CN108475051B - 用于在工业机器人的编程期间对准工具的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业机器人(1)，包括用于支撑工具(8)的可移动机械臂(5)，以及被配置为控制机器人的运动的控制单元(2)。该控制单元设置有对准功能，以用于将工具与至少一个指定的轴线X_W、Y_W、Z_W对准。控制单元被配置为监控机器人的运动并且被配置为：在检测到机器人的运动已经停止并且对准功能被激活时，自动地调整工具的取向，使得将工具与所指定的轴线对准。本发明还涉及一种用于控制工业机器人的方法以及该方法用于通过示教法编程来教导机器人包括多个目标点(12)的路径(10)的用途。

Description

用于在工业机器人的编程期间对准工具的方法和系统

技术领域

本发明涉及具有用于支撑工具的可移动机械臂的工业机器人，其中，机器人设置有用于将工具与至少一个指定的轴线对准的对准功能。本发明还涉及一种用于控制设置有对准功能的机器人的方法，该对准功能用于将工具与至少一个指定的轴线对准。本发明还涉及该方法用于机器人的示教法编程(lead-through programming)的用途。

背景技术

工业机器人包括还称为操作器的机械结构以及用于控制操作器的运动的控制单元。操作器具有多个可绕多个关节相对于彼此移动的臂部件。臂部件中的至少一个适于支撑工具。大多数机器人具有绕三个正交轴线旋转工具的能力，并且通过该能力将工具与机器人周围的任何期望轴线对准。

存在几种方法来编程工业机器人以执行任务。例如，机器人的编程可以通过在记录机器人的运动的同时通过沿着期望的操作路径移动机器人来教导机器人执行任务所需的运动而进行。操作路径包括一序列目标点，它们定义了机器人在运行时应遵循的操作路径。在教导期间，机器人沿着操作路径通过各个目标点被引导，并且机器人在目标点中的位置和取向被存储在机器人的存储器中。目标点可以通过多种方法被教导。用于教导机器人目标点的优选方法被称为示教法编程。在示教法编程期间，机器人操作员使用他的手手动地移动具有工具的机械臂。

US2015/0081098公开了具有力传感器的机器人的示教法编程。传感器检测由操作员施加到机械臂的引导力。使用力控制来控制机器人的运动，使得由于手动引导调整机械臂的位置和取向期间由操作员移动机械臂，而使与机械臂相关联的预先指定的参考点仅在所选定方向上移动。

在通过示教法教导机器人期间，通常期望工具与机器人周围的轴线对准的情况下作业。例如，对于胶粘和电弧焊应用，必须保持工具竖直，以使得胶水和焊料顺利流动。但是，手工进行该对准非常困难。已知具有如下对准功能，其在激活时将工具与世界坐标系中的轴线对准。世界坐标系意指相对于机器人周围的固定点所定义的坐标系。对准功能必须通过在每次执行对准时单击HMI或便携式示教单元 (TPU)上的按钮来手动激活。点击该按钮后，调整工具取向，使工具的z轴线与对准轴线对准。如果在整个任务期间要将工具与对准轴线对准，则必须为路径上的每个目标点激活对准功能。为了点击按钮并激活对准功能，机器人操作员必须将一只或两只手从机械臂移动到 HMI/TPU。问题在于这会导致编程中的干扰，并且机器人操作员可能会失去对机器人的关注。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服上述问题，并帮助机器人操作者执行期望的对准，而不必每次都手动地激活对准。

该目的通过所限定的方法来实现。

该方法包括：

-激活对准，

-检测机器人的运动，以及

-在检测到机器人的运动已经停止时，自动地调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。

根据本发明，当机器人的运动已经停止并且对准功能被激活时，系统自动地执行工具对准。这意味着用户已经停止移动机器人，例如，通过示教法或其他手段。机器人操作员通过停止移动机械臂来启动对准。优选地，对准功能在整个教导环节(session)期间被激活。这意味着对准功能仅在教导环节期间必需被激活一次。备选地，当机器人被切换到教导模式时，对准功能被自动地激活。

本发明使得可以在一次教导环节期间为每个目标点重复对准而无需点击HMI/示教器上的任何按钮。根据本发明的方法节省了时间并且增加了整体的易用性。本发明还提供了更快和更准确的教导，更快的调试以及更好的感觉，特别是在易用性方面。优选地，只要对准功能被激活，该方法就被重复。

所指定的轴线可以是机器人周围的任何线性轴线。例如，该轴线可以是竖直线。

术语“自动地”意指该步骤由机器(例如机器人的控制单元)实行。

本发明特别适用于通过示教法编程来教导机器人包括多个目标点的路径。

根据本发明的一个实施例，该方法包括：在检测到机器人的运动已经停止达一限定的时间段时，调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。当持有工具的机器人已经静止不动某一时间段并且对准功能被激活时，系统自动地执行工具对准。因此，工具对准在在操作员停止移动机器人之后某一时间段后启动，例如，1秒钟后。该实施例确保如果操作者短时间停止移动臂，则不会错误地启动对准。

根据本发明的一个实施例，工具的取向保持与所指定的轴线对准，直到检测到机器人的运动已经恢复。只要机器人静止不动，该工具保持与所指定的轴线对准。因此，当记录机器人的位置和取向时(例如在目标点处)，可以保持工具与所指定的轴线对准。

根据本发明的一个实施例，该方法包括在检测到机器人的运动已经恢复时释放工具的对准。当机器人移动时，该工具不再与任何轴线对准，并且机器人操作员在机器人移动期间自由地改变工具的取向。因此，机器人操作员可以在机器人运动期间对工具重新定向，从而可以在教导环节期间可以将对准从一个所指定的轴线改变到另一所指定的轴线。

根据本发明的一个实施例，该方法包括：

-确定工具相对于所指定的轴线的角度，以及

-如果工具相对于所指定的轴线的角度小于极限值，则调整工具的取向，使得将工具与所指定的轴线对准。优选地，该极限值小于45 °，并且更优选地小于30°。

因此，如果工具与所指定的轴线之间的角度小于特定的极限值，并且检测到机器人静止不动，该工具自动地“对齐”到所指定的轴线。如果存在多于一个所指定的轴线，该工具可以自动地“对齐”到最近的轴线。

根据本发明的一个实施例，已经指定了多个正交轴线，并且该方法包括：

-通过计算工具相对于所指定的轴线的角度来确定工具的取向，以及

-调整工具的取向，使得工具与最近的所指定的轴线对准。可以指定多于一个的轴线，例如，可以指定世界坐标系中的X、Y和Z轴。这个实施例使得可以改变对准，例如在一个教导环节期间从X改变到 Z，而无需点击HMI/示教器上的任何按钮。当操作员停止移动机器人并且对准功能被激活时，该工具可以自动地“对齐”到最近的所指定的轴线。对齐对准节省时间并且增加易用性。

根据本发明的一个实施例，如果工具相对于最近轴线的角度小于极限值，则工具与最近的所指定的轴线对准。如果角度差小于特定极限，根据工具方向最近哪个轴，工具沿着例如X、Y或Z轴被对准。

根据本发明的一个实施例，机器人被教导包括多个目标点的路径，该方法包括：

-激活对准功能，

-手动地将具有工具的机器人朝向路径上的目标点移动，

-检测何时机器人的运动已经停止，

-在检测到机器人的运动已经停止在目标点时，自动地调整工具的取向，使得工具与最近的所指定的轴线对准，

-存储在目标点处机器人的位置和取向，

-手动地将具有工具的机器人朝向下一目标点移动，

-检测何时机器人的运动已经恢复，

-在检测到机器人的运动已经恢复时，释放工具的对准，

-重复该方法，直到路径上的最后目标点已经被教导。

当需要工具与机器人周围的所指定的轴线对准时，该实施例促进具有大量目标点的操作路径的编程。如果指定了多于一个的轴线，则当检测到机器人的运动已经停止在目标点处时，工具的取向被调整，使得工具与最近的所指定的轴线对准。

本发明的目的还通过所限定的工业机器人来实现。

机器人包括用于支撑工具的可移动机械臂，以及被配置为控制机械臂的运动的控制单元，其中，控制单元设置有用于将工具与至少一个所指定的轴线对准的对准功能。控制单元被配置为检测机器人的运动，并且在检测到机器人的运动已经停止并且对准功能被激活时，自动地调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。控制单元被配置为监控机器人的运动并且在检测到机器人的运动已经停止时，自动地调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。

根据本发明的一个实施例，控制单元被配置为：在检测到机器人的运动已经停止达一限定的时间段时，调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。

根据本发明的一个实施例，控制单元被配置为保持工具与所指定的轴线对准，直到检测到机器人的运动已经恢复。

根据本发明的一个实施例，控制单元被配置为：在检测到机器人的运动已经恢复时，释放工具的对准。

根据本发明的一个实施例，控制单元被配置为确定工具相对于所指定的轴线的角度，并且被配置为：在检测到机器人的运动已经停止并且如果工具相对于所指定的轴线的角度小于极限值时，调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。

根据本发明的一个实施例，已经指定了多个正交轴线，并且控制单元被配置为确定工具的取向，以计算工具相对于所指定的轴线的角度，并且检测到机器人的运动已经停止时，调整工具的取向，使得当工具与最近的所指定的轴线对准。

根据本发明的一个实施例，控制单元被配置为确定所计算的角度是否小于极限值，并且如果工具相对于最近轴线的角度小于极限值，则将工具与最近的所指定的轴线对准。

附图说明

现在将通过描述本发明的不同实施例并且参照附图更密切地解释本发明。

图1示出了工业机器人和待教导的操作路径的一个示例。

图2a示出了工具和多个所指定的轴线的一个示例。

图2b示出了图2a中与最近的所指定的轴线对准的工具。

图3示出了本发明的第一实施例的流程图。

图4示出了本发明的第二实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的工业机器人1的一个示例。机器人1包括机器人控制单元2和操作器3。操作器3包括多个部件，所述多个部件在控制单元2的控制下可绕多个关节相对于彼此移动。在该示例中，操作器3具有固定基座4，可绕固定基座旋转的并且支撑腕6的臂部件5，该腕6可绕多个关节旋转。腕6支撑工具8，其中定义了称为TCP(工具中心点)的操作点。TCP被定义为六个自由度：三个位置坐标和三个角度。TCP的位置和取向例如由机器人的关节的位置给出，并且可以基于来自机器人的位置传感器的信号来计算。可选地，如在US2015/0081098中所描述的，操作器可以设置有力传感器，以用于在示教法编程期间向控制单元提供关于期望的运动方向的信息。

控制单元包括软件以及硬件(诸如输入和输出装置)、处理器单元，处理单元包括用于处置机器人控制器的主要功能(诸如执行机器人程序)的一个或多个中央处理单元(CPU)。控制单元具有存储介质，用于存储用于控制操作器运动的数据、软件和程序代码。

关节的运动由马达驱动。关节的位置由控制单元2控制。关节配备有位置传感器，例如角度测量设备，以向控制单元2提供位置反馈。 TCP的位置和取向由机器人的关节的位置给出，并且可以基于来自机器人的位置传感器的位置反馈来计算。

机器人可以具有多个定义的坐标系。为工具定义的工具坐标系 X_T、Y_T、Z_T。如果工具是长形的，则工具坐标系的Z轴通常沿着工具长度轴线定义。工具坐标系的原点被定位于TCP中。机器人基座坐标系X_B、Y_B、Z_B通常被限定在机器人的固定基座4中。工具坐标系与基座坐标系之间的关系是已知的。根据位置传感器的位置反馈和工具坐标系与基准坐标系之间的已知关系，可以在机器人的基座坐标系中确定TCP的位置和取向。世界坐标系X_W、Y_W、Z_W定义在机器人周围的某处。世界坐标系的Z_W轴通常与竖直线对准。世界坐标系与基座坐标系之间的关系是已知的。因此，可以确定TCP在世界坐标系中的位置和取向。在某些应用中，世界坐标系与机器人的基座坐标系一致。如果机器人要在作业对象上实行作业，则为该对象定义对象坐标系。

控制单元2设置有对准功能，以用于在以下命名为对准轴线中将工具与至少一个所指定的轴线对准。对准轴线例如是世界坐标系的 Z_W轴或对象坐标系中的轴线之一。可以指定多于一个的对准轴线。例如，可以将世界坐标系的X_W、Y_W、Z_W轴线指定为对准轴线，或者可以将对象坐标系的轴线中的一个或多个指定为对准轴线。优选地，一个或多个轴线被事先指定并且存储在控制单元2的存储器中。还选择工具坐标系的轴线中的哪一个与对准轴线对准。例如，可以选择工具坐标系的Z_T轴作为与对准轴线对准的轴线。

适合地，对准功能被实施为由控制单元2的处理单元施行的软件模块。对准功能可以被激活和停用。适合地，对准功能在机器人编程期间被激活，并且在编程完成时关闭。对准功能可以由用户手动地激活，例如通过点击按钮，或自动地激活，例如当机器人被切换到教导模式或示教法编程被启动时。以同样的方式，当教导模式被关断时，对准功能可以手动地或自动地停用。

根据本发明，控制单元2被配置为：只要对准功能被激活就监控机器人的运动，并且被配置为：当检测到工具的运动已经停止，自动地调整工具的取向，使得工具与所选轴线对准。在本发明的一个实施例中，控制单元被配置为在检测到机器人的运动已经停止达一限定的时间段时将工具与对准轴线对准。适合地，时间段是几秒，例如，时间段是一秒。控制单元被配置为：只要机器人静止不动，就使保持工具与所选择的轴线对准。例如，在检测到机器人的运动已经恢复时释放工具的对准。因此，当机器人移动时，工具不会自动地与对准轴线对准。

在本发明的一个实施例中，控制单元被配置为确定工具相对于对准轴线的角度，并且被配置为:如果所选择的工具轴线与对准轴线之间的角度小于极限值，则调整工具的取向，使得所选择工具的轴线与对准轴线对准。例如，如果工具与对准轴线之间的角度小于45°，则实行对准。在另一个示例中，如果工具与对准轴线之间的角度小于30 °，则实行对准。因此，如果激活了对准功能，机器人的运动已经停止，并且所选择工具轴线与对准轴线之间的角度小于极限值，则工具将自动地与对准轴线对准。当已经指定了多个轴线时，控制单元被配置为：计算工具的所选择轴线与对准轴线之间的角度，以确定工具最靠近哪一个对准轴线，并且调整工具的取向，使得工具与最近的对准轴线对准。因此，当检测到机器人的运动已停止时，工具“对齐”到最近的对准轴线。在本发明的一个实施例中，如果工具相对于最近轴线的角度小于极限值，则工具与最近的对准轴线对准。

图1公开了路径10的一个示例。路径10包括多个目标点12。以下的示例描述了本发明如何用于教导机器人多个目标点的路径。首先，对准功能被激活，并且机器人被切换到教导模式。操作员手动地将具有工具的机械臂朝向路径上的第一目标点移动，例如，通过示教法。当已经到达目标点时，操作员停止机械臂的运动。控制单元监控机器人的运动，并且检测何时机器人的运动已经停止在目标点处。当机器人已经静止不动达多于某一时间段时，控制单元自动地调整工具的取向，使得工具与对准轴线对准。存储机器人在目标点处的位置和取向。操作员手动地将具有工具的机器人朝向下一目标点移动。控制单元检测何时机器人移动，并且在检测到机器人的运动已经恢复时释放工具的对准。对于路径10上的每个目标点12重复此，直到路径上的最后目标点被教导。

图2a示出了相对于世界坐标系中的轴X_W、Y_W、Z_W的工具8。在该示例中，世界坐标系中的X_W、Y_W、Z_W轴已经被指定为对准轴线，并且工具坐标系的Z_T轴已被选择为与世界坐标系中的轴线对准。当机器人的运动已经停止时，计算工具坐标系的Z_T轴与世界坐标系的对准轴X_W、Y_W、Z_W之间的角度V_x、V_y、V_z。从图中可以看出，工具坐标系的Z_T轴与世界坐标系的Z_W轴最近。然后控制单元控制机器人的运动，使得工具坐标系的Z_T轴与世界坐标系的Z_W轴对准，如图 2b中所示。

为了能够计算工具的轴线与所指定的对准轴线之间的角度V_x、 V_y、V_z，工具的轴线和对准轴线必须被变换为相同的坐标系。在该示例中，将工具的轴线变换为世界坐标系是适合的。这可以通过机器人运动学的逆变换和机器人基座坐标系与世界坐标系之间关系的知识来完成。工具在工具坐标系中的位置由TCP给出。当工具的轴线和所指定的对准轴线已经被变换为相同的坐标系时，角度V_x、V_y、V_z可以利用常用的矢量数学来计算。

图3示出了根据本发明第一实施例的方法的流程图。应理解的是，流程图的每个方框可以通过计算机程序指令来实施。事先定义了对准轴线和待与对准轴线对准的工具的轴线。在开始编程机器人之前，操作员将机器人切换到教导模式。在激活对准功能时开始该方法并重复该方法，直到对准功能被停用。监控机器人的运动以便检测何时操作员已经停止移动机器人(方框20)。例如，监控是通过监控机器人关节的速度来完成的。如果机器人关节的速度为零，则机器人的运动已经停止。备选地，监控可以通过监控来自用于示教法编程的力传感器的输出信号来完成。假定机器人处于教导模式，如果力传感器的输出信号为零，则机器人不移动。

当检测到机器人的运动已经停止时，计算工具轴线与对准轴线之间的角度，并且确定如何控制机器人的运动，使得工具轴线与对准轴线之间的角度变为零或至少接近零。这可以包括确定机器人关节的位置并且生成针对机器人马达的马达参考。然后调整工具的取向，使得工具与对准轴线对准(方框24)。可选地，在检测到机器人的运动已经停止并且机器人的运动还没有恢复之后的某一时间段后，执行对准。继续进行工具轴线的对准，直到已经检测到机器人的运动已经恢复(方框26)。因此，当机器人静止不动时，为了检测何时机器人开始再次移动，继续监控机器人的运动。在检测到机器人运动已经恢复时，结束对准(方框28)。因此，操作员被允许重新定向该工具。继续监控机器人的运动直到下次机器人的运动停止。只要对准功能被激活，方法步骤20至28被重复(方框30)。

图4示出了本发明的第二实施例的流程图。事先已经指定多个对准轴线以及待与对准轴线对准的工具轴线。优选地，所指定的对准轴线是正交的。此外，还定义了一时间段。该时间段设定在检测到机器人的运动已经停止之后用于开始对准的延迟时间。在该实施例中，已经指定了工具轴线与对准轴线之间的角度的极限值。只有在工具轴线与对准轴线之间的角度小于极限值时才实行对准。优选地，极限值被选择使得只有其中的一个轴线同时满足小于极限值的要求。如果对准轴线正交，则极限值优选地小于45度。

在激活对准功能时开始该方法，并且重复该方法，直到对准功能被停用。如上文所描述监控机器人的运动。只要机器人正在移动，工具不对准(方框40)。当检测到操作者已经停止移动机器人时，该方法等待某一时间段(方框42)，并且如果在该时间段期间机器人尚未移动(方框44)，确定工具的轴线与对准轴线之间的角度(方框46)。所确定的角度与极限值进行比较(方框48)。如果所确定的角度中没有角度小于极限值，则不执行工具对准(方框40)。如果所确定的角度之一小于极限值，工具轴线与该轴线对准(方框50)。如果多于一个的所确定的角度小于极限值，则工具与最近的对准轴线对准。

继续工具轴线的对准，直到已经检测到操作员再次移动机器人 (方框52)。在检测到机器人运动已经恢复时，结束对准(方框54)。然后操作员可以选择重新定向工具，使得工具的轴线更接近任何其他对准轴线。继续监控机器人运动，直到下一次操作员停止移动机器人。然后该工具与最近的对准轴线对准。因此，操作员可以选择工具将与轴线中的哪个对准。操作员可以通过停止移动机器人达某一时间段来触发对准，并且只要机器人没有移动，工具保持与对准轴线对准。这使操作员有时间记录目标点中工具的位置和取向。当目标点已经被记录，操作员将具有工具的机械臂移动到待记录的下一目标点。只要对准功能被激活，方法步骤20至52被重复。

Claims (16)

1.一种用于控制工业机器人(1)的方法，所述工业机器人(1)具有用于支撑工具(8)的可移动机械臂(5)，其中所述机器人设置有对准功能，以用于将所述工具与至少一个指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)对准，其特征在于，所述方法包括：

-激活所述对准功能，以及

-直到所述对准功能被停用之前，执行以下步骤：

-检测所述机器人的运动，以及

-在检测到所述机器人的所述运动已经停止时，自动调整所述工具的取向，使得所述工具与所指定的轴线对准。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：在检测到所述机器人的所述运动已经停止达一限定的时间段时，调整所述工具(8)的所述取向(Z_T)，使得所述工具与所指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)对准。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述工具(8)保持与所指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)对准，直到检测到所述机器人的所述运动已经恢复。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括：在检测到所述机器人的运动已经恢复时，释放所述工具(8)的所述对准。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括：

-确定所述工具相对于所指定的轴线的角度(V_x、V_y、V_z)，以及

-如果所述工具相对于所指定的轴线的所述角度小于极限值，则调整所述工具的所述取向，使得则所述工具与所指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)对准。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述极限值小于45°。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述极限值小于30°。

8.根据权利要求5所述的方法，其中多个轴线(X_W、Y_W、Z_W)已经被指定，并且所述方法包括：

-计算所述工具相对于所指定的轴线的所述角度(V_x、V_y、V_z)，以及

-当检测到所述机器人的所述运动已经停止时，调整所述工具的所述取向，使得所述工具与所指定的轴线中最近的轴线对准。

9.根据权利要求8所述的方法，其中如果所述工具相对于所述最近轴线的所述角度(V_x、V_y、V_z)小于极限值，则使所述工具与所指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)中最近的轴线对准。

10.根据权利要求1、2、6-9中任一项所述的方法，其中只要所述对准功能被激活，则重复所述方法。

11.根据权利要求1、2、6-9中任一项所述的方法，其中所述机器人被教导包括多个目标点(12)的路径(10)，并且所述方法包括：

-激活所述对准功能，

-手动地将具有所述工具(8)的所述机器人朝向所述路径上的目标点移动，

-检测何时所述机器人的所述运动已经停止，

-当检测到所述机器人的所述运动已经停止时，自动地调整所述工具的所述取向，使得所述工具与所指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)对准，

-存储在所述目标点处所述机器人的位置和取向，

-手动地将具有所述工具的所述机器人朝向所述路径上的下一目标点移动，

-检测何时所述机器人的所述运动已经恢复，

-在检测到所述机器人的所述运动已经恢复时，释放所述工具的所述对准，以及

-重复所述方法，直到所述路径上的最后目标点已经被教导。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法的用途，用于通过示教法编程向所述机器人教导包括多个目标点(12)的路径(10)。

13.一种工业机器人(1)，包括：用于支撑工具(8)的可移动机械臂，以及被配置为控制所述机器人的运动的控制单元(2)，其中所述控制单元设置有对准功能，以用于将所述工具与至少一个指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)对准，其特征在于，所述控制单元(2)被配置为响应于所述对准功能而执行以下步骤：

检测所述机器人的运动，并且被配置为当检测到所述机器人的运动已经停止时，自动地调整所述工具(8)的取向，使得所述工具与所指定轴线对准。

14.根据权利要求13所述的机器人，其中所述控制单元(2)被配置为保持所述工具与所指定的轴线对准，直到检测到所述机器人的所述运动已经恢复。

15.根据权利要求13或14所述的机器人，其中所述控制单元(2)被配置为在检测到所述机器人的所述运动已经恢复时，释放所述工具(8)的所述对准。

16.根据权利要求13或14所述的机器人，其中所述控制单元(2)被配置为确定所述工具(8)相对于所指定的轴线(X_W、Y_W、Z_W)的角度(V_x、V_y、V_z)，并且被配置为：如果所述工具相对于所指定的轴线的所述角度小于极限值时，调整所述工具的所述取向，使得所述工具与所指定的轴线对准。

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