信号，并且作为响应生成控制指令，所述控制指令被提供给可变电源设备V1，以生成电动机M1的供电电压。

每个调节器31、32和33例如利用经由PID式调节器提供的反馈回路，基于返回信息来调节它生成的控制。

在本例中，调节器31和32分别在其输入点34和35上接收来自编码器C1的移动信息。电流调节器33在其输入点36上接收来自可变电源设备V1的电流信息。

与其输入点和用于对应的返回信息(这里，编码器C1或可变电源设备V1)的调理电路相关联的每个调节器构成调节回路。电流调节回路交织在速度调节回路中，速度调节回路转而交织在位置调节回路中。

随着时间以具有预定义的频率的步速(pace)反复进行调节。换句话说，每个调节器31、32和33以预定义的频率，该调节器根据它作为输入接收的信号的值来反复更新作为输出生成的值。

调节器31、32和33的操作是步速渐增的，即，电流调节器33的步速频率(pacingfrequency)高于速度调节器32的步速频率，速度调节器32的步速频率转而高于位置调节器31的步速频率。

在本例中，以1kHz的固定频率确定位置控制回路的步速，以包括在2kHz和5kHz之间的固定频率确定速度控制回路的步速，并以包括在8kHz和15kHz之间的固定频率确定电流控制回路的步速。

机器人1还被配置成发出针对位于机械臂B附近的操作人员的可听声音。这里，“可听声音”指的是其声学性质被调整的声音，使得当机器人1操作时所述声音可被在机器人1的环境中的正常人耳察觉。例如，这里，所述可听声音具有包括在20Hz和20kHz之间的频率，并且具有大于50dB的声压。有利的是，所述可听声音不同于由电动机M1、M2或M3的正常操作产生的噪音。例如，可听声音对应于持续不断发出的音符。或者，所述可听声音是不同的。特别地，它可涉及由例如在机器人控制器6上的语音合成模块生成的或者预先录制的语音消息。

所述可听声音是从对应的声音激励信号SX生成的。这里，“对应”表示声音信号能够被变换成可听声音。本例中，这种变换由电动机M1、M2和/或M3完成。

为此，机器人控制器6被配置成把声音激励信号SX叠加在调节器31、32、33之一的输入信号CMD上，以形成复合信号CP，然后在对应的调节器31、32、33的输入处提供所述复合信号。

以这种方式，提供给可变电源设备V1的控制指令，以及因此，所生成的并随后提供给电动机M1的供电电压考虑了声音激励信号SX。从而，作为响应，电动机M1发出与声音激励信号SX对应的可听声音。由于电动机M1的振动，发出所述可听声音。此外，形成机器人1的机械结构还经受放大由电动机1生成的可听声音的共振。

例如，所述声音激励信号SX以采样数字形式，记录在声音激励计算机文件FX中。

在第一实施例中，声音激励计算机文件FX被存储在控制板3的内部存储器30'中。控制板3被配置成在电流调节器33的输入点36上，将该声音激励信号SX叠加在输入信号CMD上。

因此，通过访问存储器30'，能够容易地修改待发出的声音。此外，电流调节器33的步速频率较高，针对与成年操作人员的可听频谱相对应的频率保证了良好的声音恢复(sound retrieval)。

图3、4和5更详细地示出了这种叠加的一个例子。图3示出在电流调节器33的输入点36的输入处接收的输入信号CMD的振幅随着时间t的演化。在本例中，使输入信号CMD保持等于恒定值，使得轴控制器3'控制电动机M1维持恒定转矩，以便将移动部分B1保持在预定位置。

图4示意性地示出声音激励信号SX的振幅随着时间t的演化。图5示出通过叠加声音激励信号SX和输入信号CMD而形成的复合信号CP随着时间t的演化。这里，振幅A是以任意单位指示的。可听声音的发出不是必需的，因为机械臂B在移动。在机械臂B不动并且电动机M1被通电的时候，可发生可听声音的发出。

现在参照图6的流程图并利用图1至5，说明按照第一实施例的控制方法的操作例子。

首先，机器人1设置有按照给定配置的机械臂B。声音激励计算机文件FX以采样数字文件的形式被预先存储在存储器30'中。

例如，在预先步骤998期间，例如，从诸如连接到手动控制单元10的USB钥匙之类的外部介质，或者通过网络连接从远程计算机服务器获取声音激励计算机文件FX。之后，该声音激励计算机文件FX被保存在存储器30'中。

在步骤1000期间，例如响应于机器人1的操作人员对人-机接口101的动作，通过中央单元2执行机械臂B的控制程序。

例如，机械臂B旨在通过使机械臂B的移动部分B1、B2和B3相对于彼此移动，来随着时间遵循特定轨迹。这样做时，例如，必须在该路径的特定点处发出针对位于机械臂B附近的操作人员的可听声音，例如，当机械臂B到达预定位置时，或者警告机械臂B很快将被设置为运动，或者同时等待在机器人1外部的动作的执行，诸如与机器人1的操作人员的互动之类。

中央单元2随后计算机械臂B的位置指令，并将所述位置指令发送到轴控制器3'。

并行地，在步骤1002期间，控制单元6此外生成叠加声音激励信号SX以发出声音的至少一个命令，并将所述命令发送到轴控制器3'。这里，所述生成是根据执行的控制程序自动进行的。它得自于在手动控制单元10上输入的命令或者机械臂B的程序的特定指令的翻译。声音的发出因此是有意控制的，并且尤其与满足控制程序的某些条件相关联。或者，叠加声音激励信号SX的命令可以来自由中央单元2进行的背景程序的执行，所述背景程序与机械臂B的控制程序的执行是并行的，所述背景程序例如监视电动机的温度的程序，其目的是向用户警告确定的温度阈值已被超过。

之后，在步骤1004期间，轴控制器3'接收由中央单元计算的位置指令，并相应地生成电动机M1的供电电压。在该步骤1004期间，轴控制器还接收把声音激励信号SX叠加在输入信号CMD上的命令。

随后，计算单元30自动地从包含在存储器30'中的声音激励计算机文件FX提取声音激励信号SX，并在电流调节器33的输入点36处注入所述声音激励信号SX，以将其叠加在所述电流调节器33的输入信号CMD上。所述叠加是通过在电流控制回路的步速的每个周期将激励信号SX的采样值发送到输入点36来进行的。

电流调节器33随后接收复合信号CP作为输入。之后，电流调节器33根据复合信号CP，生成用于可变电源设备V1的控制指令。作为响应，可变电源设备V1生成电动机M1的供电电压。

之后，在步骤1006期间，轴控制器3'将对应的供电电压发送给电动机M1以控制电动机M1并将其设置为运动，并且同时，生成与声音激励信号SX相对应的声音。

因此，针对操作人员的可听声音的发出与机械臂的致动器的工作能力密不可分。这降低了在未能发出可听声音的情况下电动机开始工作的风险。因此，改善了机器人1的操作安全性。

这里，借助冗余地进行机械臂B的电动机M1、M2和M3的控制的事实增强了这种安全性。事实上有利的是，机器人1的各组件与安全标准EN 13849-A相兼容。此外，安全板5、中央单元2或轴控制器3'自动地检测电动机M1、M2和M3的控制中的任何故障。

本例中，为了简化起见，只详细说明了电动机M1的供电。实际上，还可以利用电动机M2和/或M3发生声音。因此，所说明的涉及电动机M1和轴控制器3'的一切适用于电动机M2和M3以及它们对应的轴控制器。

优选地，将相同的声音激励信号SX用于电动机M1、M2和M3中的每一个。但是，可使用特定于电动机M1、M2和M3中的每一个的声音激励信号。例如，控制板3自动地选择适当的声音激励信号SX。

例如，在六轴工业机器人的情况下，优选使用控制机械臂和固定核心之间的关节的致动器，因为它能够递送大量的功率，并被固定到大的结构元件上，这允许可听声音的更好的音频恢复。

有利的是，在步骤1006期间，随着时间，电动机M1持续不断地或者反复地发出可听声音，例如，以便用信号通知机器人1在等待来自操作人员的特定动作，诸如在工具O中提供零件之类，或者操作人员必须离开机械臂B周围的区域。因此，在步骤1006之后，所述控制方法还包括：

-接收来自操作人员(例如利用手动控制单元10)的确认命令的步骤1008，从而例如使得操作人员能够向机器人1指示他确实听到了所述可听声音；和

-由中央单元2中断可听声音的发出的步骤1010，一旦收到确认命令，中央单元2就生成中断命令并将所述中断命令发送到控制板3。控制板3随后停止把声音激励信号SX叠加在输入信号CMD上。

有利的是，在步骤998之前，所述控制方法包括从源声音文件自动地生成声音激励计算机文件FX的预先步骤996。例如，按诸如MP3或WAV格式之类的数字格式编码的源声音文件。从而使所述方法的实现更容易，因为可从通用工具容易地获得和/或发布具有这种格式的声音文件。

例如，当用户把源声音文件提供给中央单元2时，中央单元2自动地执行步骤996，以便获得对应的声音激励计算机文件FX。机器人1的用户因此能够定制由机器人1播放的可听声音。

有利的是，步骤996包括解码源声音文件的内容的数字解码操作，以便创建包含声音激励信号SX的声音激励计算机文件FX。例如，在数字源文件上应用与源声音文件的编码格式对应的编解码器。所述解码操作例如由中央单元2的数字计算机进行。

有利的是，步骤996还包括以与其输入上要叠加声音激励信号SX的调节器31、32、33的频率相等的采样频率对源声音文件进行自动采样的自动采样操作。更具体地，从源声音文件提取的原始信号被采样，以形成源激励信号SX。通过利用对应的调节器31、32或33的频率来调整采样频率，声音恢复的质量被改善。特别地，避免了在这些频率显著不同的情况下会发生的声音的失真。

作为例示，在本例中，电流控制回路的步速频率等于10kHz。因此，采样频率被选择为等于10kHz。所述采样操作例如由中央单元2的计算单元进行。

有利的是，步骤996还包括调理从源声音文件提取的信号以便形成源激励信号SX的操作。

有利的是，所述调理操作包含从数字源文件提取的信号的振幅的校正，以便使如此获得的声音激励信号SX的绝对值的最大振幅小于或等于输入信号CMD的最大振幅的50％，并且优选地小于或等于输入信号CMD的最大振幅的30％。

所述调理操作还包括过滤提取的信号的操作，以便从中消除会干扰电动机M1的操作的较低频率。例如，消除所有低于或等于100Hz，或者优选的低于或等于50Hz的所有频率。

更有利地，所述调理操作还包括应用一阶高通滤波器，以便改善由电动机M1发出的可听声音的质量，更特别地，使得所述可听声音具有与由扬声器式换能器生成的声音质量类似的声音质量。例如，声音激励信号SX的频率大于或等于10kHz，或者大于或等于5kHz的分量被消除。有利的是，在存储器30'中存储数个声音激励计算机文件FX，该数个声音激励计算机文件FX中的每一个包含声音激励信号SX。随后，在步骤1004期间，控制板3从多个声音信号中自动地选择与由中央单元2发送的命令对应的声音激励计算机文件FX。

或者，在步骤1002期间，响应于用户例如对手动控制单元10的动作，生成叠加激励信号SX的命令。因此，可以手动地触发声音的发出，而独立于由中央单元2自动执行的机械臂B的控制程序。特别地，这使得在机器人1的测试或学习阶段期间能够触发声音。

在第二实施例中，在步骤998期间获取的声音激励计算机文件FX被存储在中央单元2的存储器20中。中央单元2此外被编程使得在步骤1004期间，自动地从声音激励计算机文件FX提取声音激励信号SX，并利用总线100将其发送到控制板3的计算单元30，使得计算单元30把声音激励信号SX叠加在调节器31、32或33之一的输入信号CMD上。

优选地在位置调节器31输入点34上进行这种叠加，因为位置调节器31具有与在同步模式下通过总线100从中央单元2到控制板3的传输频率相兼容的较低的步速频率。

例如，以与位置调节器31的频率相等的频率，声音激励信号的采样值被一个接一个地相继发送到计算单元30。

这种情况下，声音激励计算机文件FX已预先按位置调节器31的频率(这里等于1kHz)被采样。

这些安排使得能够简化控制板3的生产，因为声音激励计算机文件FX的管理由中央单元2提供，而不是由计算单元30提供。

除这些差异之外，所说明的涉及第一实施例的一切都适用于第二实施例。

按照其它变型，调节器31、32、33的数目可以不同。特别地，可以不实现速度调节器。

或者，可以与除位置或电流调节器外的调节器的输入信号进行声音激励信号SX的叠加。

在具有与位置调节器31或电流调节器33的输入点对应的级联的调节器的输入点的实施例中，已经说明了本发明。或者，可在可变电源设备V1、V2、V3的控制指令的其他调理层面处实现输入点。换句话说，可以与输入信号CMD进行声音激励信号SX的叠加，所述输入信号对应于包括在位置指令和功率放大阶段的控制信号(这里可变电源设备V1、V2、V3)之间的调节步骤。

上面所考虑的实施例和变型可相互结合，以产生新的实施例。

Claims

1.一种控制工业机器人(1)的方法，所述工业机器人(1)包括移动机械臂(B)并设置有机器人控制器(6)，所述移动机械臂(B)设置有适合于使该机械臂(B)移动的至少一个电动机(M1，M2，M3)，所述机器人控制器(6)包括中央单元(2)和轴控制器(3')，所述方法包括以下步骤：

a)由中央单元(2)执行机械臂(B)的控制程序，以及作为响应计算并发送机械臂(B)的位置指令；

b)由轴控制器(3')利用包括接收输入信号(CMD)的至少一个输入点(34，35，36)的级联的调节器(31，32，33)，根据计算的位置指令生成所述至少一个电动机的供电电压；

c)利用生成的供电电压控制所述至少一个电动机(M1，M2，M3)，

其特征在于，在步骤b)期间，由机器人控制器(6)将声音激励信号(SX)与所述调节器(31，32，33)之一的输入信号(CMD)叠加以形成复合信号(CP)，所述供电电压是根据所述复合信号(CP)生成的。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤b)之前，生成将声音激励信号(SX)叠加在调节器(31，32，33)之一的输入信号(CMD)上的命令的步骤a')。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括由机器人控制器(6)获取声音激励计算机文件(FX)的预先步骤z)，声音激励信号(SX)保存在所述声音激励计算机文件(FX)内，并且在步骤b)期间，从声音激励计算机文件(FX)中自动提取声音激励信号(SX)。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤z)期间，获取的声音激励计算机文件(FX)被存储在轴控制器(3')的存储器(30')中，以及在步骤b)期间，将声音激励信号(SX)与轴控制器(3')的电流调节器(33)的输入信号(CMD)叠加。

5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤z)期间，获取的声音激励计算机文件(FX)被存储在中央单元(2)的存储器(20)中，以及在步骤b)期间，将声音激励信号(SX)与轴控制器(3')的位置调节器(31)的输入信号(CMD)叠加。

6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从源声音文件自动生成声音激励计算机文件(FX)的预先步骤y)。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，生成声音激励计算机文件(FX)的步骤y)包括将源声音文件自动数字解码成预定义的格式以形成声音激励计算机文件(FX)的自动数字解码操作。

8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，生成声音激励计算机文件(FX)的步骤y)包括以与其输入上要叠加声音激励信号(SX)的调节器(31，32，33)的频率相等的采样频率对源声音文件进行自动采样的自动采样操作。

9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，生成声音激励计算机文件(FX)的步骤y)包括自动校正声音激励信号的振幅的操作，以使声音激励信号的绝对值的最大振幅适应于接收输入信号(CMD)的输入点的规格。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，生成声音激励计算机文件(FX)的步骤y)包括自动校正声音激励信号(SX)的振幅的操作，以使得声音激励信号的绝对值的最大振幅小于或等于输入信号(CMD)的最大振幅的50％或30％。

11.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤c)期间，随着时间持续不断地或者反复地发出可听声音，并且所述方法还包括以下步骤：

d)接收确认命令，

d')一旦接收到所述确认指令，就由机器人控制器(6)中断可听声音的发出。

12.一种工业机器人(1)，包括：

-移动机械臂(B)，所述移动机械臂(B)设置有适合于使该机械臂(B)移动的至少一个电动机(M1，M2，M3)，和

-机器人控制器(6)，所述机器人控制器(6)包括:

中央单元(2)，所述中央单元(2)适合于执行用于控制机械臂(B)的程序，以及作为响应计算并发送位置指令；

轴控制器(3')，所述轴控制器(3')适合于利用包括接收输入信号(CMD)的至少一个输入点(34，35，36)的级联的调节器(31，32，33)，根据计算的位置指令生成所述至少一个电动机的供电电压；

其特征在于，所述机器人控制器(6)被配置成在供电电压的生成期间，将声音激励信号(SX)与所述调节器(31，32，33)之一的输入信号(CMD)叠加以形成复合信号(CP)，所述供电电压是根据所述复合信号(CP)生成的。