CS216293B1

CS216293B1 - Control system for the complex movements of industrial robots

Info

Publication number: CS216293B1
Application number: CS24781A
Authority: CS
Inventors: Marian Pribik; Stefan Greif; Vojtech Rahl; Ivan Mindos; Peter Sebej; Vladimir Kocis
Original assignee: Marian Pribik; Stefan Greif; Vojtech Rahl; Ivan Mindos; Peter Sebej; Vladimir Kocis
Priority date: 1981-01-13
Filing date: 1981-01-13
Publication date: 1982-10-29

Description

Vynález rieši vzájemné prepojenie jednotlivých uzlov a blokov riadiaceho systému pre riadenie zložených pohybov priemyselných robotov alebo manipulátorov.The invention solves interconnection of individual nodes and blocks of the control system for control of compound movements of industrial robots or manipulators.

Pre priemyselné roboty a manipulátory nasadené do technologického procesu zvárania, brúsenia a úpravy výliskov, montáž a podobné, sú požadované zložené pohyby, kde na základný pohyb medzi dvoma bodmi v rovině alebo v priestore je superponovaný například kyvadlový pohyb, pohyb po špirále a najma korekcia naprogramovanej dráhy pre adaptivně roboty.For industrial robots and manipulators deployed in the technological process of welding, grinding and molding, assembly and the like, compound movements are required, where for example a pendulum, spiral movement and in particular correction of programmed paths for adaptive robots.

Aby sa takýto pohyb mohol docieliť, sú v súčasnosti potřebné buď velké nároky na strojové vybavenie uzlov riadiaceho systému alebo n§ ^užitého riadiaceho počítača.In order to achieve such a movement, there is at present a great need for the machine equipment of the control system nodes or the control computer used.

Uvedené nedostatky rieši riadiaci systém tipodía vynálezu, kde zložené pohyby sa zabezpečujú generátormi dráhy, ktoré sú zapojené do obvodu riadenia s optimálnymi požiadavkami na strojové a programové vybavenie celého systému riadenia — dovolujúce využit aj 8 bitové mikropočítače.These drawbacks are solved by the control system according to the invention, where the composite movements are provided by track generators which are connected to the control circuit with optimal requirements for the machine and software of the entire control system - allowing also to use 8-bit microcomputers.

Generátor dráhy zabezpečuje vygenerovanie požadovaného pohybu vo formě prírastkov dráhy odpovedajúcich požiadavkám čo do počtu a velkosti, pričom je zohladňovaná požadovaná maximálna rýchlosť, rozběh a dobeh všetkých pohybových osí a zároveň registrácia absolútnej polohy riadených osí.The path generator ensures the generation of the desired movement in the form of path increments corresponding to the number and size requirements, taking into account the required maximum speed, acceleration and deceleration of all movement axes, while registering the absolute position of the controlled axes.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že kontrolno-riadiacim blokom sú na spoločnú zbernicu připojené volitelné generátory dráhy tak, že ich výstupy sú adresne spojené so sumačným členom prvej až piatej pohybovej osi a výstup sumačného člena je spojený so vstupom vyrovnávajúcej památe, ktorej výstup je připojený na vstup regulačného člena servopohonu a že senzor pre korekciu napr ogramovanej dráhy je připojený cez korekěný člen na kontrolno-riadiaci blok a jeho výstupy sú cez spoločnú zbernicu připojené na právě volný generátor dráhy.SUMMARY OF THE INVENTION The control-block is connected to a common bus by optional path generators such that their outputs are addressed to a summation member of the first to fifth movement axes and the output of the summation member is connected to an input of a buffer memory whose output is connected to the input of the actuator control member and that the sensor for correction of eg the programmed path is connected via the corrected member to the control-block and its outputs are connected via a common bus to the current free path generator.

Výhodou vynálezu je optimálně využívanie generátorov dráhy, čím sú podstatné znížené nároky na strojové vyibavenie uzlov riadiaceho systému a jeho programové vybavenie velími operativně využívá túto skutečnostThe advantage of the invention is the optimal utilization of the track generators, which significantly reduces the demands on the machine equipment of the control system nodes and its software utilizes this fact very flexibly.

V ďalšom je popísaný možný příklad riadiaceho systému pre riadenie zložených pohybov priemyselných robotov a manipulátorov, ktorého bloková schéma je na obr. 1. Obr. 2 ukazuje časovú závislost výstupného signálu dvoch zložených pohybov.In the following, a possible example of a control system for controlling compound movements of industrial robots and manipulators is described, whose block diagram is shown in FIG. 1. FIG. 2 shows the time dependence of the output signal of two composite movements.

Kontrolno-riadiaci blok 1 je svojimi vstupmi a výstupmi- spojený s pamáťovým blokom 2, jednotkou ručného riadenia 3, korekčným členom 14, na ktorý je připojený senzor 13 a iso společnou riadiacou zbernicou 4. Na spoločnú zbernicu 4 sú paralelné připojené generátory dráhy 6, 7, 8, 9 tak, že ich jednotlivé výstupy označené 01, 02, 03, 04, 05 sú adresne přivedené na jednotlivé vstupy sumačných členov 10 pre prvú, druhů až piatu os pohybu. Výstup sumačného člena 10 je spojený iso vstupom vyrovnávajúcej památe 11 a jej výstup je přivedený na vstup regulačného člena 5, ktorého výstup je připojený na vstup servopohonu 12.The control-block 1 is connected with its inputs and outputs to the memory block 2, the manual control unit 3, the correction element 14, to which the sensor 13 and the iso control bus 4 are connected. On the common bus 4, track generators 6 are connected in parallel. 7, 8, 9 such that their individual outputs designated 01, 02, 03, 04, 05 are addressed individually to the individual inputs of the summation members 10 for the first, second to fifth axes of movement. The output of the summation member 10 is connected to the iso input of buffer memory 11 and its output is applied to the input of the control member 5, the output of which is connected to the input of the actuator 12.

V ručnom režime, alebo počas programovania, je v činnosti len jeden generátor dráhy — naipr. 6 a .ostatně 7, 8, 9 sú zablokované riadiacimi signálmi z kontrolno-riadiaceho bloku 1. Stlačením příslušného tlačidla požaduj úceho pohyb na jednotke ručného riadenia 3 sa signál o požiadavke z jednotky ručného riademia 3 dostane do komtrolno-riadiaceho bloku 1, ktorý po úpravě signálu podává žiadosť o pohyb riadiacej zbernici 4 prvému generátoru dráhy 6, ktorý uvedie zvolenú os — alebo osi — do pohybu pričom stále sleduje absolútny prírastok polohy od začiatku pre každú os pohybu. Po dosiahnutí požadovaného bodu v priestore koncovým členom priemyselného robota stlačí sa tlačidlo pre zápis pohylbovej inštrukcie na jednotke ručného riademia 3 a tým sa údaje o polohe všetkých pohybových osí z generátora dráhy 6 prenášajú dátovou zbernicou cez komtrolno-riadiaci blok do památového bloku 2 spolu aj s dalšími potřebnými údajmi o rýchlosti, spósobe ukončenia pohybu a podobné — takto sa vytvoří jedna pohybová inštrukcia. Takýmto postupným spósobom sa naprogramujú všetky body v požadovanom cykle pohybov priemyselného robota.In manual mode or during programming, only one path generator is used - naipr. 6 and 7, 8, 9 are blocked by the control signals from control block 1. By pressing the appropriate movement requesting button on the hand control unit 3, the request signal from the hand control unit 3 reaches the control-control block 1, which For example, in order to modify the signal, it requests the motion of the control bus 4 to the first path generator 6, which moves the selected axis - or axes - while still monitoring the absolute position increment from the beginning for each axis of movement. After reaching the desired point in the space by the end member of the industrial robot, the button for writing the poylb instruction on the hand control unit 3 is pressed and thus the position data of all movement axes from the path generator 6 are transmitted via data control bus to the memory block 2 together with other necessary speed data, motion termination method, and the like - this creates one motion instruction. In this way, all the points in the desired industrial robot motion cycle are programmed.

Po stlačení tlačidla „START“ na jednotke ručného riadenia 3 sa požiadavka z jednotky ručného riadenia 3 dostává do kontrolno-riadiaceho bloku 1, ktorý zabezpečí čítanie naprogramovaných inštrukcií. Z bloku památe vyberie prvú inštrukciu a po dekódovaní odovzdáva ju prvému zvolenému generátoru dráhy 6, pričom súčasne odblokuje tento generátor. Generátor dráhy začne generovat signály pre rozběh príslušnej osi — (alebo příslušných osí) — a po dosiahnutí požadovanej maximálnej rýchlosti udržuje túto rýohlosť fconštantnú až ku vypočítanému bodu, kde začne brzdenie a po dobehu ukončí svoju činnost v naprogramovanom bode. V priebehu tejto činnosti prvého generátora dráhy 6 připravuje kontrOlino^riadiaci blok 1 ďalšie inštrukcie a odevzdá ich druhému generátoru dráhy 7, pričom tento generátor dráhy je zablokovaný riadiacim signálom. Potom kontrolno-riadiaci blok 1 prechádza do činnosti kontroly pohybového stavu prvého generátora dráhy 6. Sleduje začiatok brzdenia a stav úplného spracovania impulzov dráhy. Kontrolou okamiihov brzdenia prvého generátora dráhy 6 ia následným odblokováním druhého generátora dráhy 7 je umožněné plynule za sebou spájiať naprogramované úseky. Kontrolou úplného spracovania impulzov naprograimovanej dráhy je zabezpečené přesné polohovanie do naprogramovaného bodu.After pressing the "START" button on the manual control unit 3, the request from the manual control unit 3 reaches the control block 1, which ensures that the programmed instructions are read. It selects the first instruction from the memory block and, after decoding, transmits it to the first selected path generator 6, while unlocking the generator. The path generator starts to generate the signals for the respective axis (or axes) to start and, once the desired maximum speed is reached, keeps this speed constant constant up to the calculated point where braking starts and stops after the deceleration at the programmed point. During this operation of the first track generator 6, the control block 1 prepares further instructions and submits them to the second track generator 7, the track generator being blocked by the control signal. Thereafter, the control-block 1 enters the motion state monitoring operation of the first path generator 6. It monitors the start of the braking and the state of the complete processing of the path pulses. By controlling the braking moments of the first track generator 6 and then unlocking the second track generator 7, it is possible to continuously connect the programmed sections sequentially. By controlling the complete processing of the programmed path pulses, precise positioning to the programmed point is ensured.

Na obr. 2 je vyznačený priebeh vysielaných prírastkov dráh z dvoch generátorov dráh pre niektorú z osí, pričom jeden z nich je spúštaný v okamihu brzdenia druhého generátora. Sčítanie rýchlosti sa prevádza v sumaičnom člene 10 a výsledek sa ukládá do vyrovnávajúcej památe 11.In FIG. 2 shows the course of transmitted path increments from two path generators for one of the axes, one of which is triggered at the moment of braking of the other generator. The speed addition is performed in the summing member 10 and the result is stored in the buffer 11.

Keď sa vyžaduje modulovaný priebeh pohybu, kde na hlavný pohyb je nemodulovaný — superponovaný — konštantný malý kývavý pohyb, toto sa zabezpečí tak, že do prvého generátora, například 6, sa presúvajú údaje o dráhe a rýchlosti hlavného pohybu a na ďalšie dva generátory dráhy, například 7 a 8, sa striedavo privádzajú údaje o konštaintnom kývavom pohybe a to jedným aj druhým smerom od hlavného pohybu. Výsledok z týchto generátorov dráhy 6, 7 ia 8 ako algebraický súčet je spracovaný v sumačnom člene 10 a z něho dáta už ako údaje o zloženoím pohybe sa ukliadajú vo vyrovnávajúcej parná ti 11, odkial sa podlá požiadaviek regulačného člena 5 dostávajú na vykonanie požadovaného pohybu v servopohonoch 12.When a modulated motion pattern is required, where a non-modulated - superimposed - constant small rocking motion is required for the main motion, this is ensured by moving the path and speed data of the main motion and the other two path generators to the first generator, for example 6, for example 7 and 8, the data about the constant rocking movement are alternately fed in both directions from the main movement. The result of these path generators 6, 7 and 8 as an algebraic sum is processed in the summation member 10 and from it the data already as motion composition data are stored in the equalizing steam 11, from where they get to perform the required motion in the actuators. 12th

V případe, ak sa vyžaduje korekcia už vykonávanej dráhy podlá signálov senzora 13 pre adaptívny pohyb, potom signály zo senzora 13 sa dostávajú cez korekčný člen 14 do kontrolno-riadiaceho bloku 1, kde sa určí směr korekcie a rozhodne sa, ktoré z pohybových osí majú vzniklú korekciu vykonat. Z kontrolino-riadiaceho bloku 1 sa spracované údaje o smere, velkosti dráhy a rýchlosti presúvajú cez zbernicu 4 do niektorého volného generátora dráhy, například 9. Výstupné údaje z tohoto generátora dráhy 9 sa dostanú do sumačných členov 10 příslušných osí a cez vyrovnávajúcu pamáť 11 do servopohonov 12 na vykonanie požadovanej korekcie pohybov.If correction of an already performed path is required according to the signals of the sensor 13 for adaptive movement, then the signals from the sensor 13 pass through the correction member 14 to the control-block 1, where the correction direction is determined and which of the movement axes to make the correction. From the control block 1, the processed direction, path size and speed data are transferred via the bus 4 to a free path generator, for example 9. The output data from this path generator 9 reaches the summation members 10 of the respective axes and via buffer 11 into actuators 12 to perform the desired movement correction.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Control system for compound movements of industrial robots and manipulators, characterized in that the optional controllers (6, 7, 8, 9) are connected to the common bus (4) by means of their control block (1) so that their outputs (01 to 05) are addressed to a summation member (10) of the first to fifth movement axes, and the output of the summation member (10) is coupled to an input of the buffer memory (11), the output of which is connected to the input of the actuator (5).

2. A control system according to claim 1, characterized in that a sensor (13) is connected to the input of the control-block (1).