CN110653816B - 借助于两个力控制机器人对电系统的线束的自动的敷线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助于两个力控制机器人对电系统的线束的自动的敷线的敷线系统(1)，用于制造由多根电缆和/或电线(3)组成的线束(2)，所述敷线系统包括至少两个机器人，所述机器人在系统中分派有不同的控制级别，而且所述机器人构造得具有用于抓取所述线束的至少一根电线(3)的抓取元件(6)，用于在电缆铸模底板(4)上或者直接在终端应用中敷设所述电线(3)。

Description

借助于两个力控制机器人对电系统的线束的自动的敷线
技术领域
本发明涉及一种用于制造或安装由多根电缆和/或电线组成的线束的敷线系统，用于例如在电缆铸模底板上或者直接在终端应用中敷设电线。
背景技术
这种敷线系统从现有技术中公知。
对敷线的过程的完全的监控和文献材料是值得期望的，因为将来特别是在线束的部分周向内必须确保功能安全性，所述线束在自动控制车辆中负责周围环境识别以及转向和制动。这主要适用于在敷线过程期间出现的力和力矩，所述力和力矩例如在拉拽时在要例如通过装配工或敷线机器人敷设的电线上形成。
尤其是在横截面小(例如0.13mm2、0.25mm2、0.35mm2)的很薄的电线的情况下，在将电线手动地敷设在铸模底板上时可能出现电线的在电缆中单根金属线断裂直至电线完全断裂的损坏，因为作用于电线的拉力大多不能充分地被监控，而且因此不能引入相对应的措施以防超过对于金属线来说容许的最大拉力。
如果在敷设时出现的环路形成或也包括下垂的电线有干扰并且常见的所要敷设的电线长度可能超过机器人的作用范围，则该电线必须以适当的方式被安装。
发明内容
因而，本发明的任务是克服之前提及的缺点并且提供一种敷线系统，该敷线系统对敷线进行监控并且即使在电线长度大的情况下也确保无损的敷线。
这些任务通过具有如下所述的特征的敷线系统和通过具有如下所述的特征的方法来解决。
因而，按照本发明，提出了如下敷线系统，该敷线系统用于制造由多根电缆和/或电线组成的线束，该敷线系统包括至少两个机器人，所述至少两个机器人在系统中分派有不同的控制级别。这些机器人被构造得具有用于抓取线束的至少一根电线的抓取元件，用于在电缆铸模底板上或者直接在终端应用中敷设电线。该敷线系统还具有共同的分级控制装置，该分级控制装置基于所检测到的运行数据控制机器人的抓取元件在同时的电线处理时的同时的运动和同时的抓取。在此，一个机器人在该系统中具有最高的级别(主机机器人)。其它全部机器人具有较低的级别(从机机器人)。级别较低的机器人(从机机器人)还可以继续在分级的子结构中根据相同原理来构造。为了控制级别较低的机器人的运动，检测如下力，该力在两个机器人的抓取元件之间作用于电线或线束。此外，相应级别较高的机器人的运动至少由级别较低的机器人跟踪到如下程度：不超过作用于线束的拉力的所寄存的上极限值。
在此有利的是，不同的控制级别造成：对机器人的控制的复杂性明显降低，因为所有级别较低的机器人都只是简单地遵循级别最高或者具有被编程的运动或敷设计划的机器人的运动。因此，如果简单地只是控制该运动并且接着将该运动传输到其它机器人上，则就足够。对力和力矩的持续的监控并且将这些运行数据与所寄存的极限值进行比较能够使敷线系统及早地识别出关键的工作点并且对此进行控制。因此，避免了电线上的损坏或电线的断裂。
在一个有利的实施变型方案中规定：相应级别较高的机器人的运动至少被跟踪到如下程度：不低于作用于线束的拉力的所寄存的下极限值。由此避免了环路形成，因为总是有足够的拉拽作用于电线。
优选地，级别较高的机器人构造为使得该机器人以预先给定的力沿着电缆铸模底板将电线敷设在预先给定的敷设路径上。预先给定的运行数据能够实现运行数据的可再现性或能够实现预测关键的工作点的可能性。
在本发明的一个实施例中，有利地规定：其它机器人从在线束上出现所限定的拉力开始遵循引导的机器人的预先给定的运动模式。这导致：在电线之内出现的应力被抑制，而且避免了在关键区域内的运行并且因此也避免了在电线上的损坏。
还有如下实施方案是有利的，其中机器人具有传感器，所述传感器优选地持续测量作用于电线的力和力矩，通过至少一个机器人的运动初始化地持续测量作用于电线的力和力矩而且提供这些力和力矩作为运行数据来控制机器人的运动。所测量的运行数据被传输给共同的分级控制装置。由此，机器人运动的控制装置可以将当前的运行数据与所寄存的值进行比较而且因此相对应地对关键值做出反应。
在另一有利的变型方案中，按照本发明地规定：该共同的分级控制装置对所测量的运行数据进行处理并且在超过或低于拉力的所规定的极限值时将敷线系统从运行状态切换到紧急停止状态。由此，敷线系统及时地对关键的运行数据做出反应并且排除在电线后线束上的损坏。
在按照本发明的敷线系统的一个有利的应用示例中，借助于加速度传感器或运动检测装置来检测各个机器人的机器人的运动相对于彼此的加速度或加速度之差(差加速度)，使得排除了在敷设期间由于超过极限值引起的电线的损坏。分级控制装置将所测量的运行数据与机器人运动的所寄存的综合特性曲线进行比较，而且在出现拉力的相对应的关键的斜度时从正常运行状态切换到紧急停止状态。在此有利的是：由此可以确定斜度，该斜度能够预测突然出现的关键值，使得不仅运行数据的当前的实际值被监控，这在运动极其快的情况下常常由于反应时间长而不再容许有间隙来对运动进行适配，而且可以对作用于电线的突然的并且没有预期到的力作用做出反应。
按照本发明，还提出了一种用于利用用于制造线束的敷线系统将电线敷设在预先给定的敷设路径上的方法，该方法包括如下步骤：
a.利用级别较高的机器人的相应的抓取元件和至少一个其它的机器人来将电线拿起；
b.通过共同的分级控制装置控制级别较高的机器人沿着电缆铸模底板沿着预先给定的敷设路径；
c.测量附在电线(3)上的在机器人的抓取元件与机器人的运动速度之间的拉力；
d.将所测量的数据作为运行数据发送到机器人的共同的分级控制装置；
e.将所测量的运行数据与所寄存的极限值进行持续的实际值对照；
f.在超过敷线系统的极限值之一时，通过所述共同的分级控制装置，立即或持续控制相应的在级别方面较低的机器人中的至少一个机器人和/或级别最高的机器人的运动；
g.只要运行数据处在极限值之内，就按照级别较高的机器人的运动轮廓一并携带可选地存在的其它机器人。
附图说明
本发明的其它有利的扩展方案在下文与对本发明的优选的实施方案的描述一起依据附图来进一步示出。其中：
图1示出了敷线系统在正常运行时的示意图；
图2示出了拉力过高的敷线系统的示意图；并且
图3示出了拉力过低的敷线系统的示意图。
具体实施方式
本发明下文参考图1至3依据示范性的实施例予以描述，其中相同的附图标记表明相同的结构特征和/或功能特征。
图1示出了用于制造线束2的敷线系统1在正常运行时的示意图，该线束由多根电缆和/或电线3组成。敷线系统1包括两个机器人5.1、5.2，所述两个机器人在系统中分派有不同的控制级别。机器人5.1、5.2构造得具有用于抓取线束2的至少一根电线3的抓取元件6，用于将电线3敷设在电缆铸模底板4上。
敷线系统1还具有共同的分级控制装置7，该分级控制装置基于所检测到的运行数据控制机器人5.1、5.2的抓取元件6在同时的电线处理时的同时的运动和同时的抓取。第一机器人5.1在该系统中具有最高的级别。为了安全地控制级别较低的机器人5.2的运动，尤其检测如下力，该力在两个机器人5.1、5.2的抓取元件6之间作用于电线3或线束2。为了避免在关键的极限范围内的运行，如在图2中示出的那样，具有较高级别的机器人5.1的运动至少被跟踪到如下程度：不超过作用于线束2的拉力的所寄存的上极限值。
在图3中示出了拉力过低的敷线系统1的示意图。为了避免该运行状态，相应级别较高的机器人5.1的运动至少由级别较低的机器人跟踪到如下程度：不低于作用于线束2的拉力的所寄存的下极限值。
级别较高的机器人5.1将电线3沿着电缆铸模底板4敷设在预先给定的敷设路径上。从在线束2上出现所限定的拉力开始，另一机器人5.2遵循引导的机器人5.1的预先给定的运动模式5.2。
机器人5.1、5.2具有传感器71，在图1至3中未示出，所述传感器持续测量作用于电线3的力和力矩，通过机器人5.1的运动初始化地持续测量作用于电线3的力和力矩而且提供这些力和力矩作为运行数据来控制机器人5.1、5.2的运动。这些被测量的运行数据被传输给共同的分级控制装置8。
此外，借助于加速度传感器或运动检测装置71来检测机器人5.1、5.2的运动相对于彼此的加速度。以这种方式排除了在敷设期间由于超过极限值而引起的电线3的损坏。
本发明在其实施方面并不限于上面说明的优选的实施例。更确切地说，可设想多个变型方案，所述多个变型方案即使在基本上不同类型的实施方案中也使用所示出的解决方案。

Claims (9)

1.一种敷线系统(1)，用于制造由多根电缆和/或电线(3)组成的线束(2)，所述敷线系统包括至少两个机器人，所述机器人在所述敷线系统中分派有不同的控制级别，而且所述机器人构造得具有用于抓取所述线束的至少一根电线(3)的抓取元件(6)，用于在电缆铸模底板(4)上或者直接在终端应用中敷设所述电线(3)，而且所述敷线系统(1)具有如下装置：
a. 共同的分级控制装置(7)，所述共同的分级控制装置基于所检测到的运行数据控制所述机器人的抓取元件(6)在同时的电线处理时的同时的运动和同时的抓取；
b. 机器人在所述敷线系统中具有较高的级别，级别较高的机器人(5.1)将电线(3)沿着电缆铸模底板(4)敷设在预先给定的敷设路径上，从在线束(2)上出现所限定的拉力开始，级别较低的机器人(5.2)遵循引导的级别较高的机器人(5.1)的预先给定的运动模式；
c. 其中为了控制级别较低的机器人(5.2)的运动，检测如下力，所述力在两个机器人的抓取元件(6)之间作用于所述电线(3)或所述线束(2)；及
d. 相应级别较高的机器人(5.1)的运动或运动模式至少被跟踪到如下程度：不超过作用于所述线束(2)的拉力的所寄存的上极限值。
2.根据权利要求1所述的敷线系统(1)，其中相应级别较高的机器人(5.1)的运动至少由级别较低的机器人被跟踪到如下程度：不低于作用于所述线束(2)的拉力的所寄存的下极限值。
3.根据权利要求1所述的敷线系统(1)，其特征在于，所述级别较高的机器人(5.1)以预先给定的力将所述电线(3)沿着所述电缆铸模底板(4)敷设在预先给定的敷设路径上。
4.根据权利要求1至3之一所述的敷线系统(1)，其特征在于，所述机器人具有传感器(71)，所述传感器持续测量作用于所述电线(3)的力和力矩，通过持续测量至少一个机器人的运动初始化地作用于所述电线(3)的力和力矩而且提供所述力和力矩作为运行数据来控制所述机器人的运动。
5.根据权利要求1至3之一所述的敷线系统(1)，其特征在于，所测量的运行数据被传输给所述共同的分级控制装置(7)。
6.根据权利要求1至3之一所述的敷线系统(1)，其特征在于，所述共同的分级控制装置(7)对所测量的运行数据进行处理并且在超过或低于拉力的所规定的极限值时将所述敷线系统(1)从运行状态切换到紧急停止状态。
7.根据权利要求1至3之一所述的敷线系统(1)，其特征在于，借助于加速度传感器或运动检测装置来检测所述机器人的运动相对于彼此的加速度，使得排除了在敷设期间由于超过极限值引起的电线(3)的损坏。
8.根据权利要求1至3之一所述的敷线系统(1)，其特征在于，所述分级控制装置(7)将所测量的运行数据与综合特性曲线进行比较，而且在出现拉力的相对应的关键的斜度时从正常运行状态切换到紧急停止状态。
9.一种利用根据权利要求1至8之一所述的用于制造线束(2)的敷线系统(1)来将电线敷设在预先给定的敷设路径上的方法，所述方法包括如下步骤：
a. 利用级别较高的机器人(5.1)的相应的抓取元件(6)和至少一个其它的机器人来将电线(3)拿起；
b. 通过共同的分级控制装置(7)控制级别较高的机器人(5.1)沿着电缆铸模底板(4)沿着预先给定的敷设路径；
c. 测量附在电线(3)上的在机器人的抓取元件(6)之间的拉力和机器人的运动速度；
d. 将所测量的数据作为运行数据发送到机器人的共同的分级控制装置(7)；
e. 将所测量的运行数据与所寄存的极限值进行持续的实际值对照；
f. 在超过敷线系统(1)的极限值之一时，通过所述共同的分级控制装置(7)，立即或持续控制相应的在级别方面较低的机器人中的至少一个机器人和/或级别较 高的机器人(5.1)的运动；
g. 只要运行数据处在极限值之内，就按照级别较高的机器人(5.1)的运动轮廓带动可选地存在的其它机器人。
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