CN113329849A

CN113329849A - 缆线机器人

Info

Publication number: CN113329849A
Application number: CN202080010366.0A
Authority: CN
Inventors: 弗雷德里克·瓦洪
Original assignee: Robert Nai Co ltd
Current assignee: Robert Nai Co ltd
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2021-08-31
Also published as: AU2020256917A1; JP2022528505A; US11865713B2; US20210069897A1; US20240083019A1; KR20210149067A; EP3953112A1; CA3122443A1; WO2020206532A1; MX2021012148A

Abstract

提供了一种悬挂式缆线机器人，其稳定性可以通过使用至少三组以平行四边形方式布置的三根缆线来改进。当受到作用在机器人平台或末端执行器上的力时，保持稳定的能力由此显著增加。缆线机器人可以通过缆线移动到不同的工作位置。

Description

缆线机器人

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月8日提交的美国临时专利申请62/830,783和于2019年11月7日提交的美国临时专利申请62/931,979的优先权，其全部内容通过引用并入本文。于2019年11月12日发布的美国专利10,471,590要求于2019年4月8日提交的临时专利申请62/830,783的优先权。

技术领域

本专利申请涉及缆线机器人领域。

背景技术

安装在天花板上的机器人在本领域中(例如从于2009年9月17日公开的德国专利公开102008013729中)也是已知的。目的是允许机械臂进入大的范围并在其中工作，同时允许机械臂在工作区域内的物体上方的自由空间中移动。

在学术和专利文献中已经提出了缆线机器人，但是在工业中没有广泛使用。缆线机器人是使用缆线保持在空间中的机器人或机器人平台，使得与铰接臂机器人相比，该机器人可以贯穿相对大的空间或体积移动。为了提供稳定性，大多数缆线机器人系统具有从上方支撑机器人平台的重量的缆线以及从下方稳定平台的缆线。在美国专利7,753,642中描述了示例。虽然稳定性可以令人满意，但是较低的稳定缆线的阻碍使得缆线机器人的移动性的优点失效。

在丁森·武(Dinh-SonVu)、埃里克·巴内特(Eric Barnett)、安妮-玛丽·扎卡林(Anne-Marie Zaccarin)以及克莱门特·戈塞林(Clement Gosselin)的题为“On theDesign ofa Three-DOF Cable-Suspended Parallel Robot Based on aParallelogramArrangement ofthe Cables(基于缆线平行四边形布置的三自由度缆线悬挂式并联机器人设计)”，并且在施普林格国际出版公司2018(Springer InternationalPublishingAG 2018)(C.戈塞林(C.Gosselin)等人(编著)，Cable-Driven ParallelRobots，Mechanisms and Machine Science 53(电缆驱动并联机器人、机构和机器科学53))公布的论文中还已知仅悬挂在缆线上的缆线机器人，其中缆线机器人被描述成使用被配置为平行四边形的三对缆线以具有在3D环境中移动的能力，从而从俯视图(z轴)保持中央模块的恒定定向。该工作的主要动机是，在确保大的工作空间的同时，减少平移的平行缆线悬挂式机器人中所需的致动器的数量。此类机构的应用之一是大规模3D打印，其通常需要利用恒定定向来定位末端执行器。此概念不为将扭矩施加到机器人的末端执行器提供实际的稳定性。

在美国专利6,809,495中，相机平台通过四根缆线悬挂，其中当它从平台悬挂时，平台通过重力稳定。

对于机器人，因为机器人的末端执行器能够在其执行其任务时施加力，稳定性是重要的。现有技术的悬挂式缆线机器人在稳定机器人末端执行器而不使缆线向下拉动方面的能力受到限制。

发明内容

申请人已经发现，悬挂式缆线机器人中的稳定性可以通过使用至少三组以平行四边形布置的三根缆线来改进。当受到作用在机器人平台或末端执行器上的力时，保持稳定的能力由此显著增加。

申请人已经发现，悬挂式缆线机器人中的稳定性可以通过将缆线致动和缆线收取定位在机器人平台内来改进，因为这些部件的重量提高稳定性。将缆线致动和缆线收取定位在机器人平台内的进一步优点是在机器人平台处安装的简化和组件的集中化。

第一广义方面是，一种缆线机器人平台装置包括：平台构件、至少三个缆线组以及驱动器，该至少三个缆线组中的每个缆线组均布置在平台构件的一侧上并且均具有至少三个缆线连接支撑件，至少三个缆线连接支撑件被间隔开以形成竖直布置的多边形的顶点，以围绕三个轴线为平台构件提供平行四边形支撑，其中在使用中，每个缆线组能够在平台构件与墙壁或天花板锚固件之间延伸，以在预定的限度内为向平台提供重力稳定的阻力以抵抗作用在悬挂于缆线组的平台上的力和扭矩引起的运动；该驱动器与缆线组中的每个缆线组相关联，驱动器是可操作的以控制平台构件和锚固件之间的缆线组的长度，其中，驱动器控制至少三个缆线组中的每个缆线组中的每根缆线的公共长度。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括运动控制器，该运动控制器连接到与缆线组中的每个缆线组相关联的驱动器，并响应于位置输入。

在一些实施例中，驱动器包括线轴，该线轴用于缆线组中的每根缆线。

在一些实施例中，线轴位于平台构件处，缆线组能够固定地锚固到墙壁或天花板锚固件上。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括与缆线组相关联的张力测量元件，用于提供表示缆线组中的张力的张力信号。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括警报状态检测器，该警报状态检测器具有作为输入的张力信号和作为输出的信号，该作为输出的信号表示由于缆线组中的至少一根缆线的张力损失而导致的不稳定的风险。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括拉伸计算器，该拉伸计算器具有作为输入的张力信号和缆线组的长度的测量值以及作为输出的信号，作为输出的信号表示对缆线组的长度的测量值的调整。

在一些实施例中，平台构件包括主动工具附接平台。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括位置传感器，该位置传感器是可操作的，用于感测在平台构件的空间中的位置。

在一些实施例中，这些缆线组的数量为三个并且每个缆线组包括三根缆线。

在一些实施例中，缆线组包括有齿的缆线或带。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括竖直的、能够安装在天花板上的缆线或支撑件，用于当不使用时支撑平台的重量以减少缆线随时间的拉伸。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括电力缆线，该电力缆线连接到平台，电力缆线被布置在平台上方。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括墙壁或天花板锚具，其中，墙壁或天花板锚固件包括至少三个缆线组锚固构件，缆线组锚固构件可附接到墙壁或天花板并且具有间隔开的缆线锚固位置以对应于竖直布置的多边形的顶点。

在一些实施例中，平台构件提供壳体和机械臂控制计算机部件，壳体用于马达控制器，机械臂控制计算机部件用于与可附接到平台构件的机械臂一起使用。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括运动控制器，该运动控制器连接到驱动器，驱动器与缆线组中的每个缆线组相关联并且响应于接口的位置输入，接口包括与外壳的连接，用于接收来自机械臂控制计算机的命令。

另一个广义的方面是，一种缆线机器人平台装置包括：平台构件、至少一个支腿、至少三根缆线以及驱动器，该至少一个支腿出于地面或桌体支撑的目的从平台构件延伸，以使用地面或桌体支撑来为平台构件提供稳定性，该至少三根缆线在在平台构件与墙壁或天花板锚固件之间的使用中是可延伸的，其中，能够使用缆线悬挂平台；该驱动器与缆线中的每一根缆线相关联，驱动器是可操作的，以控制平台构件与锚固件之间的缆线长度。

在一些实施例中，缆线机器人进一步包括至少一个安装插座，该至少一个安装插座用于接收至少一个支腿的下端。

在一些实施例中，插座包括锁体，该锁体接合下端。

在一些实施例中，平台构件包括下平台构件和上平台构件，该下平台构件连接到至少一个支腿，该上平台构件连接到缆线，平台构件进一步包括释放机构，该释放机构将下平台构件至上平台构件互相连接。

在一些实施例中，下平台构件提供壳体和机械臂控制计算机部件，壳体用于马达控制器，机械臂控制计算机部件与可附接至平台构件的机械臂一起使用。

在一些实施例中，至少一个支腿包括用于马达控制器和机械臂控制计算机部件的电力连接件，以从地面或平台支撑件接收电力。

另一个广义方面是，一种制造产品的方法包括以下步骤：提供一种缆线机器人平台装置，将末端执行器或工具附接到装置；以及使用末端执行器或工具来执行物体处理和/或加工以制造产品。

在一些实施例中，提供了一种缆线机器人平台装置，该缆线机器人平台装置包括平台构件、至少三个缆线组以及驱动器，该至少三个缆线组中的每个缆线组均被布置成围绕三根轴线为平台构件提供平行四边形支撑，其中在使用中，每个缆线组能够在平台构件与壁或天花板锚固件之间延伸，以在预定的限度内向平台提供重力稳定的阻力以抵抗作用于悬挂于缆线组的平台上的力和扭矩引起的运动，该驱动器与缆线组中的每个缆线组相关联，驱动器是可操作的，以控制平台构件和锚固件之间的缆线组的长度。在这些实施例的一些中，装置可进一步包括运动控制器，运动控制器连接到与缆线组中的每个缆线组相关联的驱动器，并且响应于位置输入。

在一些实施例中，提供了一种缆线机器人平台装置，该缆线机器人平台装置包括平台构件、至少三个墙壁或天花板锚固件、至少三个缆线组以及驱动器，每个墙壁或天花板锚固件具有间隔开的至少三个缆线锚固位置，以形成竖直布置的多边形的顶点，该缆线组中的每个缆线组组具有至少三根缆线且被布置在平台构件的一侧上，并且具有间隔开的至少三个缆线连接支撑件以形成竖直布置的多边形的顶点，以围绕三个轴线为平台构件提供平行四边形支撑，其中在使用中，每个缆线组能够在平台构件与墙壁或天花板锚固件之间延伸，以在预定的限度内向平台提供重力稳定的阻力以抵抗作用在悬挂于缆线组的平台上的力和扭矩引起的运动，该驱动器与缆线中的每一根缆线相关联。

缆线机器人可以通过缆线移动至不同的工作位置。

附图说明

图1A是具有3组以平行四边形布置的3根缆线的悬挂式缆线机器人的局部斜视图，其中缆线收取线轴和马达被布置在平台处，并且通常机械臂被安装到平台的下侧。

图1B是具有倒置安装的焊接末端执行器的悬挂式缆线机器人的局部斜视图。

图1C是类似于图1A的缆线机器人实施例的示意图，以展示缆线几何形状和具有支撑机械臂的可调整附接平台的平台位置/定位部件。

图2A、图2B和图2C是突出显示了上、左和右平行四边形的三条缆线的缆线组的示意性斜视图。

图3A和图3B是具有3组以平行四边形布置(仅示出一侧)的3根缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图3C和图3D是具有3组以平行四边形(仅示出一侧)4根的缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图3E和图3F是具有4组以平行四边形(仅示出一侧)布置的3根缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图3G和图3H是具有4组以平行四边形(仅示出一侧)布置的4根缆线的悬挂式缆线机器人的顶部和斜视图。

图3I和图3J是具有5组以平行四边形(仅示出一侧)布置的3根缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图3K和图3L是具有5组以平行四边形(仅示出一侧)布置的4根缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图3M和图3N是具有6组以平行四边形(仅示出一侧)布置的3根缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图3O和图3P是具有6组以平行四边形(仅示出一侧)布置的4根缆线的悬挂式缆线机器人的俯视图和斜视图。

图4A是当缆线管理器集中在中央模块上时的缆线组及其附接件的斜视图。

图4B是当缆线管理器分布在锚固点处时的缆线组及其附接件的斜视图。

图5A示出了处于其最简单形式的附接平台，附接平台是附接专用工具的板。

图5B、图5C和图5D展示了示例性附接平台的主动版本，该示例性附接平台的主动版本能够侧向地、上下地和扭转地移动，以增加专用工具的最终位置的精度。

图6表示示例性缆线组锚固件。

图7表示示例性缆线管理器模块。

图8A、图8B和图8C展示了可以安装在稳定陀螺仪中以增加中央模块的动态稳定性的示例性位置。

图9表示将电力(诸如电能等)供给至悬挂式机器人平台的示例性设置。

图10展示了用于支撑中央模块的示例性安全缆线安装。

图11示出了操作悬挂式机器人平台或将与其交换的所需的一组示例性软件模块。

图12表示当使用悬挂式机器人平台时的提供移动控制的一组示例性功能步骤。

图13表示当悬挂式机器人平台与用于位置反馈的外部传感器一起使用时的提供移动控制的一组示例性功能步骤。

图14表示当通过管理专用工具的定位来补偿悬挂式机器人平台精度时的提供移动控制的一组示例性功能步骤。

图15表示当悬挂式机器人平台与主动工具附接平台一起使用时的提供移动控制的一组示例性功能步骤。

图16示出了悬挂式机器人平台的不同部件的数学标识。

图17示出了在中央模块上的平行四边形效果的俯视图。

图18是缆线机器人的斜视图，该缆线机器人包括稳定臂，该稳定臂与安装到地板或桌体上的多个互补基座中的一个基座配合。

图19是缆线机器人的斜视图，该缆线机器人包括稳定臂，该稳定臂与安装到地板或桌子上的互补基座配合，具有使缆线平台从机器人分离的能力。

具体实施方式

总体功能

使用缆线的悬挂式机器人平台可用于在较大距离上操作专用工具(53)在3维的精确位移(参见图1a和图1b)。以最简单的形式，在总共三组的每组中提供了三根缆线。一个缆线组可以具有四根缆线，并且如果需要的话，有可能具有4个、5个或6个缆线组。因此，9根、12根、15根、16根、18根、20根、24根缆线可以布置在3个组、4个组、5个组、6个组中。3根、4根柔性缆线可以以如下方式布置：它们从中央模块(50)到缆线组锚具(52)形成每个缆线组(51)3或4个平行四边形(80)。缆线中的张力由重力引起，即由中央模块(50)的重量引起，因此所有缆线组(51)朝向更高的锚固点定向。这些平行四边形(80)迫使平台总是平行于平面并保持其在操作环境中的定向。而且，平行四边形(80)为振动、有效负载变化、惯性重定向和外部引起的力提供了增强的稳定性。它们对抗与中央模块的总重量的比率相关的感应力，该中央模块的总重量的比率根据在操作环境中的中央模块(50)位置而变化；换言之，每个平行四边形(80)将向中央模块(50)提供必要的力，以便使模块保持在所期望的位置处。为了增加精度，取决于最终应用，可以需要外部传感器(54)和稳定陀螺仪(85a和85b)。虽然使用精确的平行四边形是所期望的，但应当理解，精确的平行四边形的公差可以是可接受的，因为这可以使用适当的缆线致动控制来补偿。

为了使中央模块的重量的稳定效果最大化，并且为了促进机器人平台在其环境中的集成，可以将所有主动部件包括在中央模块(50)中。在一些情况中，主动部件可以利用相同的集成原理安装在支撑结构上，并且因此中央模块(50)将仅包括与专用工具(53)相关的部件。

应用

以这种配置的机器人平台(图1a)可以用于要求专用工具(53)在大于设计距离的范围内工作的操作环境中，即，在专用工具可能无法到达某些部件并且将需要被移动以便执行所有期望的操作的区域中。例如，当安装在机器人平台上时，小尺寸的机械臂操纵器将能够覆盖用于处理目标的大区域。

以下是示例性应用区域的列表，其中机器人平台与专门适用的专用工具相关联并且在其中涉及自动化。以下是可以具有但不限于的现实目的的机器人平台和专用工具的组合的示例：

-材料处理(参见图1a)

○用材料供给多个CNC机器

○产品组件

○部件处理

○仓库处理

○运输处理

○实验室处理

-工业制造

○焊接(参见图1b)

○涂漆

○抛光

○喷砂

○激光切割

-检查：

○相机

○X-射线

○激光距离采集

-库存

○数据中心

○仓库

-人类运输

-餐厅机器人服务

-3D打印(大规模)

-清洁操作的确定区域

-建筑构造

-医疗机器人

使用缆线的悬挂式机器人平台与专用工具(57)的组合可以是更大组件的一部分，对于所有的这些全部可以由主控制器(16)管理，该主控制器(16)监督并且控制整个应用的总体活动。

总体设计

通过缆线悬挂并且通过重力稳定的机器人平台(见图2a、图2b、图2c)可以由3个主要部分构成：中央模块(50)、3个或更多个缆线组(51)和工具附接平台(60)。

缆线组(51)包括缆线(56)、缆线管理单元(57)以及缆线组锚固件或锚固件(52)。

悬挂专用工具并将其在3D体积中移动的最小设置可以使用3个缆线组，每个缆线组有3根缆线。

所有主动系统可以集中在中央模块(50)上，如图4a中所展示的。然而，如在图4b中所见，可以优选的是在缆线组锚固结构(66)处具有主动部件。当要求机器人平台在3D环境中具有恒定的定向和平面常数时，确切的相同长度的至少3根缆线(56)可以用于缆线组(51)中并且可以以以产生平行四边形(80)的配置安装。为了确保最佳性能并产生使总体稳定性中的弹性作用最小化的补偿，每根缆线可利用传感器单独监测张力，并且可由独立的缆线牵引单元(71)控制。

缆线组

缆线组(51)表示一起使用的预定的缆线数量(56)(3根或4根)。缆线组中的缆线以平行四边形(80)配置，以确保初始稳定性。缆线(56)以如下方式几乎均匀地缠绕和松开：使平行四边形在产生移动的同时保持其特征。一个缆线牵引单元(71)的每根缆线可用于平衡张力并对缆线组中的弹性作出反应，同时保持平行四边形几何形状。

图1c是每个缆线组(51)3根缆线(56)布置的示例，以产生平行四边形(80)。

缆线组(51)可包括：

1-给定数目的3根或4根缆线(56)，

a.缆线可由金属绳索或线、合成或天然纤维绳索、带或链制成。

已经发现有齿的带表现良好。

2-一个缆线组锚具(52)

3-与缆线(56)数量相同的缆线管理单元(57)。在一些情况中，一个缆线管理单元(57)可以通过使用单个马达同时管理2根或更多根缆线(56)。

缆线组(51)将中央模块(50)连接到缆线组锚固件(52)。当缆线包括链或者以其他方式适当柔性时，缆线管理可包括存储容器而不是线轴、卷轴或合式布置。

附接点(67)是足够实心的点，即在用于安装缆线组锚固件(52)的操作环境中，可以支撑多于它们所要求的中央模块(50)重量的份额的结构上合理的固定点。它们被设定或安装成高于中央模块(50)的操作区域或体积。

包括在缆线组(51)中的缆线(56)可以任何方式布置以创建平行四边形(80)。在缆线组中有3根缆线的情况中，对于缆线组中有3根缆线，附接点将形成三角形，它们还可以用在非等边附接配置中而没有任何预定义的定向。在4个附接点的情况中，这些附接点可以具有任何四边形配置而没有任何预定义的定向。

中央模块(50)能够支撑单独的工具附接平台(60)，该工具附接平台(60)支撑一个或多个专用工具(53)。中央模块(50)还可以包括机器人平台的所有主动控制部件和电力部件。它还能够以主动模式支撑与工具和工具附接平台60相关的所有控制器和电力项目。

中央模块(50)可以通过3个、4个、5个或6个缆线组(51)链接到附接点(67)。根据最终应用所需的规格，缆线组(51)以最大化稳定性的方式附接到中央模块(50)的侧面上。

图3a至图3p展示了每个缆线组(51)使用3根或4根缆线的情况。图3a、图3c、图3e、图3g、图3i、图3k、图3m、图3o是设置的俯视图，以及图3b、图3d、图3f、图3h、图3j、图31、图3n、图3p是缆线组之一在特定设置中的侧视图。

中央模块(50)可以支撑将最可能在其下方的专用工具(53)，但也可以在其顶部或侧面上支撑专用工具(53)。平台(60)还可包括L形的或C形的臂构件，以允许机械臂工具(53)在臂的低端的上侧安装到常规基座上。专用工具(53)可以通过被动式工具附接平台(图5a)直接安装在中央模块上，或者可以安装在主动式工具附接平台(图5b、图5c、图5d)上。

专用工具可以包括小的工业机械臂，诸如协作式机械臂(协作机器人)。此类机器人可具有机动化的关节臂部件、夹持器或末端执行器部件、马达驱动部件以及控制计算机。控制计算机可执行处理器指令以使机器人执行操作员定义的期望动作。中央模块(50)可容纳机器人部件，机器人部件的重量可用于稳定缆线支撑的悬挂平台。

工具附接平台

工具附接平台60可以是中央模块50的一部分并且可以是被动式的或主动式的。

被动式工具附接平台(60)可以是将专用工具(53)连接到中央模块(50)的专用组装板。它能够以连接到中央模块(50)下方的专用工具(53)上的方式安装。在一些情况中，板被动式工具附接平台(60)可以采取特定形式并且安装在中央模块50的侧面或顶部上。

主动式工具附接平台(图5b、图5c、图5d)可具有通过来自独立传感器的算法自动调平、自动定位和自动定向的目的。还可以通过机器人平台来调整到位，使得可以完成定位和移动补偿。它是由工具附接平台(60)、固定到中央模块的紧固板(61)以及可调整工具附接平台(60)的位置的致动器(62)构成的。

缆线组锚具

缆线组锚固件(52)可以是可定向的，以维持平行四边形(80)的完整性。一旦定向，它们可以通过插入新的弹性弯曲程度以不损害机器人平台稳定性的方式维持缆线(56)的张力。缆线组的锚固结构(66)可以以在每个方向上向缆线组(51)添加可忽略的弹性的方式是坚固的。

缆线组锚具(52)上的缆线紧固件(65)例如通过使用万向节可以跟随张力方向而不引起缆线(56)弯曲，使得缆线从不弯曲。缆线(56)的弯曲取决于张力并且可能降低中央模块(50)的定位精度并且可能引起更多的弹性。

缆线组锚具(52)可以根据最小的结构稳定性要求安装在操作区域中指定的附接点(67)处。

由于平行四边形概念，为了使稳定性最大化，缆线组锚具(52)在每个缆线组中可以是以顶部缆线在操作区域的任何点处与底部缆线的距离最大化的方式倾斜的。缆线管理模块(57)可以通过定位张力滑轮(70)来镜像倾斜度。

缆线管理模块

缆线管理模块(57)可以包括缆线牵引单元(71)、缆线卷绕盒(73)或线轴以及张力滑轮(70)，张力滑轮(70)可以包括张力传感器并且还用于缆线(56)的最终定位。根据应用，缆线管理模块(57)可利用一个马达用于管理缆线组(51)中的一根(主要地)或多达所有缆线(56)。

缆线管理模块(57)可以通过被动铰链(75)附接到中央模块，该被动铰链(75)在由缆线配置和由重力引起的张力方向上定向整个缆线管理模块(57)。张力传感器还可被安装在顶部被动铰链(75)上。在这个配置中，底部被动式铰链(75)需要朝向顶部被动式铰链区域中的张力传感器位置自由旋转。在某些情况中，为了最大化稳定性，主动式铰链可以用于朝向缆线组锚固件(52)定向缆线管理模块。

缆线牵引单元(71)包括马达，该马达可用于直接轴以最小化所引起的弹性。在使用齿轮来重新定向马达方向或改变旋转比率的情况中，可以使用低弹性联轴器和低卷绕齿轮系统。为了降低机器人平台的重心，马达可以尽可能低地安装在缆线管理模块(57)上。

当缆线(56)由缆线牵引单元(71)拉动时，缆线卷绕盒(73)卷绕缆线(56)。卷绕定向滑轮(77)确保缆线总是很好地围绕缆线牵引单元(71)的主滑轮缠绕。可通过使用螺旋弹簧组件(76)被动地管理缆线卷绕盒(73)的卷绕动作。

包括在缆线管理模块(57)中的所有部件可安装在缆线管理结构(74)上。

为了补偿每个张力滑轮末端的缆线扭转，管理缆线组(51)的缆线管理模块(57)可以以它们可以继续作为一组朝向缆线组锚具(52)自由地定向的方式附接在一起。为了地减少可能甚至更多的振荡，阻尼系统可以被附接到链路。

稳定陀螺仪

外部干扰力或由专用工具的动量产生的力与缆线的弹性组合，可以影响机器人平台的稳定性。这些力将主要产生作用在机器人平台上在x轴和y轴上的扭矩，由于缆线中的不均匀张力，这些扭矩然后将轻微地偏轴。每根缆线将不同地拉伸，以首先在中央模块的中心处产生旋转点。

因此，稳定机器人平台的次要元件可以是定位在机器人平台的某些点处的稳定陀螺仪(85a和85b)的集成。这些稳定陀螺仪(85a和85b)可以通过抵消中央模块(50)上的轴向移动来防止一些外部干扰并影响稳定性和精度。由稳定陀螺仪(85a和85b)对抗外部扭矩引起的进动力产生较慢的角度附加扭矩，该角度附加扭矩通过在缆线牵引单元(71)处应用的稳定算法可以更容易地管理。作为可替代方案，意为用于补偿进动的旋转稳定的独立陀螺仪系统可以用于抵消外力对稳定性的影响。

为了在所有扭矩可能性上从该概念中受益，机器人平台可以包括1x中心竖直定向的(通过其轴线)稳定陀螺仪(85a)或与将要安装在缆线管理模块(57)上的与缆线组(51)一样多的1x或2x竖直定向的稳定陀螺仪(85a)。一个水平定向的稳定陀螺仪(85b)可安装在中央模块(50)中以抵消中断中央模块(50)定向的扭矩。

注意，如本文限定的稳定陀螺仪(85a和85b)可以是简单地呈盘状形式的块，其被平衡以高速转动而不在结构中引起振动。

安全顶部带

安全或保障顶部带(96)可以在以下情况中悬挂中央模块(50)，其中：

-存在识别的紧急停止，

-机器人平台必须远离操作环境停放

-当它被悬挂时需要维护。

在所有情况中，保障顶部带(96)可以使用带卷绕机构(95)来卷起，当机器人平台处于运行中时，带卷绕机构(95)可以使用卷轴来完成，使用螺旋弹簧来致动。安全顶部带(96)上的张力不干扰机器人平台稳定性。带需要与操作环境中的移动需要的长度一样，即带不限制机器人平台的所期望的区域覆盖。使用带或缆线(96)还可以减小缆线(56)的张力，并且因此减小由于在休息期过程中支撑悬挂式机器人的重量而产生的拉伸。

安全顶部带(96)在这些条件下阻止：

-电源关闭，

-一个马达的电源被切断，

-终止开关被按下，

-软终止开关被激活。

带卷绕机构(95)可以是被动式的或主动式的。在被动式模式中，阻止系统默认地被激活并且如果恰当地接收到信号则可以被解除激活。在主动式模式中，安全顶部带(96)可包括被动式模式特征并添加牵引马达以提供天花板牵引单元。

如果安全或保障顶部带(96)附接到悬挂式电箱(90)，则附加的保障锚固缆线(97)可以链接到天花板或另一个结构，天花板或另一个结构可以支撑机器人平台及其有效载荷的全部重量。当平台未使用时，这可以用来支撑平台的重量，以减少缆线随时间的拉伸，特别是当搁置或停止位置被选择在高处位置时，其中缆线组上的张力远高于较低的正常工作位置。顶部带还可以是连接到天花板上的任何支撑件，平台可以连接到该天花板。当顶部带不总是连接到平台，而是平台连接到顶部带或支撑件时，此时平台停驻或停止。平台可以具有用于连接到顶部带或支撑件的任何适合的连接器，诸如电磁联轴器、钩和孔眼联轴器等。顶部带系统的目的是允许平台被悬挂，其中平台的大部分重量由竖直的顶部带或支撑件承载。

电力管理

在缆线驱动器集中在平台(50)处的实施例中，平台(50)处的电力需求可以是大量的。同样地，末端执行器/机械臂系统(53)可能需要大量的电力。

电源(93)可以来自操作环境并且可以被输送到机器人平台。电力缆线(92)可以使用张紧的缆线(91)从顶部被带到机器人平台，张紧的缆线(91)可以在操作区域的中间但在操作区域的上方链接到悬挂式电箱(90)。这些张紧的缆线可以通过缆线组锚具(52)附接到结构。

如果缆线(56)具有导电芯并且具有经认证的电绝缘体，则可以通过这些缆线接收机器人平台所需的电力。

当机器人平台是适当的并且满足应用的自主性需求时，也可以用电池来为机器人平台供电。由于在中央平台(50)上具有附加的重量可能是有利的，出于稳定性目的，附加的电池重量可能是合适的。

稳定性运动学

机器人平台可以用以下方式中的至少一种方式稳定：

1-布置为平行四边形(80)的缆线组(51)

2-增加高频稳定性的陀螺仪(85)

3-使用专用于此机器人平台的算法的闭环马达控制。

平行四边形的宏观稳定性

当缆线通过重力张紧时，宏观稳定性由平行四边形(80)直接地引发。在任何位置处，平行四边形迫使中央模块(50)在某一方向上(围绕x轴和y轴)校平和(围绕z轴)定向，并且由此在一定程度上抵消影响运动精度的任何干扰力。平行四边形产生关于缆线的角度(99)、平行四边形几何结构和中央模块(50)重量的滞后。

当缆线附接点彼此相距一定距离时，平行四边形(80)获得一定的滞后效应。根据总重量，为了增强应用所需的总体稳定性，或者为了角落中的特定稳定性，可以适用缆线的附接点之间的距离。

更确切地说，关于x轴和y轴(图16，缆线组(51)的侧视图)，如果距离值(98)高，则平行四边形(80)将产生更好的滞后。具有平行四边形(80)的缆线配置产生足够的横向力，以致使中央模块(50)及其专用工具(53)提升。滞后作用由来自相对的平行四边形的2根径向相对的缆线产生。

关于围绕z轴的定向滞后的原理是类似的(图17，缆线组(51)的俯视图)。缆线张力跟随球体的边缘施加移动，球体提升中央模块(50)及其专用工具(53)。

当在移动中时，机器人平台的惯性可以影响稳定性并且由此可以将中央模块的加速和减速限制到一定值。这些值还取决于缆线的角度(空间中的中央模块位置)、总悬挂重量、应用于中央模块和质心位置的速度变化以及由于操作专用工具(53)引起的变化。

弹性在定位和移动上的影响

弹性可以仅取决于转换成弹性常数的缆线的构造。然而，在操作区域提供低质量的缆线组锚固结构(66)的情况中，一些额外的弹性可以增加补偿复杂性，换言之，锚固结构可在系统中添加弹性部件，使补偿机构操作复杂化。在这种情况中，必须对支撑结构进行测试以表征任何向量弹性效应。

弹性可以导致位置不精确并且可以使中央模块振荡。此弹性常数可用于稳定性算法中，并且还可与缆线长度、缆线角度、附接点位置、中央模块重量、中央模块尺寸和中央模块速度相关。

为了补偿弹性，一种方式是在中央模块(50)上添加可以向定位算法给出相对位置反馈的定位传感器(54)。定位传感器(54)将独立于悬挂中央模块(50)的缆线。可以使用具有必要精度的许多类型的系统，诸如距离激光传感器和线致动位移编码器等。有效支持绝对定位的另一个方式是具有独立的定位传感器(54)以在操作区域中或操作区域外设置参考。此主动式参考是可被视为绝对参考并向定位算法给出反馈的固定点。

当机器人平台的速度改变(速度变化或方向改变)时，以前面解释的方式布置的陀螺仪可以帮助减弱弹性对稳定性的影响。

限制

由于缆线中的横向张力分量而存在的横向稳定性，是与中央模块(50)上的重力作用和缆线的角度相关的。当中央模块(50)处于操作环境的角落中时，出现90度角度(相对于水平线)并且一些缆线(56)不能横向张紧。该机器人平台不能保证在这种情况中的稳定性，并且因此操作的区域可以被局限制在较小的3D空间中，由缆线使得获得用于应用的最小横向张力的最大角度限制。机器人平台不能在其缆线形成90度角度的区域之外以良好的稳定性操作。

为了解决关于由变得太倾斜的平行四边形(80)引起的拐角中的稳定性的一些问题，缆线组锚具(52)可以是倾斜的。这也将影响缆线管理模块(57)的位置。

在达到某一高度上也存在限制，因为缆线与水平线的角度(99)最小，马达彼此抵靠地工作的越多。最大高度取决于应用要求并且将暗示使用适当的马达尺寸。

初始化：找到机器人平台的原点位置

校准最小要求

-马达编码器的特征：节拍数、马达的精度

-卷绕齿轮的特征：周长。

-最后张紧齿轮的特征：周长、张力传感器柔性

-中央模块边缘和最后张紧齿轮之间的距离

-中央模块的尺寸和与参考点的关系

-最后张紧齿轮之间的所有距离

-缆线到锚固件上的连接件的距离

-缆线中允许的最大张力

-陀螺仪和加速度计精度

-水平与空间中的位置的理论缆线张力数据矩阵

-外部定位系统的失真

-加速度计和张力传感器中的失真。

初始条件

-机器人平台可以是：

○在地板上

○悬挂在中心

○悬挂在非集中位置

初始化序列

1.在使用两个电子水平传感器寻找水平的同时调整缆线中的张力

a.获得两个旋转的初始水平读数

b.成对地校准顶部缆线上的张力。

c.在张力下设定每个底部缆线以得到适当的水平

d.通过在每根顶部缆线中具有相同的张力方案来寻找中间

e.获得两个旋转的水平读数

f.松开底部缆线

g.重新调整每根顶部缆线的张力

h.调整底部缆线上的张力

2.寻找相对位置：

a.通过读取缆线上的缆线测量存根

b.或者，如果在中央模块上使用定位传感器，则通过获得编码器的精确位置读数

c.或者，如果使用外部定位传感器系统，则通过单独的方式获得反馈。

3.寻找顶部最大距离：

a.通过卷绕所有缆线直到张力传感器达到马达容量的阈值。(校准数据的设定)

4.用这些方法之一寻找地板距离：

-通过缓慢降低机器人平台直到代理开关被触发。

-通过用激光测量距参考信标(测量其位置)的高度距离。

-通过用激光距离传感器测量地板距离。

-通过了解从缆线组锚具(52)中的每一个锚固件到参考地板的距离(包括在安装时的校准数据中)

5.执行动态测试以验证共振并且调整与位置相关的加速和减速约束。

6.用专用工具执行序列以适配稳定性补偿算法。

功能图

使用的主要背景

在机器人平台有助于制造或处理操作的背景下使用机器人平台。这可以包括涂漆、焊接、切割、光学、X-射线或超声检查、物体分类等。机器人平台可以由主控制器(16)控制，该主控制器(16)负责特定于应用的完整操作。机器人平台可以是简单操作的一部分，其中它是任务的中心，或者是需要许多机器人、许多自动化专用工具和外部传感器(18)的复杂操作的一部分。机器人平台可以通过来自外部传感器(18)的反馈来收集信息，外部传感器(18)将帮助机器人平台实现针对性的移动精度。为了应对机器人平台可能无法获得所需精度，还能够完全或部分地控制专用工具以对其移动或其定位进行最终调整。

主控制器的描述

主控制器(16)是控制用于执行自动化操作的不同项目的实体。其向机器人平台控制器(15)以及向专用工具控制器(17)发送命令，并且从这些实体接收反馈以调整其动作过程。主控制器(16)可以被认为是考虑了自动化解决方案中的所有主动式元件的协调器。

专用工具控制器的描述

专用工具控制器(17)是主控制器(16)向其给出命令以执行制造或处理操作的一部分的实体。该工具通常是将在制造操作中执行特定处理的工具的一部分。专用工具附接到机器人平台，并且还可以由机器人平台控制器(15)直接控制。

外部传感器的描述

外部传感器(18)是一个或多个装置，该一个或多个装置不是机器人平台的一部分而是用于向机器人平台反馈附加定位和移动信息。所接收的信息将被处理以验证定位或增加机器人平台移动的精度。

机器人平台控制器的描述

移动控制中心的一部分。

框1：马达N控制模块

马达N控制模块(1)可以根据其类型通过特定控制器的应用协议接口(API)单独地控制每个马达。此类具有API接口的马达控制器在本领域中是已知的。它可以发送命令以产生马达的移动并且确认已经被成功执行的请求。通过命令累积和通过来自编码器的反馈(或马达控制器的反馈)、通过限位开关的状态和马达制动器(或离合器)的状态，马达N控制模块(1)可以总是知道马达旋转位置。它还可以知道并且考虑默认设置、马达容量的最小值和最大值。

每个马达N控制模块(1)可以从相对运动学控制模块(2)接收其位置、速度、加速度和时间戳。它必须遵守每个参数或发送错误码。马达N控制模块(1)在每次移动后反馈执行的距离。

框2：相对运动学控制模块

相对运动学控制模块(2)可以对每个马达N控制模块(1)的请求排序，以确保在速度和加速度方面遵守移动路径，从而获得最终定位。此模块可以考虑由传感器接收的信息并且调整发送到每个马达N控制模块(1)的命令以确保适当的移动和定位。模块可包括带具合适代码的微控制器。

相对运动学控制模块(2)可以在每个马达的基础上将命令发送到不同的马达N控制模块(1)。相对位置控制模块(3)可以具有关于机器人平台位置和路径的信息，并且可以被传输到相对运动学控制模块(2)。位置可以与机器人平台上的参考点相关。当机载位置传感器控制模块(4)向相对运动学控制模块(2)给出反馈时，可以进行调整。校准表(5)可以给出关于用于相对运动学控制模块(2)的机器人平台构造的每个马达预设的指标。

框3：相对位置控制模块

相对位置控制模块(3)是机器人平台对平台位置的了解。它可以利用在反馈中接受的各种信息接收命令来移动和确定，导致新的位置补偿。

此模块不需要理解每个马达的背景。这些补偿指令中的大多数可以被传输至相对运动学控制模块(2)。

机器人平台应用协议接口(RP-API)(8)可以将移动指令从主控制器(16)传输至相对位置控制模块(3)。位置误差计算器(9)可以给出来自外部传感器控制器(18)、来自专用工具控制器(17)和来自主动式平台控制器(12)的经编译和处理的反馈以调整机器人平台的定位。初始化函数(14)可以给出命令并且接收反馈以寻找空间中的位置。校准表(5)可以为相对位置控制模块(3)给出关于机器人平台构造的总体预设指标。机载定位传感器(4)可以向相对位置控制模块(3)给出恒定的反馈以调整机器人平台的定位。相对运动学控制模块(2)可以从相对位置控制模块(3)接收移动指令并且执行它们。

其他模块

框4：机载定位传感器

机载定位传感器(4)模块可以与在机器人平台上使用的各种标准传感器接口连接以确保其正确定位。它可以向所有读数给出时间戳、累积它们并且向其他模块传输所请求的值。

传感器类型可以包括以下各项中的一项或更多项：

-张力传感器

-缆线(56)位置传感器

-代理开关(限位开关)

-加速度计和电子陀螺仪传感器

-角度传感器

-3D定位系统

-单独的距离编码器

此模块还可以存储并且重新传输来自马达(电流感测、旋转编码器)的值

相对位置控制模块(3)和相对运动学控制(2)可以以格式化的形式和加间戳的形式从机载定位传感器(4)接收位置信息和稳定性信息。

框5：校准表

校准表(5)可以包含在制造时定义并且存储在机器人平台的内存中的校准参数。

其他模块可以使用的校准数据的示例：

-缆线弹性系数

-马达旋转设置和反馈配置

-结构牵引增加弹性

-结构扭转弹性

-机械特征(滑轮直径、每个缆线管理模块之间的距离)。

-缆线管理模块(57)的偏轴角度。

-平行曲线不均匀性。

相对位置控制模块(3)可以考虑校准表(5)中的数据以计算其轨迹并微调其相对位置。相对运动学控制(2)可以考虑校准表(5)中的数据以控制马达控制器模块。当处于工厂模式时，RP-API(8)可以在模块中读取和写入。

框6：日志模块

日志模块(6)可以存储来自所有模块的信息，包括从主控制器(15)接收的所有命令。取决于可用于存储日志的空间量，日志的旋转可取决于要保留的信息的类型来完成。

日志可以用于调试目的并且用于馈送其他监测模块(诸如位置误差计算器(9)或来自主控制器(16)等的机载监控器)。

所有模块可以接收和存储关于模块函数的信息。

框7：手动控制界面

手动控制界面(7)可以是允许手动操纵机器人平台的图形用户界面(GUI)。GUI可以是网页，并且可以在机载计算机(PC)上直接访问，或者可以在使用无线网(Wi-Fi)连接的浏览器的帮助下远程访问(此模块可以在网络服务器上支持)。

RP-API(8)可以从手动控制界面(7)接收移动指令，就像它们是从主控制器(16)发送的一样。

框8：RP-API

RP-API(8)(机器人平台应用协议接口)是主控制器(15)的可以与机器人平台通信的接口。所有命令可以是预定义的。RP-API(8)可以接收指令或向主控制器(15)给出返回信息。时间戳可与每个请求相关联。

RP-API(8)可以具有与包括在机器人平台控制器(15)中的每个模块交互的命令，用于配置目的。对于移动请求，它可以主要与相对位置控制模块(3)一起动作。

可选模块

框9：定位误差计算器

定位误差计算器(9)可以充当用于定位和移动的精度监督器。模块可以从外部传感器读取和控制(13)接收绝对定位信息，并且可以知道相对位置控制模块(3)的定位背景。通过数据聚合和计算，模块可以向相对位置控制模块(3)给出反馈以减小相对位置与绝对位置之间的间隙。

当仅使用机器人平台不可能符合精度要求时，其可以：

-创建停止机器人平台的警报

-通过机载共主控制器(11)向专用工具(53)馈送命令以调整关于位置变化的尖端位置，

-向主动式工具附接平台(60)馈送命令以减小具有位置差的间隙。

模块还可以在移动时校正路径并且不仅仅是为了最终位置。该模块可以使用人工智能来被管理。

来自外部传感器读取和控制(13)的传感器信息必须通过具有所有其他反馈的定位误差计算器(9)来验证，以确保绝对定位计算是最相关的。定位误差计算器(9)模块向相对位置控制模块(3)给出移动指令以根据外部传感器(18)调整定位。定位误差计算器(9)向主动式微定位平台控制器(12)给出定位信息以调整专用工具的位置。定位误差计算器(9)向机载共主控制器(11)给出定位信息以对专用工具(53)的位置进行特定调整。如果定位误差计算器(9)不能通过其可采取的各种动作来再吸收位置或移动误差，则定位误差计算器(9)将误差代码发送到一致性警报模块(10)。

框10：一致性警报模块

一致性警报模块(10)可以是负责停止机器人平台或执行重写命令序列的唯一模块。此模块可用于所有安全和保障过程，以应对所有不一致性。检测到的误差可以被主控制器(16)清除。

如果一致性警报模块不能通过其可以采取的各种动作来再吸收位置或移动误差，则定位误差计算器(9)将命令发送到一致性警报模块(10)。RP-API可以向主控制器(16)重新传输一致性警报模块(10)信息。

框11：机载共主控制器

用于专用工具的机载共主控制器(11)是包括在机器人平台中的接口，该接口传达用于专用工具(53)的命令。它可以由主控制器(16)或由定位误差计算器(9)来驱动。此模块可以满足在专用工具的(53)水平面上实施位置和移动校正的需要以确保高于机器人平台能够维持的准确度。它还可以用于确保机器人平台与专用工具(53)之间的协调的移动。

定位误差计算器(9)可以向机载共主控制器(11)传输移动误差校正的位置，该位置可能需要获得正确的精度。RP-API可以将命令从主控制器(16)重新传输到机载共同主控制器(11)。

框12：主动式微定位平台控制器

机器人平台可以包括可以附接专用工具(53)的附接平台。在附接平台是主动式的情况中，通过命令，主动式微定位平台控制器(12)可以执行控制主动式平台的信号。

定位误差计算器(9)可以向主动式微定位平台控制器(12)指示位置和移动调整以实现所需的精度。

框13：外部传感器读取和控制

外部传感器读取和控制(13)可以得到已经被添加到应用中的外部传感器的信息以确保更好的绝对定位或移动采集。外部传感器读取和控制(13)还可以具有配置这些传感器以便从它们获得所需信息的能力。

定位误差计算器(9)可以在输入中接收由外部传感器(54)和控制模块输入做出的读数。

将理解的是，除了使用专用控制逻辑被实施之外，本文描述的许多框或模块可以使用存储在计算机内存中并且由处理器执行的软件来实施。

移动命令的变体

流程1：指令直接移动执行

30-主控制器(16)请求机器人平台执行朝向特定位置的移动。

31-机器人平台确认请求并且以标准化的方式将指令发送到相对位置控制模块(3)。

32-相对位置控制模块(3)参考机载定位传感器(4)以计算待完成的移动。

33-机载定位传感器(4)参考校准表(5)以计算待完成的移动。

34-机载定位传感器(4)将分段的运动发送到相对运动学控制模块(2)。

35-相对运动学控制模块(2)向相对位置控制模块(3)给出关于可行性和关于实际移动细节的反馈。

36-相对位置控制模块(3)参考校准表(5)以计算关于每个马达待完成的移动。

37-相对位置控制模块(3)发出每个马达N控制模块(1)的标准化命令以产生运动。

38-马达N控制模块(1)发送回关于位置和运动的信息，使得相对位置控制模块(3)可以验证运动并确认命令。

39-一旦移动完成，则通知相对位置控制模块(3)请求完成。

40-RP-API(8)被通知并且准备将移动完成状态传输至主控制器(16)。流程2：利用外部反馈指令直接移动执行

31a-定位误差计算器(9)也被通知主控制器(16)所请求的移动。

43-定位误差计算器(9)从外部定位反馈被通知。

44-定位误差计算器(9)不断地向相对位置控制模块(3)通知其位置版本

42-一旦完成移动，相对位置控制模块(3)就向定位误差计算器(9)给出反馈。

41-如果最终定位正确，则定位误差计算器(9)通知主控制器(16)。流程3：利用专用工具管理指令移动执行。

45-RP-API(8)向机载共主控制器(11)给出标准化指令。

45a-RP-API(8)通知定位误差计算器(9)的专用工具(53)命令来验证关于预期结果的误差。

46-在专用工具(53)上产生的移动影响来自外部传感器(54)的读数。

47-定位误差计算器(9)向机载共主控制器(11)给出具体指令以根据所要求的最终定位来调整专用工具(53)。

流程4：利用主动附接平台微定位指令移动执行。

48-定位误差计算器(9)定向主动式附接平台以用定位指令填充间隙。

49-外部传感器(54)由调整定向的主动式工具附接平台(60)的影响。

用于应用使用的控制变体

悬挂式机器人平台可以用于许多应用中，该应用可以在自动化解决方案中至少分成四个集成使用情况。

1.悬挂式机器人平台可以用于在不同的工作站(100)处定位专用工具(53)，如图18所示。

2.悬挂式机器人平台可以将专用工具(53)运送到工作站(100)并且保留在位以用于其执行其操作。

3.通过将专用工具(53)定位在同一工作站的不同点处，通过将范围带到专用工具(53)，悬挂式机器人平台还可以直接涉及应用。

4.悬挂式机器人平台可以利用专用工具(53)执行组合移动以执行全部操作。

使用悬浮机器人平台的完整解决方案可以是以上使用情况中的一些或全部的混合。

在这些实施例中，机器人平台的性质可以在本专利申请中先前描述的实施例上被简化，因为机械臂(53)的稳定性将来自支撑基座(101)而不是缆线(56)。例如，三根缆线(56)可以用于以有效的方式将机械臂从站移动到站，该三根缆线(56)提供类似于以上描述的实施例但没有提供相同稳定性的运动范围。

支腿构件(103)在图18中被示出为单个固定支腿，该单个固定支腿被接纳在安装插座或机架(101)内。应理解的是，支腿构件(103)可以是固定的或可缩回的，以便在臂(53)的移动范围之外，并且它可以是单个支腿构件或它可以是两个或更多个构件。在存在三个支腿(103)的情况中，支腿构件可以接合诸如(100)等的表面，而不需要对接插座(101)。还将认识到，插座(101)可包括锁定机构以向平台(60)提供稳定性和精度。锁定机构可以是例如电磁锁、螺线管致动销或电动螺纹锁定机构。这样的锁体可以由机器人平台控制器控制。

在所有这些使用情况中，协调器(16)可以控制悬挂式机器人平台、专用工具(53)以及在每个工作站处使用的所有其他自动化装置或传感器。该协调器(16)(也被称为主控制器(16))可以作为悬挂式机器人平台应用软件的一部分被实施，或者可以是第三方应用软件。

从工作站到另一工作站的专用工具的位移(图18)

该应用程序移位的特征在于，专用工具(53)可以在许多工作站上共享。悬挂式机器人平台可以将专用工具(53)从一个工作站运送到另一个工作站的精确位置。在每个目的地，专用工具(53)可以从机器人平台执行其操作，而后者保持静止。悬挂式机器人平台的位置可以通过其在空间中的绝对位置或通过参照每个工作站(100)处的位置信标(54)来陈述。无线定位信标的使用可以由机器视觉或其他精确定位技术来替换，以用于引导平台(60)找到其锚固件或机架停驻(101)的目的。

悬挂式机器人平台在仍可以满足专用工具(53)在每个工作站(100)处执行操作所需的稳定性特征的固有稳定性。在不满足最小要求的情况中，悬挂式机器人平台可以将其自身定位成连接在主动式或被动式插座或机架系统(101)上，一旦在工作站(100)处，主动式或被动式插座或机架系统将给专用工具(53)带来刚性。

示例性序列

1-要求悬挂式机器人平台朝向最终位置执行一定位移。

2-悬挂式机器人平台向协调器(16)确认其已经到达所请求的位置。

还可以传输位置误差值。

3-协调器(16)可以初始化专用工具使其相对于新的位置参考系是精确的。协调器(16)可以依赖于其他传感器和信标以向专用工具(53)增加精度或指令。

4-专用工具执行其操作。一旦完成，它向协调器(16)确认它可以前往下一个目的地。

5-回到步骤1。

将专用工具从工作站运送到另一个工作站，其中工具从平台脱离(图19)

该实施例的特征还在于，专用工具(53)可以在许多工作站(100)处共享或使用。悬挂式机器人平台(60)可以将专用工具(53)从一个工作站(100)运送到另一个工作站，但是将专用工具(53)保留在工作站。利用适当的释放机构(102)可以将专用工具(53)安装在可拆卸平台上。专用工具(53)与机器人平台的分离需要在工作站(100)处使用主动式或被动式机架系统(101)。通常在模块(50)内提供的机器人系统的部件可以位于可拆卸结构上以便保持连接到工具(53)。基座或插座(101)还可以在从平台(60)分离时向机械臂以及可选地其部件提供电力和/或数据连通。在此特定情况中，悬挂式机器人平台(60)可以在专用工具(53)执行其操作时保持待机，或者可以用于在另一工作站处运送其他专用工具(53)。待机位置可完全缩回到离开路径位置。这对于释放机器人正在工作的区域以供操作员站在机器人旁边检查或监测机器人的进展可能是有用的。

悬挂式机器人平台可以同时携带或运送许多专用工具，这取决于它已经适用的自动化解决方案。

示例性序列

1-可请求悬挂式机器人平台执行朝向最终位置的给定位移。

2-悬挂式机器人平台可以向协调器(16)确认其已经到达所请求的位置。传感器可以向协调器通告专用工具已经到达相对于机架系统(101)的正确位置。

3-一旦专用工具(53)正确地附接到机架系统(101)上，它就可以从悬挂式机器人平台释放。

4-协调器(16)初始化专用工具使其相对于新的位置参考系是精确的。

协调器可以依赖于其他传感器和信标来向专用工具(53)增加精度或指令。

5-专用工具(53)可以执行其操作。一旦完成，它可以向协调器(16)确认它可以前往下一步骤。

6-悬挂式机器人平台(60)可以返回以抓取专用工具(53)。通过释放机构(102)的反向激活，专用工具可以被附接到悬挂式机器人平台上，并且与机架系统(101)分离。

7-回到步骤1。

顺序的组合位移

这种移位类似于被限定为从一个工作站行进到另一个工作站的移位，但是针对同一工作站(100)内的定位序列。在专用工具(53)执行操作时，协调器必须通过向悬挂式机器人平台做出针对不同位置的请求来遵守相同的操作环境。自动化解决方案的所有主动式元件可以同时移动，但是悬挂式机器人平台在从一个位置转换到另一个位置时不需要具有精度。绝对位置或定位信标(54)可以用于支持操作中所有需要的移动的目的地精度。为了提高专用工具(53)的稳定性，专用工具(53)可沿着路线连接在一个或多个主动式或被动式机架系统(101)上。

示例性序列

1-请求悬挂式机器人平台执行朝向最终位置的给定位移。

2-悬挂式机器人平台向协调器确认其已经到达所请求的位置。它还可以传输误差值。当到达位置时，专用工具(53)可准备用于其下一操作。

3-协调器可以初始化专用工具使其相对于新的位置参考系将(53)是精确的。协调器可以依赖于其他传感器和信标来向专用工具(53)增加精度或指令。

4-专用工具(53)执行其操作。一旦完成，它向协调器确认它可进行下一操作。

5-回到步骤1。

连续的组合位移

悬挂式机器人平台可以用于向专用工具增加移动范围，从而使得它进行通常不可能的操作。通过结合悬挂式机器人平台的3D位移能力和专用工具(53)的可能移动，机器人解决方案被用于大规模工作站(100)上的精确操作中。为此，可通过绝对定位或通过参考沿着动作过程放置的一个或更多个定位信标(54)来完成定位。在这些条件下，悬挂式机器人平台可以根据自动化解决方案支持一个或多个专用工具(53)。

Claims

1.一种缆线机器人平台装置，包括：

平台构件；

至少三个缆线组，所述至少三个缆线组中的每个缆线组均被布置在所述平台构件的一侧上并且均具有至少三个缆线连接支撑件，所述至少三个缆线连接支撑件间隔开以形成竖直布置的多边形的顶点，以围绕三根轴线为所述平台构件提供平行四边形支撑，其中在使用中，每个缆线组能够在所述平台构件与墙壁或天花板锚固件之间延伸，以在预定的限度内为所述平台提供重力稳定的阻力以抵抗作用在悬挂于所述缆线组的所述平台上的力和扭矩引起的运动；以及

驱动器，所述驱动器与所述缆线组中的每个缆线组相关联，所述驱动器是可操作的，以控制所述平台构件和所述锚固件之间的所述缆线组的长度，其中，所述驱动器控制所述至少三个缆线组中的每个缆线组中的每根缆线的公共长度。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括运动控制器，所述运动控制器连接到与所述缆线组中的每个缆线组相关联的所述驱动器，并且响应于位置输入。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述驱动器包括线轴，所述线轴用于所述缆线组中的每根缆线。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述线轴位于所述平台构件处，所述缆线组能够固定地锚固到墙壁或天花板锚固件上。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，进一步包括与所述缆线组相关联的张力测量元件，用于提供表示所述缆线组中的张力的张力信号。

6.根据权利要求5所述的装置，进一步包括警报状况检测器，所述警报状态检测器具有作为输入的所述张力信号以及作为输出的信号，所述作为输出的信号表示由于所述缆线组中的至少一根缆线的张力损失而导致的不稳定性的风险。

7.根据权利要求5或6所述的装置，进一步包括拉伸计算器，所述拉伸计算器具有作为输入的所述张力信号和所述缆线组的所述长度的测量值以及作为输出的信号，所述作为输出的信号表示对所述缆线组的所述长度的测量值的调整。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的装置，其中，所述平台构件包括主动工具附接平台。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的装置，进一步包括位置传感器，所述位置传感器是操作的，用于感测在所述平台构件的空间中的位置。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的装置，其中，所述缆线组的数量为三个并且每个缆线组包括三根缆线。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的装置，其中，所述缆线组包括有齿的缆线或带。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的装置，进一步包括竖直的、能够安装在天花板上的缆线或支撑件，用于支撑当不使用时所述平台的重量以减少所述缆线随时间的拉伸。

13.根据权利要求1至12中任意一项所述的装置，进一步包括电力缆线，所述电力缆线连接到所述平台，所述电力缆线被布置在所述平台上方。

14.根据权利要求1至13中任意一项所述的装置，进一步包括所述墙壁或天花板锚固件，其中，所述墙壁或天花板锚固件包括至少三个缆线组锚固构件，所述至少三个缆线组锚固构件能附接到墙壁或天花板并且具有间隔开的缆线锚固位置以对应于所述竖直布置的多边形的所述顶点。

15.根据权利要求1至14中任意一项所述的装置，其中，所述平台构件提供壳体和机械臂控制计算机部件，所述壳体用于马达控制器，所述机械臂控制计算机部件用于与可附接到所述平台构件的机械臂一起使用。

16.根据权利要求15所述的装置，进一步包括运动控制器，所述运动控制器连接到所述驱动器，所述驱动器与所述缆线组中的每个线缆组相关联并且响应于接口的位置输入，所述接口包括与所述壳体的连接，用于接收来自所述机械臂控制计算机的命令。

17.一种缆线机器人平台装置，包括：

平台构件；

至少一个支腿，所述至少一个支腿出于地面或桌体支撑的目的从所述平台构件延伸，以使用所述地面或桌体支撑为所述平台构件提供稳定性；

至少三根缆线，所述至少三根缆线在使用时在所述平台构件与墙壁或天花板锚固件之间是可延伸的，其中，能够使用所述缆线悬挂所述平台；以及

驱动器，所述驱动器与所述缆线中的每一根缆线相关联，所述驱动器是可操作的，以控制所述平台构件与所述锚固件之间的所述缆线的长度。

18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括至少一个安装插座，所述至少一个安装插座用于接收至少一个所述支腿的下端。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述插座包括锁体，所述锁体接合所述下端。

20.根据权利要求17、18或19所述的装置，其中，所述平台构件包括下平台构件和上平台构件，所述下平台构件连接到所述至少一个支腿，所述上平台构件连接到所述缆线，所述平台构件进一步包括释放机构，所述释放机构将所述下平台构件和所述上平台构件互相连接。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述下平台构件提供壳体和机械臂控制计算机部件，所述壳体用于马达控制器，所述机械臂控制计算机部件用于与可附接到所述平台构件的机械臂一起使用。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述至少一个支腿包括用于所述马达控制器和机械臂控制计算机部件的电力连接件，以从所述地面或桌体支撑接收电力。

23.一种制造产品的方法，包括以下步骤：

提供一种根据权利要求1至22中任意一项所述的缆线机器人平台装置；

将末端执行器或工具附接到所述装置；以及

使用所述末端执行器或工具来执行物体处理和/或加工以制造产品。