DE112009002552T5

DE112009002552T5 - Roboter-Programierhandgeräteeinheit

Info

Publication number: DE112009002552T5
Application number: DE112009002552T
Authority: DE
Inventors: Anders O. Ekelund; Steve Murphy
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2012-10-11
Also published as: WO2010045968A1; WO2010046374A1; US20110190938A1; US9535416B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Roboter-Programmierhandgeräteeinheit (2), die mit einer programmierbaren Robotersteuereinrichtung (1) gekoppelt ist, wobei die Programmiereinheit einen graphischen Bildschirm (6) sowie ein natives Benutzerschnittstellenprogramm (9) umfasst, das eine graphische Benutzerschnittstelle kreiert und die Benutzerschnittstelle auf dem graphischen Bildschirm anzeigt. Das Roboter-Programmiergerät weist weiterhin eine Verarbeitungskomponente (10) auf, die im Stande ist, eine Anwendung einschließlich von einem oder mehreren animierten graphischen Objekten, Instruktionen für die Anzeige der animierten Objekte auf dem graphischen Bildschirm, Informationen hinsichtlich des Verhaltens der animierten graphischen Objekte, und Instruktionen hinsichtlich dessen, wie der Benutzer mit den animierten graphischen Objekten interagieren kann, zu empfangen, und die Verarbeitungskomponente dazu ausgelegt ist, die animierten graphischen Objekte auf dem Bildschirm anzuzeigen und einen Sandkasten aufzubauen, der einen Isolationsmechanismus für den sicheren Betrieb der Anwendung bereit stellt, ohne dass die Abarbeitung von normalen Betriebsabläufen des Programmiergeräts gestört wird, und wobei das Benutzerschnittstellenprogramm dazu programmiert ist, die Verarbeitungskomponente direkt zu hosten und ihr das Laden und die Anzeige der Anwendung zu befehlen, die die animierten graphischen Objekte enthält.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Robotersystem, das eine programmierbare Robotersteuereinrichtung und ein Programmierhandgerät („teach pendant”) aufweist, das in Kommunikation mit der Robotersteuereinrichtung steht, und noch genauer gesagt auf ein Programmierhandgerät für einen Roboter, das in Kommunikation mit einer Robotersteuereinrichtung steht.
STAND DER TECHNIK
Ein Industrieroboter ist programmiert, eine Arbeit entlang eines Arbeits- bzw. Betriebspfads auszuführen. Um dem Roboter den Pfad einzuprogrammieren, wird der Roboter zu Positionen entlang des gewünschten Betriebspfads manipuliert bzw. gebracht. Diese Positionen werden als Instruktionen in einem Speicher in der Robotersteuereinrichtung gespeichert. Während des Betriebs des Roboters werden die Programminstruktionen ausgeführt, wodurch der Roboter dazu gebracht wird, in der gewünschten Weise zu arbeiten.
Wenn der Roboter in einem manuellen Betrieb bzw. Modus betätigt wird, wird der Roboter mit Hilfe einer tragbaren Betreiber- bzw. Benutzersteuereinrichtung gesteuert, die im Allgemeinen als eine Programmierhandgeräteeinheit (TPU = Teach Pendant Unit) bezeichnet wird und im Folgenden hier als Programmierhandgerät bezeichnet ist. Das Programmierhandgerät weist einen graphischen Bildschirm, eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU, ein Betriebssystem (OS = Operating System), das auf der zentralen Verarbeitungseinheit CPU läuft, und ein Benutzerschnittstellenprogramm auf, das auf dem Betriebssystem OS und der zentralen Verarbeitungseinheit CPU läuft. Das Benutzerschnittstellenprogramm ist dazu ausgelegt, eine graphische Benutzerschnittstelle zu erzeugen und die Benutzerschnittstelle auf dem graphischen Bildschirm anzuzeigen. Das Benutzerschnittstellenprogramm ist speziell so entworfen, dass es zusätzliche Komponenten, wie etwa einen Web-Browser bereitstellen kann.
Ein Betreiber des Roboters benutzt ein Programmierhandgerät zum manuellen Steuern des Roboters, um beispielsweise den Roboter so zu programmieren, dass er einem Betriebs- bzw. Arbeitspfad folgt. Das Programmierhandgerät kann auch dazu benutzt werden, ein Roboterprogramm zu überwachen, gewisse Variable in dem Programm zu ändern, Prozessparameter einzugeben, und das Programm zu starten, anzuhalten und zu editieren. Ein Programmierhandgerät weist normalerweise eine Betreiber- bzw. Benutzersteuereinrichtung, beispielsweise einen Joystick, eine Kugel, einen Satz von Tasten oder eine beliebige Kombination hiervon, eine visuelle Anzeigeeinheit und eine Sicherheitsausstattung einschließlich einer Aktivierungseinrichtung und eines Notfall-Abschaltknopfes auf. Eine breite Vielzahl von Daten wird auf der Programmierhandgeräteeinheit angezeigt, um notwendige und wichtige Informationen für den Betreiber bereitzustellen. Die Benutzerinteraktion mit dem Programmierhandgerät hat sich über die Jahre hinweg vielfach als Reaktion auf erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Präsentation von Informationen geändert. Beispielsweise ist ein Bedürfnis hinsichtlich der Präsentation einer Vielzahl von Informationen in einer Ansicht vorhanden. Wenn der Roboter in einem automatischen Betrieb bzw. Modus arbeitet, gibt es auch einen Bedarf hinsichtlich einer kontinuierlichen Anzeige des Status und von Informationen für den Betreiber, sowie einen Bedarf seitens des Betreibers zur Abstimmung und Justierung des Betriebs des Roboters. Eine Robotersteuereinrichtung ist allerdings mit den Aufgaben der Bewegung von physikalischen Ausstattungskomponenten und des Handhabens von Eingaben/Ausgaben betraut. Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung nicht notwendigerweise die CPU-Leistung zur Aufrechterhaltung einer auf hohem Pegel stattfindenden Interaktion mit dem Programmierhandgerät zur Verfügung hat, während sich der Roboter bewegt.
In der US 6,560,513 ist eine Programmierhandgeräteeinheit offenbart, die einen Web-Browser enthält. Der Web-Browser läuft auf dem Programmierhandgerät. Der Web-Browser empfängt Bilder, Daten und Informationen hinsichtlich dessen, wie diese Daten und Bilder auf dem Bildschirm zu präsentieren sind, von der Robotersteuereinrichtung.
Ein Nachteil hinsichtlich des Web-Browsers besteht darin, dass die Bilder und Daten, die auf dem Bildschirm dargestellt werden, statisch sind, wobei dies für die Gestaltung der Protokolle fundamental ist, die von Web-Browsern zur Erlangung von Seiten benutzt werden. Web-Browser sind dazu ausgewählt, Dokumente zu präsentieren, und sind nicht dazu entworfen, interaktive Anwendungen darzustellen. Ein erheblicher Umfang von zusätzlichen Arbeiten ist notwendig, um eine Seite in einem Web-Browser dynamisch auf Grund von Änderungen in der Steuereinrichtung zu aktualisieren. Es ist schwierig, mit dem interaktiven Modell in einer Web-Seite zu arbeiten, und es wird großer Entwicklungsaufwand eingesetzt, um die reiche Benutzerinteraktion bereitzustellen, die bei konventionell kodierten Schnittstellen gefunden werden kann. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, mehrere Scripts in dem Web-Browser laufen zu lassen, wie etwa in dem „Asynchronous JavaScript and XML (AJAX)-Modell. Das Problem bei dieser Lösung besteht darin, dass Scripts bzw. Script-Dateien bzw. Anweisungsdateien Serverkommunikationen und Antworten erfordern und dass der Server in dem Fall eines Roboter-Programmierhandgeräts die Robotersteuereinrichtung ist, die Echtzeit-Tasks bzw. -Aufgaben bezüglich der Bewegung des Roboters hat. Eine weitere bekannte Lösung für diese Probleme der Interaktivität und der Kommunikationen zwischen Client und Server besteht darin, eine zusätzliche Komponente in dem Web-Browser als Host bzw. Wirt unterzubringen, die einen höheren Level der Interaktivität wie etwa eine ActiveX-Steuerung bereitstellen kann. Das Problem hierbei besteht darin, dass es nicht erwünscht ist, eine eigene bzw. eigenständige AktiveX-Steuerung für jede Benutzerschnittstelle und jeden Dialog zu bilden, und dass diese dennoch weiterhin innerhalb eines Web-Browsers untergebracht („hosted”) sind. Das Bedürfnis besteht darin, eine Steuerung zu haben, die leicht bedarfsgerecht angepasst werden kann und die gleichwohl eine reichhaltigere Benutzererfahrung als eine einfache Web-Seite bietet.
Während ein Web-Browser dazu benutzt werden kann, eine zusätzliche Komponente wie etwa eine ActiveX-Komponente als Wirt anzubieten („host”), treten zusätzliche Kosten hinsichtlich des Overheads bzw. der zusätzlichen Anforderungen hinsichtlich Benutzung der Speicher und der zentralen Verarbeitungseinheit auf. Ein Roboter-Programmierhandgerät ist eine begrenzte Einrichtung mit beschränktem Speicher und begrenzter Verarbeitungsleistung. Manche Programmierhandgeräte können in Umgebungen mit leicht entflammbaren Gasen, wie etwa in Farb- bzw. Lackierkammern eingesetzt werden, in denen der Speicher und die zentrale Verarbeitungseinheit beschränkt werden müssen, um das Explosionsrisiko zu verringern. Folglich ist ein Web-Browser nicht effizient. Der Web-Browser an sich weist keinen einfachen und effizienten Mechanismus zum Laufenlassen einer Anwendung einschließlich von animierten Bildern auf, die eine Interaktion mit dem Benutzer ermöglicht.
Zusätzlich werden Roboter und ihre Programmiergeräte oder Programmierhandgeräte in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt, bei denen ein Bedarf hinsichtlich einer Anpassung der Benutzerschnittstelle und der Interaktionen mit dem Benutzer an die Kundenwünsche besteht. Dies bedeutet, dass die Hersteller des Programmierhandgeräts nicht die Benutzer sind, die die kundenspezifische Anpassung vornehmen. Folglich besteht ein Bedarf dahingehend, im Stande zu sein, reiche bzw. reichhaltige Endbenutzeranwendungen in das Programmierhandgerät laden zu können. Zu diesem Bedarf tritt die Anforderung hinsichtlich Stabilität und Sicherheit hinzu. Eine zusätzliche Anwendung, die in das Programmierhandgerät geladen wird, darf nicht im Stande sein, das gesamte Programmierhandgerät zum Absturz zu bringen. Es kann auch erforderlich sein, dass die Anwendung in einer beschränkten Umgebung laufen soll, bei der sie keine Auswirkungen auf den restlichen Teil des Programmierhandgeräts, andere Anwendungen und einen angeschlossenen Roboter oder andere Einrichtungen ohne geeignete Überprüfungen und eine geeignete Steuerung ausüben kann.
ZIELSETZUNGEN UND KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend erläuterten Bedürfnisse hinsichtlich der Bereitstellung einer guten Benutzerinteraktion mit einer Präsentation von Bildern und von Daten mit der notwendigen Sicherheit unter Berücksichtigung der Restriktionen hinsichtlich des beschränkten Speichers und der beschränkten CPU-Leistung eines Roboter-Programmierhandgeräts zu adressieren.
Diese Zielsetzung wird durch eine Programmierhandgeräteeinrichtung erreicht, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist.
Ein solches Programmierhandgerät umfasst: einen graphischen Bildschirm, ein natives Benutzerschnittstellenprogramm, das zur Erzeugung einer graphischen Benutzerschnittstelle und zum Anzeigen der Benutzerschnittstelle auf dem graphischen Bildschirm konfiguriert ist, und eine Verarbeitungskomponente, die im Stande ist, eine Anwendung zu empfangen, die ein oder mehrere animierte graphische Objekte, Instruktionen zum Anzeigen der animierten Objekte auf dem graphischen Bildschirm, Informationen hinsichtlich des Verhaltens der animierten graphischen Objekte, und Instruktionen hinsichtlich dessen, wie der Benutzter mit den animierten graphischen Objekten interagieren kann, enthält. Die Verarbeitungskomponente ist dazu konfiguriert, die animierten graphischen Objekte auf dem Bildschirm anzuzeigen und einen Sandkasten bzw. Schutzkasten (”sandbox”) aufzubauen, der einen Isolationsmechanismus zum sicheren Laufenlassen der Anwendung bereitstellt, ohne dass die Abarbeitung von normalen Operationen des Programmierhandgeräts gestört wird, und wobei das Benutzerschnittstellenprogramm dazu konfiguriert ist, die Verarbeitungskomponenten zu hosten bzw. als Wirt anzubieten und der Verarbeitungskomponente zu befehlen, die Anwendung, die die animierten graphischen Objekte enthält, zu laden und anzuzeigen.
Das native Benutzerschnittstellenprogramm ist das Basisprogramm, das mit dem Programmierhandgerät zum Laufenlassen bzw. Betreiben des Roboters und der Programmierung bereitgestellt wird.
Das native Benutzerschnittstellenprogramm ist nicht ein Web-Browser, sondern die normale Benutzerschnittstelle, die zusammen mit dem Roboter-Programmierhandgerät geliefert bzw. bereitgestellt wird. Die Hinzufügung der Verarbeitungskomponente ermöglicht es, ein oder mehrere animierte graphische Objekte anzuzeigen.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist die Verarbeitungskomponente, die in dem nativen Benutzerschnittstellenprogramm gehostet bzw. untergebracht ist, mit der Fähigkeit versehen, nicht nur Daten und Informationen hinsichtlich der Art der Anzeige der Daten, sondern auch animierte graphische Objekte und Informationen hinsichtlich des Verhaltens der animierten graphischen Objekte auf dem Bildschirm, beispielsweise eines Benutzer-Interaktions-Verhaltens, zu empfangen. Die Verarbeitungskomponente ist beispielsweise „Silverlight” oder „Flash”. Die Erfindung erlaubt es, animierte graphische Objekte auf dem Bildschirm des Programmierhandgeräts anzuzeigen, und ermöglicht es einem Benutzer, mit den angezeigten graphischen Objekten zu interagieren, ohne dass eine übermäßige oder zusätzliche Kommunikation mit der Robotersteuereinrichtung erfolgt, und ohne dass eine zusätzliche Beanspruchung der Robotersteuereinrichtung vorhanden ist und ohne dass ein Web-Browser benutzt wird. Da das native Benutzerschnittstellenprogramm programmiert ist, die Verarbeitungskomponente direkt zu hosten bzw. auszuführen, wird kein Web-Browser benötigt.
Wenn die graphischen Objekte in das Programmierhandgerät geladen werden, ist es wichtig, dass die grundlegende Funktionalität des Programmierhandgeräts nicht beeinträchtigt wird, wenn sich das geladene Objekt und das Objektverhalten fehlerhaft verhalten. In Übereinstimmung mit der Erfindung ist die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert, einen Sandkasten bzw. einen Schutzbereich aufzubauen, der einen Isolationsmechanismus zum sicheren Laufenlassen bzw. Betreiben der Anwendung bereitstellt, ohne dass die Abarbeitung der normalen Operationen des Programmierhandgeräts gestört werden. Die Verarbeitungskomponente implementiert die Sicherheitsgrenze, an der die Anwendung isoliert ist, und kann lediglich unter gesteuerten Umständen kommunizieren. Vorzugsweise ist die Verarbeitungskomponente im Stande, eine Mehrzahl von Anwendungen zu empfangen, und es ist die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert, einen Sandkasten bzw. eine Schutzzone jeweils für eine Anwendung zu errichten. Ein Sandkasten ist ein kommerziell erhältlicher Sicherheitsmechanismus zum sicheren Laufenlassen bzw. Abarbeitung von Programmen. Aufgrund des Sandkastens ist es nicht möglich, dass geladene graphische Objekte abstürzen oder das normale Verhalten des Programmierhandgeräts in anderer Weise beschädigen. „Sandboxing” bzw. das Aufbauen eines Sandkastens („Sandbox”) bedeutet das Isolieren einer Anwendung und schließt Beschränkungen hinsichtlich dessen ein, was die Anwendung in ihrer Umgebung tun kann. Typischerweise bedeutet dies, dass Beschränkungen hinsichtlich der Anwendung (Applikation) auferlegt sind, wenn eine Kommunikation mit dem Host bzw. Wirt des Programmierhandgeräts stattfindet, wenn auf einen lokalen Speicher an dem Programmierhandgerät zugegriffen wird, und wenn mit der Robotersteuereinrichtung oder einem anderen Computer über ein Kommunikationsnetzwerk kommuniziert wird.
Graphische Objekte sind logisch definierte Merkmale bzw. Objekte, die auf dem graphischen Bildschirm anzuzeigen sind. Ein graphisches Objekt kann ein einziges Bildelement (Pixel), oder ein Bild, ein Buchstabe, eine Gruppe von Buchstaben, oder Zeichnungen wie etwa Quadrate, Kreise usw. sein. Das graphische Objekt kann eine Taste, ein Messanzeiger bzw. eine Messuhr, ein Schieber usw. sein. Eine Mehrzahl von graphischen Objekten kann als eine Einheit behandelt werden. Typische Methoden für die Beschreibung dieser Objekte sind XAML oder BAML. Die graphischen Objekte und Instruktionen hinsichtlich der Handhabung der Interaktion mit diesen Objekten sind in der Anwendung enthalten und werden in das Programmierhandgerät geladen, wenn die Anwendung geladen wird. Graphische Objekte können viele kleine Bilder sein, die zusammenarbeiten, beispielsweise können ein Motor und seine Komponententeile durch viele kleine Bilder repräsentiert sein, die „explodieren”, wenn sie gedrückt werden, um die Sequenz zu animieren, dahingehend, dass sie während der Dienstleistung bzw. Wartung entfernt werden.
Wenn die Robotersteuerung die Bewegung des Roboters handhabt bzw. steuert, muss eine extensive Kommunikation zwischen dem Programmierhandgerät und der Robotersteuerung zur Bewegung eines graphischen Objekts und Interaktionen mit dem Benutzer vermieden werden. Um den Verkehr bzw. Informationsfluss zwischen der Programmierhandgeräteeinheit und der Robotersteuereinrichtung zu verringern, werden die graphischen Objekte gemäß der vorliegenden Erfindung autonom gemacht, indem sie in der Verarbeitungskomponente laufen bzw. betrieben werden. Die Verhaltensweisen der graphischen Objekte sind im Hinblick darauf, was und wann Dinge im Hinblick auf Benutzereingaben angezeigt und animiert werden, vorab definiert. Die Autonomie bzw. Unabhängigkeit wird durch die Tatsache erzielt, dass jedes der graphischen Objekte Instruktionen dahingehend erhält, wie das Objekt angezeigt werden soll, Informationen hinsichtlich des Verhaltens des graphischen Objekts auf dem Bildschirm, und Informationen dahingehend enthält, wie der Benutzer mit dem graphischen Objekt interagieren kann, wobei diese Information in das Programmierhandgerät in der Anwendung geladen wird, und wobei diese Autonomie weiterhin durch die Tatsache erreicht wird, dass die Verarbeitungskomponente auf dem Prozessor des Programmierhandgeräts läuft.
Die Verarbeitungskomponente ist im Stande, die Applikation von der Robotersteuereinrichtung und/oder von einem externen Computer über ein Kommunikationsnetzwerk zu laden. Die Verarbeitungskomponente ist in geeigneter Weise im Stande, die Anwendung (Applikation) in einem komprimierten Format zu laden, und es stellt die Programmierhandgeräteeinrichtung die Fähigkeit zum Dekomprimieren der Anwendung bereit. Auf Grund des begrenzten Speichers der Programmierhandgeräteeinheit ist es vorteilhaft, die Anwendungen und graphischen Objekte bei bzw. in der Robotersteuereinrichtung oder anderen Computern zu speichern, die Speicherplatz für Anwendungen bereitstellen, jedoch über ein Kommunikationsnetzwerk zur Verfügung stehen. Damit der Verkehr bzw. Informationsfluss zwischen der Programmierhandgeräteeinrichtung und der Robotersteuereinrichtung weiter verringert wird, werden Anwendungen einschließlich der graphischen Objekte, Beschreibungen und Codes vorzugsweise in einem komprimierten Archiv-Format wie etwa einem ZIP-Format gespeichert, und es wird die Anwendung zu dem Programmierhandgerät in dem komprimierten Format übertragen.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verarbeitungskomponente im Stande, weitere graphische Objekte von der Robotersteuereinrichtung oder von einem externen Computer als Reaktion auf eine Anforderung von der Anwendung zu laden. Die Vorteile bestehen darin, dass die Anwendung dynamische Daten laden kann, eine andere Anwendung auf Anforderung hin laden kann, und das Laden von Objekten und von Daten verzögern kann, um die Ansprechzeit zu verbessern und die unmittelbaren Speicheranforderungen zu verringern.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Verarbeitungskomponente eine Unterstützung für die Handhabung von Vektorgraphiken der Anwendung. Vektorgraphiken enthalten die Benutzung von geometrischen Primitiven bzw. Basisformeln wie etwa von Punkten, Linien und Kurven, die auf mathematischen Gleichungen basieren, um Bilder in der Computergraphik zu repräsentieren. Vektorgraphiken ermöglichen die Verarbeitung von graphischen Objekten auf dem Bildschirm in einer fundamental anderen Weise im Vergleich mit Bitmap-Graphiken, die in aktuellen Programmierhand-geräteeinheiten benutzt werden. Eine Vektorgraphik ermöglicht eine Skalierbarkeit, bei der alle Graphiken aufwärts und abwärts skaliert bzw. maßstabsverändert werden können, ohne dass graphische Objekte wie etwa Bilder und Icons in unterschiedlichen Pixeldarstellungen gespeichert werden müssen. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Effizienz der Kodierung und Repräsentation dar, bei der ein Objekt größenmäßig verändert und auf dem Bildschirm bewegt werden kann, ohne dass vorhergehender Kodierungsaufwand erforderlich ist. Eine graphische Ansicht des Roboters kann den vollen Bildschirm belegen, wenn dies benötigt ist, und kann dann auf ein kleines Fenster formatmäßig geändert werden, ohne dass die Notwendigkeit hinsichtlich unterschiedlicher Größendarstellung für alle die Graphiken bzw. graphischen Elemente in dem Bildschirm besteht.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert, eine Basis-Anwendung, die zur Anzeige eines Satzes von interaktiven graphischen Objekten, die wählbare Anwendungen auf dem graphischen Bildschirm repräsentieren, ausgelegt ist, anzuzeigen, zu laden und abzuarbeiten, sowie auf den Empfang einer Benutzerwahl hin die gewählte Anwendung von der Robotersteuereinrichtung zu laden. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht es dem Benutzer, eine Anwendung aus einem Menü von alternativen Anwendungen zu wählen, wobei die gewählte Anwendung beispielsweise von der Steuereinrichtung zu dem Programmierhandgerät geladen wird. Sobald eine Anwendung gewählt und in die Programmierhandgeräteeinheit geladen ist, kann die Anwendung allerdings in dem Programmierhandgerät gespeichert werden. Folglich ist es nicht notwendig, die Anwendung ein zweites Mal erneut zu laden, wenn sie gewählt wird, und es ist demgemäß der Verkehr bzw. Informationsfluss zwischen der Programmierhandgeräteeinheit und der Steuereinrichtung verringert.
Die Programmierhandgeräteeinheit weist ein Betriebssystem, das im Stande ist, Basis-Dienstleistungen bzw. Basis-Services für den graphischen Bildschirm bereitzustellen, Eingabeeinrichtungen, Hardware und ein Dateisystem der Programmierhandgeräteeinheit auf. In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert, die Ausführung der Basisanwendung auf den Start des Betriebssystems der Programmierhandgeräteeinheit hin automatisch zu starten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Beschreibung von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung und mit Bezug zu den beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Robotersystem, das eine Programmierhandgeräteeinheit in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
2 zeigt ein Beispiel einer Programmierhandgeräteeinheit, in der zwei Anwendungen geladen sind, wobei jede Anwendung durch einen isolierenden Sandkasten umschlossen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Industrierobotersystem, das eine programmierbare Robotersteuereinrichtung 1, eine Programmierhandgeräteeinheit bzw. Programmiereinheit 2, die in Kommunikation mit der Robotersteuereinrichtung steht, und eine bewegliche mechanische Einheit 3 aufweist, die auch als Roboter bezeichnet wird. Das Programmierhandgerät bzw. die Programmiereinrichtung ist entweder physikalisch mit der Steuereinrichtung verbunden (verdrahtet) oder ist mit der Steuereinrichtung logisch verbunden (drahtlos). Bei dem offenbarten Ausführungsbeispiel kommunizieren die Robotersteuereinrichtung und die Programmierhandgeräteeinheit über ein Kommunikationsnetzwerk 4. Das Programmierhandgerät 1 weist Eingabeeinrichtungen (nicht gezeigt) wie etwa Tasten und einen Joystick, eine Sicherheitsausstattung (nicht gezeigt) einschließlich einer Aktivierungseinrichtung und eines Notabschaltknopfs, und einen graphischen Bildschirm 5 auf. Der graphische Bildschirm kann beispielsweise ein berührungsempfindlicher Bildschirm („touch screen”) oder eine normale Farbanzeige sein. Eine Eingabe in das Programmierhandgerät und die Anwendung kann über die Tasten auf dem Programmierhandgerät oder über den berührungsempfindlichen Bildschirm erfolgen. Weitere Eingabemechanismen umfassen Mäuse, Rolltasten und Lichtstifte, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
Die Robotersteuereinrichtung 1 ist eine traditionelle bzw. herkömmliche Robotersteuereinrichtung, die Hardware und Software zum Ausführen von normalen Robotersteuereinrichtungsfunktionen wie etwa einer Datenverarbeitung, einer Pfadplanung und einer Kommunikation mit externen Einheiten enthält. Die Robotersteuereinrichtung umfasst weiterhin einen Datenspeicher 5 zum Speichern einer Mehrzahl von Anwendungen einschließlich von graphischen Objekten, Instruktionen zum Betreiben bzw. Bearbeiten von Graphiken und Informationen hinsichtlich dessen, wie ein Benutzer mit den graphischen Objekten interagieren kann. Die Instruktionen für die Ansteuerung bzw. zum Betreiben der Graphik enthalten Instruktionen für die Anzeige der Objekte auf einem graphischen Bildschirm, und Informationen bezüglich des Verhaltens der graphischen Objekte. Der Datenspeicher 5 weist eine Mehrzahl von Anwendungen einschließlich von graphischen Objekten auf, und kann weiterhin eine Mehrzahl von einzelnen graphischen Objekten enthalten.
Das Programmierhandgerät 1 besitzt die Fähigkeit zum Aussenden von Befehlen zu der Robotersteuereinrichtung, um den Roboter zur Bewegung zu veranlassen und die Ausführung bzw. Ansteuerung des Roboters zu beenden, und zwar in Form einer Einzelpunkt-Steuerung („single-point-of-control”). Das grundlegende Merkmal des Programmierhandgeräts besteht in der Fähigkeit, den Roboter über eine Bedienersteuereinrichtung wie etwa einen Joystick, physikalische Tasten oder virtuelle Tasten zu drücken bzw. zu bewegen. Das Programmierhandgerät 1 umfasst weiterhin einen Prozessor 7 wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) zum Betreiben der Programmierhandgeräteeinheit. Der Prozessor 7 ist mit dem graphischen Bildschirm 6 gekoppelt. Das Programmierhandgerät 1 weist weiterhin ein Betriebssystem 8, das im Stande ist, die Basis-Dienstleistungen bzw. grundlegenden Services für den graphischen Bildschirm 6 bereitzustellen, die Eingabeeinrichtungen sowie Hardware und ein Dateisystem der Programmierhandgeräteeinheit auf. Das Programmierhandgerät enthält ein natives bzw. eigenständiges Benutzerschnittstellenprogramm 9, das zur Erzeugung einer graphischen Benutzerschnittstelle und zur Anzeige der Benutzerschnittstelle auf dem graphischen Bildschirm konfiguriert ist. Das native Benutzerschnittstellenprogramm ist ein Programmmodul, das dazu konfiguriert ist, zu steuern, was auf dem graphischen Bildschirm angezeigt wird und wie es angezeigt wird. Das native bzw. eigenständige Benutzerschnittstellenprogramm 9 wird durch den Hersteller des Roboters bereit gestellt und ist in dem Programmierhandgerät bei der Auslieferung des Programmierhandgeräts enthalten.
Oberhalb des Betriebssystems bzw. auf diesem ist eine Verarbeitungskomponente 10 platziert, die im Stande ist, die Anwendungen von der Robotersteuereinrichtung herunterzuladen („download”). Das Benutzerschnittstellenprogramm 9 ist dazu konfiguriert, die Verarbeitungskomponente 10 zu hosten bzw. als Wirt zu enthalten und die Verarbeitungskomponente zu instruieren, Anwendungen, die ein oder mehrere animierte graphische Objekte enthalten, zu laden und anzuzeigen. Das Benutzerschnittstellenprogramm ist speziell so entworfen, dass es eine zusätzliche Verarbeitungskomponente wie etwa „Silverlight” oder „Flash” hosten bzw. als Wirt anbieten kann.
Die Verarbeitungskomponente 10 und das Benutzerschnittstellenprogramm 9 laufen auf dem Prozessor 7 des Programmierhandgeräts. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verarbeitungskomponente weiterhin im Stande, Anwendungen von einem externen Computer 12 über das Kommunikationsnetzwerk 4 zu laden. Der externe Computer weist einen Datenspeicher 14 zum Speichern einer Mehrzahl von Anwendungen einschließlich von graphischen Objekten, Instruktionen für die Ansteuerung von Graphiken und Informationen hinsichtlich dessen, wie ein Benutzer mit den graphischen Objekten interagieren kann, auf.
Vorzugsweise ist die Programmierhandgeräteeinheit mit Vektorgraphiken bzw. einer Vektor-Graphikkarte implementiert. Das Programmierhandgerät enthält beispielsweise Hardware, die im Stande ist, Vektorgraphiken anzuzeigen, und/oder die Verarbeitungskomponente umfasst eine Unterstützung bzw. Support zum Handhaben von Vektorgraphiken der Anwendung.
Mit dem Ausdruck des Betreibens bzw. Ansteuerns von Graphiken ist gemeint, dass dann, wenn die Instruktionen der Anwendung durch die Verarbeitungskomponente ausgeführt werden, die auf dem Programmierhandgerät läuft, ein oder mehrere graphische Objekte auf dem Bildschirm angezeigt werden, und dass das Objekt abhängig von den Instruktionen für die Benutzerinteraktion animiert oder geändert wird. Als Beispiel kann das graphische Objekt eine „Soft-Taste” bzw. eine virtuelle Taste sein, die auf einem Touch Screen bzw. berührungsempfindlichen Bildschirm angezeigt wird. Die Instruktionen für jenes Objekt sind so geschrieben, dass die Taste dann, wenn der Benutzer die Taste drückt bzw. betätigt, nach unten eine Änderung von zwei Pixel zu einer dunkleren Farbe animiert und wartet, bis die Berührung freigegeben wird, und danach nach oben animiert und die Farbe aufhellt. All dieses läuft auf dem Programmierhandgerät und umfasst nicht länger irgendwelche Kommunikationen mit dem Hauptprozessor der Robotersteuereinrichtung. Demzufolge werden die Graphiken von dem Prozessor des Programmierhandgeräts „betrieben” bzw. angesteuert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen sowohl die Robotersteuereinrichtung als auch der externe Computer einen Datenspeicher zum Speichern einer Anwendung auf, und es ist die Verarbeitungskomponente bzw. Prozesskomponente im Stande, Anwendungen sowohl von der Robotersteuereinrichtung als auch von dem externen Computer herunterzuladen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können die Anwendungen entweder an bzw. in der Robotersteuereinrichtung oder an bzw. in dem externen Computer gespeichert werden, und es ist die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert, Anwendungen von der Robotersteuereinrichtung oder auch von dem externen Computer herunterzuladen. Um die Kommunikationslast bzw. Kommunikationsbelastung zwischen dem Programmierhandgerät und der Robotersteuereinrichtung zu verringern, werden die Anwendungen einschließlich der graphischen Objekte, Beschreibungen und Code in einem komprimierten Archivformat wie etwa dem ZIP-Format gespeichert. Die Verarbeitungskomponente ist dazu konfiguriert, die Anwendungen in dem komponierten Format zu empfangen und die Anwendung zu dekomprimieren, bevor die Anwendung in der Programmierhandgeräteeinheit gespeichert wird. Die komprimierte Datei kann eine Datei oder ein Archiv mit einer Mehrzahl von Dateien enthalten.
Vorzugsweise ist die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert, eine Anwendung in die Programmierhandgeräteeinheit zu laden, wenn die Ausführung der Verarbeitungskomponente gestartet wird. Die Anwendung weist einige graphische Objekte auf, wenn sie empfangen wird. Jedoch können manche Anwendungen zu einem späteren Zeitpunkt mehrere bzw. zusätzliche graphische Objekte benötigen, wenn die Anwendungen auf dem Prozessor der Programmierhandgeräteeinheit laufen. Daher ist die Verarbeitungskomponente im Stande, weitere graphische Objekte von der Robotersteuereinrichtung, oder von dem externen Computer, als Reaktion auf eine Anforderung von der Anwendung zu laden. Damit ist die Verarbeitungskomponente in Stande, Anwendungen und auch graphische Objekte von der Robotersteuereinrichtung oder von dem externen Computer zu laden.
Die Verarbeitungskomponente stellt einen Isolationsmechanismus bereit, der oftmals als Sandkasten bezeichnet wird und einen Mechanismus zum sicheren Laufen bzw. Betreiben der Verarbeitungskomponente darstellt, ohne dass die Ausführung von normalen Abläufen bzw. Arbeitsvorgängen des Programmierhandgeräts gestört werden. Die Verarbeitungskomponente wirkt als ein Sandkasten bzw. „sandbox”, der einen Mechanismus zum sicheren Laufen bzw. Betreiben der Verarbeitungskomponente bereitstellt, ohne dass die Abarbeitung von normalen Operationen des Programmierhandgeräts gestört werden. Ein Sandkastenbetrieb bzw. „sandboxing” enthält Beschränkungen dahingehend, was die Anwendung in ihrer Umgebung tun kann. Dies umfasst, jedoch ohne hierauf beschränkt zu sein, Beschränkungen hinsichtlich der Kommunikation der Anwendung mit dem Host des Programmierhandgeräts, Beschränkungen hinsichtlich der Benutzung eines lokalen Speichers in dem Programmierhandgerät, und Beschränkungen hinsichtlich von Netzwerkkommunikationen, die zu der und von der Anwendung zugelassen sind. Die Verarbeitungskomponente ist dazu konfiguriert, einen Sandkasten-Isolationsbereich bei dem Laden der vom Benutzer ausgewählten Anwendung bereitzustellen.
Die Verarbeitungskomponente ist dazu im Stande, mehr als eine Anwendung zu empfangen und zu speichern, und es ist die Verarbeitungskomponente dazu ausgelegt, einen Sandkasten, „sandbox”, für jede Anwendung aufzubauen. 2 zeigt ein Beispiel einer Programmierhandgeräteeinheit bzw. Programmiereinheit 20, in der zwei Anwendungen 22a, 22b geladen sind, wobei jede Anwendung von einem isolierenden Sandkasten 21a, 21b umschlossen ist. Der normale Fall eines Sandkastenbetriebs („sandboxing”) besteht in der Verwendung einer virtuellen Laufzeitmaschine („virtual runtime engine”), die in dem Betriebssystem oder oberhalb des Betriebssystems angeordnet sein, beispielsweise „Silverlight” oder „Flash”.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Basis-Anwendung, die einen Satz von interaktiven graphischen Objekten enthält, die wählbare Applikationen bzw. Anwendungen repräsentieren, in dem Datenspeicher der Robotersteuereinrichtung oder des externen Computers gespeichert. Die Verarbeitungskomponente ist beispielsweise dazu ausgelegt, auf den Start des Betriebssystems der Programmierhandgeräteeinheit hin die Basis-Anwendung automatisch zu laden und ihre Ausführung zu starten. Die Basis-Anwendung ist dazu konfiguriert, den Satz von interaktiven graphischen Objekten, die wählbare Anwendungen repräsentieren, auf dem graphischen Bildschirm auf die Ausführung hin anzuzeigen. Der Benutzer wählt eine der Anwendungen, beispielsweise dadurch, dass er auf das graphische Objekt zeigt, das die Anwendung repräsentiert. Auf den Empfang der benutzerseitigen Auswahl hin lädt die Verarbeitungskomponente die ausgewählte Anwendung von der Robotersteuereinrichtung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6560513 [0005]

Claims

Roboter-Programmierhandgeräteeinheit (2), die mit einer programmierbaren Robotersteuereinrichtung (1) gekoppelt ist, wobei das Programmierhandgerät einen graphischen Bildschirm (6) und ein natives Benutzerschnittstellenprogramm (9) aufweist, das dazu konfiguriert ist, eine graphische Benutzerschnittstelle zu schaffen und die Benutzerschnittstelle auf dem graphischen Bildschirm anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboter-Programmierhandgerät weiterhin eine Verarbeitungskomponente (10) aufweist, die im Stande ist, eine Anwendung (22a, 22b) einschließlich von einem oder mehreren animierten graphischen Objekten, Instruktionen für die Darstellung der animierten Objekte auf dem graphischen Bildschirm, Informationen hinsichtlich des Verhaltens der animierten graphischen Objekte, und Instruktionen hinsichtlich dessen, wie der Benutzer mit den animierten graphischen Objekten interagieren kann, zu empfangen, und wobei die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert ist, die animierten graphischen Objekte auf dem Bildschirm anzuzeigen und einen Sandkasten (24a, 24b) aufzubauen, der einen Isolationsmechanismus für den sicheren Betrieb der Anwendung ohne Störung der Ausführung von normalen Betriebsvorgängen des Programmiergeräts bereitstellt, und wobei das Benutzerschnittstellenprogramm dazu konfiguriert ist, die Verarbeitungskomponente als Wirt zu enthalten und der Verarbeitungskomponente das Laden und Anzeigen der Anwendung, die die animierten graphischen Objekte enthält, zu befehlen.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach Anspruch 1, bei der die Verarbeitungskomponente (10) im Stande ist, die Anwendung von der Robotersteuereinrichtung zu laden.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach Anspruch 2, bei der die Verarbeitungskomponente (10) im Stande ist, die Anwendung von einem externen Computer (12) über ein Kommunikationsnetzwerk zu laden.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungskomponente (10) im Stande ist, eine Mehrzahl von Anwendungen (22a, 22b) einschließlich von einem oder mehreren graphischen Objekten, Instruktionen für die Anzeige der Objekte auf dem graphischen Bildschirm, und Informationen hinsichtlich des Verhaltens der graphischen Objekte, und Instruktionen hinsichtlich dessen, wie der Benutzer mit den graphischen Objekten interagieren kann, zu empfangen, und bei der die Verarbeitungskomponente dazu konfiguriert ist, einen Sandkasten (24a, 24b) für jede Anwendung aufzubauen.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungskomponente (10) im Stande ist, weitere graphische Objekte von der Robotersteuereinrichtung oder von einem externen Computer als Reaktion auf eine Anforderung von der Anwendung her zu laden.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungskomponente (10) im Stande ist, die Anwendung in einem komprimierten Format zu laden, und bei der die Programmierhandgeräteeinheit die Fähigkeit bereitstellt, die Anwendung zu dekomprimieren.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungskomponente (10) eine Unterstützung für die Handhabung von Vektorgraphiken der Anwendung enthält.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungskomponente (10) dazu konfiguriert ist, eine Basis-Anwendung zu laden und auszuführen, die dazu ausgelegt ist, einen Satz von interaktiven graphischen Objekten, die wählbare Anwendungen repräsentieren, auf dem graphischen Bildschirm anzuzeigen, und auf den Empfang einer benutzerseitigen Wahl hin die ausgewählte Anwendung von der Robotersteuereinrichtung zu laden.
Roboter-Programmierhandgeräteeinheit nach Anspruch 10 (bzw. 8), wobei sie ein Betriebssystem (8) umfasst, und die Verarbeitungskomponente (10) dazu konfiguriert ist, die Abarbeitung der Basis-Anwendung auf den Start des Betriebssystems der Programmierhandgeräteeinheit hin automatisch zu starten.