CN108290291A - 机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人系统，其具有至少一个机械手臂和控制单元，控制单元设计成它能预设至少一个要由机器人系统执行的预定操作。机器人系统还包括附接至机械手臂的至少一个输入装置，该输入装置设计成该机器人系统的预定操作能通过输入装置被参数化。在此情况下，该输入装置被设计成，当在针对机器人系统设定操作的执行、操作的逻辑顺序和/或该预定操作的参数化时，该输入装置能够向提供机器人系统的使用者提供针对使用者的反馈。

Description

机器人系统
本发明涉及机器人系统，具有至少一个机械手臂，在机械手臂末端可安装有例如可以由工具构成的效应器以实现机器人系统操作。
机器人现在已经在许多工业领域得以确立并且例如在汽车工业中被用来安装、粘接、拧紧、切割、焊接、上漆或抬升重物。
为了教会机器人系统所希望的操作，机器人系统必须被编程。这可以利用在线方式或离线方式来完成，其中在离线方法中在未使用机器人的情况下生成机器人程序。
在在线编程中，编程需要机器人，就像在利用直接示教编程时就是如此。在这里，期望轨迹的单个点由操作者通过直接引导效应器来接近，并且效应器如抓取工具的各自位置通过内部编码器来确定和存储。在轨迹的几何形状已经被如此编程后，轨迹程序可以被补充通过外部手持式编程用户设备所输入的附加指令。
所述在线编程的现有方法是耗时的且让操作者感到不适。
因此，本发明的目的是提供一种机器人系统，在此，机器人系统的编程可以相比于现有系统更快速简单地完成。
该目的通过如权利要求1所述的机器人系统来实现。
本发明的有利实施方式在从属权利要求2至22中被明确描述。
将参照附图来解释本发明的实施例，其中：
图1示出根据本发明的机器人系统的一个实施例的机器人，
图2示出本发明机器人系统的机械手臂的被称为导引头的远侧机械手臂件，其与本发明机器人系统的一个实施例连用，
图3示出与本发明机器人系统的一个优选实施例连用的输入装置部分。
图1示出了根据本发明的机器人系统，其包括立于机器人基底2上的机器人1，机器人基底带有机械手臂(或机械手)，其由七个机械手臂件3、4、5、6、7、8和9组成，它们通过马达轴(铰接部)相连接。以下也被称为导引头的最后的(远侧)机械手臂件9被设计成在导引头(图1未示出)的下部中可以附装上效应器，该效应器可以造成机器人与环境的任何互动。
与根据本发明的机器人系统连用的效应器例如可以是用于工件机加工的工具例如钻头、用于处置和操控物体的抓取系统、用于执行试验任务的测量装置或机器人可借此进行观测的相机。
机器人1被连接至计算机10，计算机接管机器人1的控制且被连接至显示装置11，在显示装置上可以显示用于编程机器人的图形用户界面，并且该显示装置例如可以由计算机屏幕或笔记本电脑屏幕构成。计算机10以下也被称为控制单元。
如在图2中以较大尺寸所示出的机器人系统的导引头9在上部中包括键盘12，其也在图3中以较大尺寸被示出。如图3所示的键盘具有四个呈短程键形式的操作键13、14、15和16，其可以被限定有或从事各不同的功能，所述功能在机器人系统的编程和/或参数化过程中通常须由操作者唤醒，例如删除、存储或设定，它们用合适的符号来标示。
四个操作键13、14、15和16围绕一个方向钮短程键17，该方向钮短程键可以向上、向下、向左和向右倾斜，以便例如在上、下、左、右方向上控制在显示装置的图形用户界面上所显示的菜单中的光标或选择。总之，附接至机械手臂的键盘12上的键和所述键20构成输入装置。
代替方向钮短程键，其它方向键也可以被用于光标控制，例如四个相互隔离的键用于上、下、左、右方向中的每一个。
在方向钮短程键17的中心，布置有透明发光面18，其可以通过发光元件例如一个或多个发光二极管以一种颜色或不同的颜色被照亮，所述发光二极管可以由控制单元来启动。
此外，在导引头9的下部中附装有手柄19，机器人系统的操作者借此能容易地引导该导引头。
此外，位于导引头9的下部中地设有另一个按钮或键20，它被安装在导引头上，从而它可以由机器人系统的操作者用同一只手来操作，这只手引导导引头9或导引头9的手柄19和进而引导该机械手臂。
包括硬件和软件的控制单元10被设计成它能指定至少一个可由机器人系统执行的预定操作，其中此操作包含用以调节机器人的轴和传动装置且控制机器人的传感器(图1未示出)的相应的控制指令。
优选地，许多预定操作和相关指令被存储在控制单元中。这些预定操作可以包含例如拾取物体、放置物体、插入物体、拧入物体、钻孔、表面精加工或按钮/键操纵。
在控制单元中，所述预定操作被赋予可被显示在图形用户界面上的图标，图形用户界面可以通过控制单元被显示在该显示装置上。
在本发明的机器人系统的一个优选实施例中，操作者可以利用输入装置的键13、14、15、16和17来从显示于图形用户截面上的菜单中选择机器人系统为了完成某项任务而要做的期望操作，做法是操作者例如通过方向扭短程键在菜单中移动至相应的操作图标并接着在已选定该图标之后通过按下四个操作键13、14、15和16之一来确认该图标，这些键先前已经被设定有对应的功能。
在一个替代实施例中，键20也可以被用来确认先前通过方向扭短程键所选的操作。
在另一实施例中，本发明的机器人系统也可以被如此设计，即该控制单元被设计成针对每个操作在操作的参数化期间在图形用户界面上显示存储在控制单元内的预定的参数化子菜单，在该子菜单中示出了各种不同的预定参数化选项，预定参数化选项随后可以借助在导引头9上的输入装置通过键13、14、15、16、17和/或20并通过对参数化子菜单的图形用户界面的控制来选择以完成参数化。
在这样的参数化情况下，例如像要由效应器接近的点的坐标、力矩、力、加速度、持续时间、重复次数或一项操作的后续操作这样的参数可以通过该输入装置被输入。
在另一实施例中，在该控制单元中存储机器人系统的所有可能的操作和针对这些操作的所有可能的参数化子菜单，其被结构化以便操作者能在包括数量有限的输入元件如键的输入装置上执行机器人系统的全部编程，从而使得所述编程可以无需外部输入装置如计算机键盘帮助地进行。理想情况下，利用如图1所示的导引头，这甚至可以只用一只手来完成，使得操作者的另一只手空着以便用于其它功能例如操作急停开关。
参数的设定也可以通过存储在控制单元中的对话菜单来完成，其中，个别参数被个别质询，并且必须在输入装置上通过所述键分别完成一次输入。于是可以提供在输入装置上的相应反馈，其确认操作者的各自输入(例如通过绿色发光区18)或可以被显示为故障(例如通过红色发光区18)。
附接至导引头的输入装置不一定必然由键构成，而是例如也可以包括触控板、轨迹球、操纵杆或类似装置。
在本发明的机器人系统中，输入装置还适于在设定机器人系统的操作顺序和/或参数化用于机器人系统的预定操作时提供针对使用者的反馈给机器人系统的使用者。
这样的反馈例如可以以光学形式来提供，做法是静态的或变化的光信号通过发光区18被发出，该光信号由控制单元触发。
在另一实施例中，所述反馈可以设计成它可以由机器人系统的操作者触觉感觉到。这可以例如通过使输入装置即导引头9振动来进行，这种振动由控制单元触发，做法是相应地启动属于导引头的驱动机构。
根据另一个实施例，键盘也可以具有许多发光区，借此发生光学反馈。
反馈信号最好被设计成它们确认操作者的输入是肯定的或否定的。例如在操作者错误输入情况下，发光区18发红光，而在输入正确时它发绿光。
在另一实施例中，所述反馈也可以布置成表示从一组预定操作中选择机器人系统的一个预定操作或者输入与操作相关的参数的要求。
根据另一实施例，控制单元可以设计成操作和/或参数的某种选择通过启动输入装置上的某些键和/或具体的键组合来进行。
此外根据另一实施例，机器人系统的控制单元可以被设计成在显示装置上显示图形用户界面，在图形用户界面上可显示预定操作，其中该控制单元还被设计成根据在图形用户界面上所显示的操作提供反馈给操作者。
在本发明的机器人系统的另一实施例中，所述反馈也可通过声音信号来实现。为此，例如扬声器可被直接安装在由控制单元控制的该输入装置上。
机器人系统的显示装置也可以由3D显示装置如电子3D眼镜构成。

Claims (22)

1.一种机器人系统，该机器人系统具有至少一个机械手臂、设计用于指定至少一个能够由所述机器人系统执行的预定操作的控制单元和至少一个附接至所述机械手臂的输入装置，该输入装置设计用于通过所述输入装置将所述机器人系统的所述预定操作参数化，其中所述输入装置适于在针对所述机器人系统设定操作执行、设定操作的逻辑顺序和/或参数化所述预定操作时向所述机器人系统的使用者提供针对使用者的反馈。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述反馈以光学形式实现。
3.根据权利要求2所述的机器人系统，其中，所述反馈由静态的或变化的光信号实现。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述反馈被设计成它能被所述机器人系统的操作者触觉检测到。
5.根据权利要求4所述的机器人系统，其中，所述反馈由所述输入装置的振动提供。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述输入装置由多键式键盘构成。
7.根据权利要求6所述的机器人系统，其中，所述键盘还包括多个发光区，借助所述发光区发生光学反馈。
8.根据权利要求6或7所述的机器人系统，其中，所述键盘的所述键适于发出光信号。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的机器人系统，其中，所述键包括与参数化过程相关的颜色编码。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的机器人系统，其中，所述键还包括用于在图形用户界面上的两维控制的方向键。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人系统，其中，所述输入装置由触控板、轨迹球、触屏、接近传感器或操纵杆构成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述反馈被设计成肯定或否定地确认操作者输入或者提供中立反馈。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述反馈被设计成代表从一组预定操作中选择一个与所述机器人系统相关的预定操作的请求。
14.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述反馈被设计成表示输入操作的参数的请求。
15.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，在参数化过程中采集的所述参数包括来自以下参数组的参数，其包含所述效应器要接近的点的坐标、力矩、力、加速度、持续时间、重复次数或一项操作的后续操作。
16.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述反馈被设计成它表示故障信号。
17.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述操作包括以下操作组中的一项或多项操作，其包括拾取物体、放置物体、插入物体、旋拧物体、钻孔、机加工表面或操作键。
18.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述控制单元被设计成通过致动所述输入装置上的特定键和/或具体的键组合来选择特定的操作和/或参数。
19.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述机械手臂由多个手臂件构成，所述输入装置被附接至能安装所述效应器的手臂件上。
20.根据权利要求19所述的机器人系统，其中，所述输入装置被设计成使所述操作者在用他的手引导能供所述效应器附接的所述手臂件时能用同一只手同时操作所述输入装置。
21.根据权利要求19至21中任一项所述的机器人系统，其中，所述输入装置在轴向上与所述效应器相对。
22.根据前述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中，所述控制单元适于在显示装置上显示图形用户界面，在所述图形用户界面上能显示所述预定操作，并且所述控制单元还适于根据在所述图形用户界面上显示的操作来向操作者提供反馈。
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