DE102010004477A1 - Development environment for designing a robot application, comprises model for robot application, control interface model, data link provided between the application model and the control interface model, and display/visualization unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entwicklungsumgebung und ein Verfahren zur Planung einer Roboterapplikation auf Basis eines Modells der Roboterapplikation.The present invention relates to a development environment and a method for planning a robot application based on a model of the robot application.
Beispielsweise aus der
Auf der anderen Seite werden Kontrollschnittstellen, beispielsweise Oberflächen von Bedienhandgeräten, mit denen die Applikation bedient wird, bisher separat durch Programmieren in einer entsprechenden, spezialisierten Programmiersprache generiert. Zum Beispiel schlägt die
Diese Separation erschwert die Planung der Roboterapplikation einschließlich der Kontrollschnittstelle.This separation complicates the planning of the robot application including the control interface.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine bessere Planung einer Roboterapplikation zu ermöglichen.The object of the present invention is therefore to enable a better planning of a robot application.
Diese Aufgabe wird durch eine Entwicklungsumgebung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 9 stellt ein Verfahren, Anspruch 11 ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens in einer erfindungsgemäßen Entwicklungsumgebung unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a development environment having the features of claim 1. Claim 9 provides a method,
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Modell einer Kontrollschnittstelle einer Roboterapplikation in eine Entwicklungsumgebung zur Planung der Roboterapplikation auf Basis eines Modells der Roboterapplikation zu integrieren.According to the invention, it is proposed to integrate a model of a control interface of a robot application into a development environment for planning the robot application on the basis of a model of the robot application.
Vorteilhaft ermöglicht dies beispielsweise eine Visualisierung und/oder Simulation der Kontrollschnittstelle beim Planen der Roboterapplikation.This advantageously makes it possible, for example, to visualize and / or simulate the control interface when planning the robot application.
Eine Entwicklungsumgebung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann Hardware, insbesondere Ein- und/oder Ausgabeeinrichtungen wie Tastatur, Maus, Joystick, Touchscreen, Bildschirm, Virtual Reality(VR)-Umgebung, Rechen- und/oder Speichereinrichtungen, und/oder Software, insbesondere ein oder mehrerer Programme bzw. Programmmodule, insbesondere Editoren, vorzugsweise zwei- oder dreidimensionale Editoren, umfassen.A development environment in the sense of the present invention may be hardware, in particular input and / or output devices such as keyboard, mouse, joystick, touch screen, screen, virtual reality (VR) environment, computing and / or storage devices, and / or software, in particular or multiple programs or program modules, in particular editors, preferably two- or three-dimensional editors.
Insbesondere ein oder mehrere Roboter, Robotersteuerungen, Werkzeuge, Werkstücke und/oder Anlagenkomponenten einer Automatisierungsanlage bzw. -zelle, beispielsweise Transporteinrichtungen wie Förderer, Portale und dergleichen, und/oder ein oder mehrere Prozesse, beispielsweise automatisierte Schweiß-, Klebe-, Lackier-, spanende, umformende, Montage- oder andere Prozesse können eine Roboterapplikation im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden.In particular, one or more robots, robot controls, tools, workpieces and / or installation components of an automation system or cell, for example transport devices such as conveyors, portals and the like, and / or one or more processes, for example automated welding, adhesive, painting, Machining, forming, assembly or other processes may form a robotic application within the meaning of the present invention.
Entsprechend kann ein Modell einer Roboterapplikation zum Beispiel ein oder mehrere Robotermodelle, beispielsweise kinematische oder dynamische Mehrkörpermodelle, Steuerungsmodelle, beispielsweise Reglerstrukturen wie etwa im de facto Industriestandard MatLab-SimuLink, Werkzeugmodelle, beispielweise Abmessungen und Prozessgrößen wie Arbeitsmittelabgabe, Werkstückmodell, zum Beispiel geometrische Dimensionen, Werkstoff- und Trägheitsparameter, Anlagenmodelle, insbesondere die räumliche Anordnung von Anlagekomponenten zueinander und/oder zu einem Werkstück, und/oder Prozessmodelle, insbesondere Zeitverläufe, Zustände, Zustandsübergänge, Aktionen, Bearbeitungspunkte und dergleichen umfassen.Correspondingly, a model of a robot application may, for example, include one or more robot models, for example kinematic or dynamic multibody models, control models, for example controller structures such as the de facto industry standard MatLab-SimuLink, tool models, for example dimensions and process variables such as tool dispensing, workpiece model, for example geometric dimensions, material and inertia parameters, system models, in particular the spatial arrangement of system components to one another and / or to a workpiece, and / or process models, in particular time profiles, states, state transitions, actions, processing points and the like.
Eine Planung einer Roboterapplikation auf Basis eines Modells mittels der Entwicklungsumgebung kann insbesondere die Auswahl und Anordnung von Anlagekomponenten wie Robotern und Werkzeugen relativ zueinander, zu einer Umgebung und/oder einem Werkstück, die Vorgabe von Aktionen der Anlage, insbesondere die Generierung und/oder Modifikation von Prozessabläufen, Werkzeug- und/oder Roboterbahnen, die Optimierung solcher Bahnen und/oder die Generierung von Arbeitsanweisungen, insbesondere Programmen, für Steuerungen der Anlage umfassen.A planning of a robot application based on a model by means of the development environment can in particular the selection and arrangement of system components such as robots and tools relative to each other, to an environment and / or a workpiece, the specification of actions of the system, in particular the generation and / or modification of Process sequences, tool and / or robot tracks, the optimization of such tracks and / or the generation of work instructions, in particular programs, for controls of the system.
Ein Kontrollieren einer Roboterapplikation kann beispielsweise deren Bedienung, insbesondere ein Starten und/oder Stoppen, ihre Überwachung und/oder ihre Modifikation, beispielsweise das Ändern von Applikationsparametern wie etwa das Hinzufügen, Entfernen oder Verändern von von einem Roboter anzufahrenden Soll-Posen umfassen.Controlling a robot application can include, for example, its operation, in particular starting and / or stopping, its monitoring and / or its modification, for example the changing of application parameters, such as the addition, removal or modification of target poses to be approached by a robot.
Eine Kontrollschnittstelle kann ein, vorzugsweise mobiles, insbesondere portables, Bediengerät wie beispielsweise ein Bedienhandgerät bzw. ein Kontroll-Panel, ein Notebook oder ein PDA („Personal Digital Assistent”), mit Ein- und/oder Ausgabemöglichkeiten wie Tasten, Schaltern, Joystick, Touchscreen, Bildschirm oder Warnlampen umfassen. Insbesondere können eine oder mehrere Bedienoberflächen, etwa die Anzeigen bzw. Ansichten eines Bildschirms, insbesondere Touchscreens, eine bzw. mehrere Kontrollschnittstellen im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden.A control interface may be a, preferably mobile, in particular portable, operating device such as a control panel or a control panel, a notebook or a PDA ("Personal Digital Assistant"), with input and / or output options such as buttons, switches, joystick, Include touch screen, screen or warning lights. In particular, one or more user interfaces, such as the displays or views a screen, in particular touch screens, one or more control interfaces in the context of the present invention.
Dementsprechend kann insbesondere eine Abbildung oder mathematische, physikalisch oder informationstechnologische Beschreibung einer Kontrollschnittstelle, die eine Visualisierung und/oder Simulation der Kontrollschnittstelle ermöglicht, ein Modell der Kontrollschnittstelle bilden.Accordingly, in particular, a mapping or mathematical, physical or information-technological description of a control interface which enables a visualization and / or simulation of the control interface can form a model of the control interface.
Dieses ist erfindungsgemäß mit dem Modell der Roboterapplikation verknüpft, so dass parallel die Kontrollschnittstelle auf Basis des Schnittstellenmodells und die Roboterapplikation auf Basis des Applikationsmodells beispielsweise generiert, modifiziert, visualisiert und/oder simuliert werden können. Vorzugsweise kann das Schnittstellenmodell dabei automatisch auf Basis des Applikationsmodells generiert, modifiziert, visualisiert bzw. simuliert werden. Wird beispielsweise dem Applikationsmodell ein Modell eines weiteren Roboters oder Prozesses, beispielsweise Bahnabschnittes, hinzugefügt, können automatisch entsprechende Ein- und/oder Ausgabemöglichkeiten für diesen Roboter bzw. Prozess dem Modell der Kontrollschnittstelle hinzugefügt werden.This is according to the invention linked to the model of the robot application, so that in parallel the control interface based on the interface model and the robot application based on the application model, for example, can be generated, modified, visualized and / or simulated. Preferably, the interface model can be automatically generated, modified, visualized or simulated on the basis of the application model. If, for example, a model of another robot or process, for example a path segment, is added to the application model, corresponding input and / or output options for this robot or process can be automatically added to the model of the control interface.
Der Entwickler hat somit in einer bevorzugten Ausführung parallel, beispielsweise in Form neben- und/oder übereinander angeordneter oder wahlweise angezeigter Bildschirmfenster, eine Visualisierung der Roboterapplikation, zum Beispiel der Roboter einer Anlage, und der Kontrollschnittstelle, beispielsweise einer Bedienoberfläche eines Bedienhandgerätes, und kann so Auswirkungen von Eingaben durch das Bedienhandgerät auf die Applikation, beispielsweise die Reaktion eines Roboters auf die Betätigung einer Taste, oder Auswirkungen von Aktionen der Applikation, beispielsweise dem Abfahren eines Bahnabschnittes durch einen Roboter, auf die Anzeige des Bedienhandgerätes, beispielsweise die Anzeige der aktuellen Position, von Prozessparametern oder dergleichen simulieren und so zum Beispiel erlernen oder prüfen und gegebenenfalls modifizieren.The developer thus has in a preferred embodiment in parallel, for example in the form of side and / or one above the other or optionally displayed screen window, a visualization of the robot application, for example the robot of a system, and the control interface, such as a user interface of a control unit, and so Effects of inputs by the hand-held device on the application, for example the reaction of a robot to the actuation of a button, or effects of actions of the application, for example the departure of a track section by a robot, on the display of the hand-held device, for example the display of the current position, of process parameters or the like, and so for example learn or examine and modify if necessary.
In einer bevorzugten Ausführung sind Daten des Applikationsmodells und des Schnittstellenmodells miteinander verknüpft. Hierzu können die Daten beispielsweise in einer gemeinsamen Datenbasis abgespeichert sein oder gegenseitig gespiegelt werden. Vorzugsweise werden Daten von dem Applikationsmodell auf Daten des Schnittstellenmodells abgebildet und/oder Daten von dem Schnittstellenmodell auf Daten des Applikationsmodells abgebildet. Beispielsweise können in der Entwicklungsumgebung auf Basis des Applikationsmodells von einem Roboter anzufahrende Posen, einzunehmende Zustände und/oder Aktionen, beispielsweise Werkzeug- oder Schaltaktionen, die in einer Ablaufsteuerung vorgegeben sind, auf entsprechende Symbole auf einer Bedienoberfläche abgebildet oder umgekehrt Eingabemöglichkeiten der Kontrollschnittstelle, etwa ein Nothalt-Schalter, auf entsprechende, gegebenenfalls zu erstellende, Aktionen der Applikation, etwa einen gesteuerten Stop oder sicheren Rückzug, abgebildet werden. In einer bevorzugten Ausführung werden eine einheitliche Datenstruktur für Applikations- und Schnittstellenmodell verwendet und/oder es sind entsprechende Schnittstellen zwischen Applikations- und Schnittstellenmodell vorgesehen.In a preferred embodiment, data of the application model and the interface model are linked together. For this purpose, the data can be stored, for example, in a common database or mutually mirrored. Preferably, data from the application model is mapped to data of the interface model and / or data from the interface model is mapped to data from the application model. For example, in the development environment based on the application model poses to be approached by a robot, states and / or actions to be taken, for example tool or switching actions, which are predefined in a sequence control, can be mapped onto corresponding symbols on a user interface or, conversely, input possibilities of the control interface, such as Emergency stop switch, on appropriate, possibly to be created, actions of the application, such as a controlled stop or safe withdrawal, are displayed. In a preferred embodiment, a uniform data structure for the application and interface model is used and / or corresponding interfaces between the application and interface model are provided.
Vorzugsweise sind das Applikationsmodell und/oder das Schnittstellenmodell veränderbar. Insbesondere kann die Entwicklungsumgebung hierzu einen oder mehrere entsprechende Editoren, insbesondere 2D- oder 3D-Editoren aufweisen, mit denen der Bediener, vorzugsweise graphikbasiert wie beispielsweise über eine GUI, „drag&drop”-, Anklick- und ähnliche Funktionalitäten ein Modell verändern, beispielsweise dem Applikationsmodell eine Applikationskomponente wie ein Robotermodell oder dem Schnittstellenmodell eine weitere Ein- oder Ausgabemöglichkeit wie zum Beispiel die Anzeige von Zusatzinformationen oder Dialogseiten hinzufügen kann.Preferably, the application model and / or the interface model are changeable. In particular, the development environment for this purpose may have one or more corresponding editors, in particular 2D or 3D editors, with which the operator, preferably graphic-based such as a GUI, "drag & drop", click and similar functionalities change a model, such as the application model an application component such as a robot model or the interface model can add a further input or output possibility such as the display of additional information or dialog pages.
In einer bevorzugten Ausführung weist eine Entwicklungsumgebung eine, insbesondere echtzeitfähige, Schnittstelle zur Kommunikation mit der realen Roboterapplikation und/oder Kontrollschnittstelle auf. Dies ermöglicht einerseits Hardware in the Loop-Simulationen und andererseits die Synchronisation des Applikations- und/oder Schnittstellenmodells, insbesondere deren Anzeige, mit der realen Roboterapplikation bzw. deren Kontrollschnittstelle. Vorzugsweise kann auf diese Weise auch eine reale Kontrollschnittstelle auf Basis des Schnittstellenmodells, bevorzugt automatisch, konfiguriert, beispielsweise ihre Anzeige entsprechend dem Schnittstellenmodell ausgebildet werden.In a preferred embodiment, a development environment has a, in particular real-time capable, interface for communication with the real robot application and / or control interface. On the one hand, this enables hardware in the loop simulations and, on the other hand, the synchronization of the application and / or interface model, in particular its display, with the real robot application or its control interface. Preferably, in this way, a real control interface based on the interface model, preferably automatically configured, for example, their display are formed according to the interface model.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige:Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized, the only:
Man erkennt in der oberen Bildhälfte eine Visualisierung eines Modells
Das Modell der Applikation wurde zuvor mittels einer graphischen Benutzerschnittstelle generiert (nicht dargestellt), indem zunächst das Modell
Zur Kontrolle, insbesondere zur Bedienung und/oder Überwachung der Roboterapplikation weist diese ein tragbares Kontroll-Panel mit Touchscreen auf.For controlling, in particular for operation and / or monitoring of the robot application, this has a portable control panel with touch screen.
Erfindungsgemäß wird ein Modell
Daten des Schnittstellenmodells
Der Bediener kann die Modelle
Neben der Visualisierung kann in der Entwicklungsumgebung die Roboterapplikation und die Kontrollschnittstelle auf Basis des jeweiligen Modells
Simuliert der Bediener, beispielsweise mittels Maus (nicht dargestellt) in dem in
Anschließend oder auch parallel kann die reale Schnittstelle automatisch auf Basis des Schnittstellenmodells konfiguriert werden, indem beispielsweise entsprechender Programmcode für ein Bedienhandgerät erstellt, compiliert und auf das Bedienhandgerät übertragen wird, so dass das reale Bedienhandgerät entsprechend dem Schnittstellenmodell
Auf diese Weise kann einerseits ein Bediener eine applikationsspezifische Kontrollschnittstelle einfach generieren und modifizieren sowie die Applikation und die Kontrollschnittstelle vorab simulieren und so prüfen. Auf der anderen Seite erlaubt die erfindungsgemäße Entwicklungsumgebung auch ein Training des Bedieners, der die Handhabung der Kontrollschnittstelle auf Basis ihres Modells
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Applikationsmodellapplication model
- 1111
- Robotermodell (Applikationskomponentenmodell)Robot Model (Application Component Model)
- 1212
- Werkzeugtischmodell (Applikationskomponentenmodell)Tool table model (application component model)
- 1313
- Werkstückmodell (Applikationskomponentenmodell)Workpiece model (application component model)
- 14-1, 14-1614-1, 14-16
- Klebepunktgluepoint
- 2020
- SchnittstellenmodellInterface model
- 21, 23 21, 23
- Anzeige-Element „Home-Position”Display element "Home position"
- 2222
- Anzeige-Element „Klebebahn”Display element "Adhesive web"
- 2424
- Anzeige-Element „Werkzeugkonfiguration”Display element "Tool configuration"
- 2525
- Anzeige-Element „Nothalt”Display element "Emergency stop"
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1136192 A2 [0003] EP 1136192 A2 [0003]
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Owner name: KUKA ROBOTER GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KUKA ROBOTER GMBH, 86165 AUGSBURG, DE |
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