CN107848109B - 用于利用第三方贡献包扩展工业机器人的最终用户编程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于对工业机器人进行编程的方法，其中分配器和集成器可呈现在最终用户处成功运行的附件。开发人员也可以为所述最终用户定义定制的安装屏幕和程序节点。本发明提供了一种软件平台，其中所述开发人员可以为所述最终用户定义定制的安装屏幕和程序节点，从而通过仍使用现有机器人系统中可用的所述软件平台来为所述机器人系统扩展定制功能。因此，机器人开发人员可以为所述最终用户定义定制的安装屏幕和程序节点。例如，这些可以封装复杂的新机器人编程概念，或者提供友好的硬件配置界面。

Description

用于利用第三方贡献包扩展工业机器人的最终用户编程的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于对工业机器人进行编程的方法。更具体地讲，本发明涉及一种用于对工业机器人进行编程的方法，其中分配器和集成器可呈现在最终用户处成功运行的附件。开发人员也可以为最终用户定义定制的安装屏幕和程序节点。本发明提供了一种软件平台，其中开发人员可以为最终用户定义定制的安装屏幕和程序节点。

背景技术

在工业机器人投入运行以用于特定任务之前，必须对其进行编程以执行该任务。各种机器人编程语言可从不同的机器人供应商获得。机器人程序包括用机器人编程语言编写的一系列机器人指令。

购买工业机器人的顾客通常希望能够控制或操纵机器人，并且相对于机器人周围的各种物体和边界(诸如，机器、物体或坯件、固定装置、输送机、货盘或视觉系统)对机器人进行编程。

在安装第三方硬件(工具，诸如夹持器)并对其进行编程以及附带第三方软件以集成到工业机器人系统中时，最终用户有时会面临挑战。

工业机器人是高度灵活的设备，用于许多不同工业应用中的各种操作。工业机器人通常通过与传统计算机编程语言非常相似的机器人编程语言进行编程。机器人程序包括一系列程序指令，其中每个指令会告诉机器人控制单元要做什么以及如何去做。机器人被编程为沿循包括多个目标点的路径。机器人程序包括目标点的定位。机器人的编程是一个耗时的过程，在编程和教导过程中使用机器人的传统方法会束缚生产设备并延误生产的开始。

需要一种通过仍使用现有机器人系统中可用的软件平台来为该机器人系统扩展定制功能的方法。因此，机器人开发人员可以为最终用户定义定制的安装屏幕和程序节点。例如，这些可以封装复杂的新机器人编程概念，或者提供友好的硬件配置界面。

发明内容

上述和其他目的和优点通过提供具有独特特征部的可编程机器人来获得，该独特特征该部可利用随第三方工具提供的第三方插件来编程。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种利用第三方硬件和软件对工业机器人进行编程的方法，其中该方法包括：

-提供具有用于对机器人进行编程和安装第三方软件的用户图形界面(GUI)的工业机器人，所述GUI包括：i)安装选项卡，其中机器人的安装被指定，所述安装选项卡被配置成允许设置挂载在机器人上的第三方硬件的参数，以及ii)程序选项卡，其中机器人的程序被指定，所述程序选项卡被配置成允许设置待由硬件执行的步骤；

-基于专用文件格式安装第三方软件，该第三方软件将GUI元素添加到安装选项卡和程序选项卡；

-基于包含GUI元素的所述软件组件安装诸如工具的第三方硬件。

该方法还可包括以下步骤中的一个或多个：

-在存储器位置中存储包括预编程机器人代码的一组预定义定位，以相对于机器人周围环境中的物体定义一个或多个几何特征部，并建立所述几何特征部与机器人相关坐标系中的第一坐标之间的关系；

-将GUI集成在图形显示设备上，显示关于预定义定位的信息，并允许用户选择预定义定位中的一个或多个并且指定机器人应访问所选定位的顺序，

-接收关于用户已选择的预定义定位以及机器人应访问所选工作站的顺序的信息，并且基于所述预定义定位以及所述所接收和所存储的关于所选定位以及机器人应访问所选定位的顺序的信息来生成用于执行工作循环的机器人程序。

根据本发明的另一方面，目的通过可直接加载到计算机或处理器的内部存储器中的计算机程序来实现，该计算机程序包括用于当所述程序在计算机上运行时执行根据本发明的方法的步骤的软件代码部分。计算机程序在计算机可读介质上提供或通过网络提供。

根据本发明的另一方面，当程序使得计算机执行根据本发明的方法的步骤，并且所述程序在计算机上运行时，所述目的通过其上记录有该程序的计算机可读介质来实现。

根据本发明，包括预编程机器人代码的一组预定义工作站存储在存储器位置中。用户通过从该组预定义工作站中选择一个或多个工作站并指定机器人应访问所选工作站的顺序来创建机器人程序。这允许操作员创建反映实际机器人单元的配置的图形表示。

工作站是机器人可执行工作的物理位置。每个预定义工作站表示实际工作站以及待由该工作站处的机器人执行的所定义的任务。预编程机器人代码专为控制机器人而设计，以便在工作站执行所定义的任务。工作站的示例是：注塑机、染铸机(dye castingmachine)、用于丢弃不合格物体的废料工位、用于对物体进行视觉控制的设备、用于后续处理物体的一个或多个工位，以及输出工位，例如输送机。任务的示例是：从模具中取出模制物体，将物体扔进废物篮，在视觉控制过程中保持物体，以预定义方式相对于处理工具移动物体，将物体与其他物体一起放入组件中，将物体放在输送机上。随后的处理例如是燃烧、去毛刺、去浇口、分配、抛光、研磨或涂漆。

用户在创建机器人程序期间与一个或多个图形界面进行交互。在此语境下，图形界面被定义为适于与用户交互并显示在显示设备上的视图或视图的一部分。图形界面适于以文本和符号的形式向用户显示信息以及选项，并且以接收用户所输入的命令、数据和选择。

基于包括预定义机器人程序代码的所存储的预定义工作站以及用户通过用户界面输入的关于所选工作站的信息以及机器人应访问所选工作站的顺序的信息来生成机器人程序。编程代码对用户是隐藏的，并且用户通过与一个或多个图形界面交互来创建机器人程序。因此，本发明使得用户可以在不使用任何编程代码的情况下创建机器人程序。本发明提供了一种对机器人进行编程的简单教学方法，并且不需要任何关于机器人语言的知识。基于本发明提供的软件平台，用户能够结合向机器人单元添加和移除第三方工作站，容易地对机器人进行重新编程。通过本发明获得的另一个优点是，用户将发现对具有五个轴或六个轴的先进机器人进行编程，与对具有三个轴的简单线性机器人编程一样简单。术语“工业机器人”是指可线性移动的操纵器以及包括旋转运动轴的机器人。本发明可用于对工业操纵器或机器人进行编程，以用于包括在一个或多个工作站上访问和执行工作的任何应用。

附图说明

图1示出了随机器人系统提供的软件和硬件组件与第三方为该系统提供的附件之间的关系图。

具体实施方式

现在将通过对图1中所示的原理的描述来更细致地阐释本发明。具体地讲，该图示出了如何使用第三方硬件和软件对工业机器人进行编程。本发明提供了具有用于对机器人进行编程的用户图形界面(GUI)的工业机器人。执行第三方软件的安装，其中GUI包括：安装选项卡，其中机器人的安装被指定，所述安装选项卡被配置成允许设置挂载在机器人上的第三方硬件的参数；以及程序选项卡，其中机器人的程序被指定，所述程序选项卡被配置成允许设置待由硬件执行的步骤。然后基于专用文件格式安装第三方软件，该第三方软件将GUI元素添加到安装选项卡和程序选项卡。最后，基于包含GUI元素的所述软件组件安装第三方硬件(或自己的硬件)。

本发明涉及其中分配器和集成器可呈现在最终用户处成功运行的附件的平台。这缩短了实现机器人应用的时间，并且降低了项目风险，提高了项目成本和时间的可预测性，获得了久经考验的技术并且共享信息。该概念包括硬件和软件两者解决方案，而本发明涉及此概念的软件方面。

通过实现本发明，工业机器人基于专用文件格式变得可以接受第三方软件组件的安装。除了别的以外，这些文件还可包含将成为我们用户界面的部分的图形用户界面元素。一个典型的使用案例可以是在机器人上安装夹持器。该夹持器将随附一个专用文件，该专用文件会将通用用户界面元素添加到安装选项卡(其中机器人的安装被指定)和程序选项卡(其中机器人的程序被指定)。在安装选项卡中，将允许设置关于夹持器如何挂载在机器人上以及用于夹持器的何种电信号的参数。在程序选项卡中，将会指定夹持器应打开还是闭合，还可指定控制夹持力、闭合速度等。

通常，工业机器人包括操纵器、用于控制操纵器的控制单元以及用于教导和手动操作操纵器的便携式操作员控制设备(表示教导单元)。

根据本发明，最终用户可以安装各种插件包。单个软件包可包括用于安装选项卡和/或程序节点的贡献包。安装软件后，新的屏幕将自动变成可用于控制设备。此外，屏幕看起来和操作起来就像它们是默认控制环境的部分一样。

安装选项卡贡献包将其设置存储在所谓的安装中。该文件包含特定工作单元的配置。其中的配置包含已验证的安全设置。使用本发明的最终用户编程机器人自动将正在设计的程序链接到指定安装。因此，加载程序时，也会加载分配的安装(包括已验证的安全配置和设置)。这样会简化最终用户的工作流程，因为重要配置文件的数量保持不变(即，一个)。

程序节点贡献包将其参数存储在所谓的程序文件中。这些文件包含机器人应解决的自动化任务的程序。默认控制程序参数和指定参数的组合为最终用户提供了相同的工作流程优点(类似于安装文件)，因为重要文件的数量保持不变。

由控制设备促进的对机器人工作单元的配置与程序设计之间的关注点分离降低了最终用户的设计复杂度。这两个关注点都集中在自动化任务的补充方面，并为最终用户提供了解决自动化问题的系统的方法。控制设备确保以适当的方式集成这两个关注点。利用本发明的框架，可以为最终用户提供相同的关注点分离和集成，即安装选项卡贡献包可以与程序节点贡献包共享设置。

例如，如果机电式夹持器应被安装并用于自动化任务，则可采取以下步骤。在夹持器供应商选择指导最终用户通过安装过程时，他将指导最终用户先安装插件，再导航到安装选项卡。然后，在安装选项卡中，贡献包向最终用户在视觉上显示夹持器的电源和通信接口应如何连接。物理连接通信接口和电源后，夹持器启动，并开始与夹持器软件通信。此时，夹持器软件探测到物理夹持器，屏幕从显示可视安装向导变为配置界面。在配置界面中，例如，可配置最大闭合力。配置完成后，最终用户可以开始制作程序。最终用户导航到程序选项卡并开始编写他的任务。在他想要抓取物体时，他将寻找适当的程序节点并找到“夹持器”节点。他以与其他程序节点相同的方式插入夹持器节点。命令选项卡(用于程序节点参数化)显示可以具有视觉吸引力的方式调谐的可用参数。在最终用户指定夹持器打开距离和闭合距离之后，夹持器节点被参数化。为了测试夹持器参数，命令选项卡提供“切换”按钮，通过该按钮将打开和闭合夹持器，而无需运行整个程序。在任何程序可运行之前，每个程序节点将需要生成用于执行指定操作的代码。存储在设备中的信息(例如，最大闭合力)也可以在此处使用。对于夹持器节点，开发人员已考虑脚本生成(使用本发明的框架)。在按下控制设备中的播放按钮时，程序将被转换成机器人的脚本，并且机器人将开始执行编程任务。

本发明的框架使得：

·第三方硬件设置简单，这通常是一个复杂的任务，不适合普通的最终用户(如工厂工人)。优势在于：所需的技术专业知识较少，设置时间更短，并且可以容易地重复设置第三方硬件->设置成本更低。

·与正常工作流程无缝集成。

·框架和控制设备都将促进相同的工作流程。

Claims (7)

1.一种用于最终用户利用第三方硬件和/或软件组件对工业机器人进行编程的方法，其中所述方法包括：

-提供具有用于对所述机器人进行编程和安装第三方软件的图形用户界面GUI的工业机器人，所述GUI设置有：

•安装选项卡，其中所述机器人的安装被指定，所述安装选项卡被配置成允许设置挂载在所述机器人上的包括第三方硬件的硬件的参数，以及

•程序选项卡，其中所述机器人的程序被指定，所述程序选项卡被配置成允许设置待由所述硬件执行的步骤；

-安装所述第三方软件，所述第三方软件基于专用文件格式并且将GUI元素添加到所述安装选项卡和/或所述程序选项卡，所述第三方软件和所述GUI元素使能在所述机器人上安装所述第三方硬件；以及

-基于包含GUI元素的所述软件组件，安装所述第三方硬件，包括在安装选项卡中接收对所述GUI元素的选择；以及在图形显示设备上，显示关于所述第三方硬件的电源和通信接口应如何连接，

其中所述第三方硬件是机电式夹持器，在视觉上告知所述最终用户所述夹持器的电源和通信接口应如何连接之后，所述夹持器启动并开始与所述程序选项卡的所述夹持器的GUI元素通信，从而探测到所述夹持器，并且所述图形显示设备显示配置界面，使所述最终用户能够配置包括所述夹持器的最大闭合力的一个或多个物理参数，所述方法由所述最终用户在导航到所述程序选项卡时通过对应的程序节点对要由所述机器人执行的任务进行编程来完成，或者

其中所述第三方硬件是视觉系统，所述软件组件包含在所述安装选项卡中选择的GUI元素，由此在视觉上告知所述最终用户所述视觉系统应如何连接到所述机器人、相机坐标如何与机器人坐标相关联以及将识别所述视觉系统中的哪些部分，所述软件组件可选择地包含所述程序选项卡的GUI元素，从而使所述机器人的程序员能够移动到所识别的部分，其中所生成的程序自动结合从视觉系统坐标到机器人坐标的数学转换，从而移除了所述程序员理解并能够处理视觉引导机器人时所固有的这种复杂性的需求。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在存储器位置中存储包括预编程机器人代码的一组预定义定位，以相对于所述机器人周围环境中的物体定义一个或多个几何特征部，并建立所述几何特征部与机器人相关坐标系中的第一坐标之间的关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括将所述GUI集成在所述图形显示设备上，显示关于所述预定义定位的信息，并允许用户选择所述预定义定位中的一个或多个并且指定所述机器人应访问所选定位的顺序。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括接收关于所述用户已选择的所述预定义定位以及所述机器人应访问所选定位的所述顺序的信息，并且基于所述预定义定位以及所述所接收的关于所述所选定位以及所述机器人应访问所选定位的所述顺序的信息来生成用于执行工作循环的机器人程序。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器人具有允许第三方守护进程、服务器和其他程序被安装在所述机器人控制器上的可扩展操作系统，用于扩展所述机器人控制器的功能，以供所添加的GUI元素使用。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第三方硬件还包括与其他工业设备的接口，其中添加到所述安装选项卡的所述第三方硬件将保存关于将所述机器人连接到指定其他设备的信息，并且同时扩展所述安装选项卡中的功能，以包括触发所述第三方硬件中的指定事件或功能。

7.一种可编程机器人，所述可编程机器人设置有用于执行根据前述权利要求1至6中任一项所述的方法的软件。

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