DE3151752C2

DE3151752C2 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung eines Roboters

Info

Publication number: DE3151752C2
Application number: DE3151752A
Authority: DE
Inventors: Hajimu Hino Tokio/Tokyo Inaba; Shinsuke Kunitachi Tokio/Tokyo Sakakibara
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1981-12-29
Publication date: 1986-09-11
Also published as: GB2094025B; US4482968A; DE3151752A1; GB2094025A; JPS57113111A

Abstract

Verfahren und Anordnung zur Steuerung eines Roboters, wobei die Roboteroperationen diesem im voraus eingegeben werden, und der Roboter nachfolgend in Übereinstimmung mit den Roboterinstruktionsdaten betätigt wird. Informationen über Gebiete, die der Roboter nicht betreten darf, werden gebildet, und die daraus resultierende Information ist in einem Speicher abgespeichert. Während der Eingabe der Roboteroperationen werden Roboterinstruktionsdaten gebildet, indem der Roboter ohne Rücksicht auf die verbotenen Gebiete bewegt wird. Danach werden die so gewonnenen Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der Information über die verbotenen Gebiete modifiziert, und der Roboter aufgrund der modifizierten Daten gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Anordnungen zur Steuerung. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine An-Ordnung, die es ermöglichen, daß ein Roboter seine Aufgaben sicher erledigt, und diese Aufgaben in sehr einfacher Weise ihm gelehrt werden können.

Die steigenden Arbeitskosten in der industrialisierten Welt haben zu einem steigenden Bedarf an arbeitssparenden Maßnahmen und an Verbesserungen von Fertigungsverfahren geführt Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind Industrieroboter in Gebrauch genommen worden und haben sich sehr erfolgreich bewährt Vornehmlich ließen sich hervorragende Ergebnisse in Fabriken mit zahlreichen Werkzeugmaschinen erzielen, wobei Industrieroboter dazu verwendet werden, einfache Aufgaben, wie den Wechsel von Werkstücken und Werkzeugen bei den jeweiligen Werkzeugmaschninen auszuführen. Die Nachfrage nach derartigen Robotern wächst jährlich. Diese Industrieroboter besitzen eine sogenannte »play-back«- oder »Erinnerungsfähigkeit«. Mit deren Hilfe werden den Robotern ihre Aufgaben oder Dienste gelehrt und dann veranlaßt, diese Aufgaben, wenn nötig, auszuführen. Im einzelnen ist hierzu ein Lehrgerät vorgesehen, um die auszuführenden Aufgaben einzugeben, wobei diese Aufgaben aus Roboterinstruktionsdaten bestehen, die vorher in einem Speicher innerhalb einer zugehörigen Steuereinheit abgespeichert wurden. Sobald die Anforderung für eine besondere Dienstleistung von Seiten der Werkzeugmaschine eingeht wird eine Serie von Roboterinstruktionsdaten aus dem Speicher nacheinander ausgelesen, und der Roboter reagiert auf die Instruktionen durch Bedienung der Werkzeugmaschine so oft als erforderlich.

Die Roboterinstruktionsdaten umfassen Positionsinformationen bezüglich des Punktes, an dem die Dienstleistung auszuführen ist, die Roboterarbeitsgeschwindigkeit und Dienstsignale, die eine Instruktion darstellen, wie die Hand des Roboters an dem obenerwähnten Punkt gesteuert werden muß, und die auch den Austausch von Signalen mit der Werkzeugmaschinenseite vorschreiben. Im allgemeinen läuft die obenerwähnte Lehroperation in folgender Weise ab:

(1) Aufstellen der Speicheradressen der Speicherplätze, in denen die Abschnitte der Roboterinstruktionsdaten abgespeichert werden sollen.
(2) Positionieren des Roboterarms durch eine »Jog fe-

ed«-Operat!on, das bedeutet manuelle Bewegung des Armes.

(3) Festlegen der Positionsinfonnation unter Berücksichtigung des Dienstleistungspunktes und Festlegen des Wertes für die Geschwindigkeitssteuerung.

(4) Festlegen des Roboterdienstcodes.

Eine Reihe von Roboteroperationen in Beziehung zu einer Werkzeugmaschine wird durch Wiederholen der vorgenannten Schritte (1) bis (4) gelehrt. Dementspre- ic chend wird, solange keine Probleme mit dem Mechanismus oder dem Steuersystem des Roboters bestehen, und nachdem der Roboterarm auf eine vorbestimmte Arbeitsgeschwindigkeit positioniert wurde, der Roboter die Roboterinstruktionsdaten entsprechend ausführen und solche Dienste, wie Werkstück- und/oder Werkzeugwechsel, Beseitigung von Spänen, Manipulation mit der Hand u. dgl. ausführen.

Bei dem in Rede stehenden Robotersystem ist der Maximalbereich, in dem der Roboter sich bewegen kann, durch die Konstruktionseinzelheiten bestimmt Der Roboter besitzt jedoch vollständige Bewegungsfreiheit innerhalb dieses Bereiches. Es gibt jedoch oft Fälle, in denen es erwünscht ist, innerhalb des maximalen zugelassenen Bewegungsbereiches ein oder mehrere Gebiete vorzusehen, die der Roboter nicht betreten darf. Derartige Gebiete sind nachstehend einfach mit »verbotene Bereiche« bezeichnet Diese Bereiche sind nötig, um die Sicherheit des Bedienungspersonals zu gewährleisten und Schaden am Roboter oder der Werkzeugmaschine zu vermeiden. Dies kann leicht eintreten, wenn der Roboterarm auf einen Teil der Werkzeugmaschine auftrifft der in den genannten Bereich der zugelassenen Bewegungen hineinragt Ein Nachteil bei der Festlegung der verbotenen Bereiche bildet die große Komplikation bei der Lehroperation. Der Grund dafür ist daß die Bedienungsperson den Roboter lehren muß, einen verbotenen Bereich nicht zu betreten, der nicht immer genügend ausführlich beschrieben ist

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art zur Änderung von Positionssignalen für einen programmgesteuerten Manipulator erhält der Manipulator im voraus die erforderlichen Operationen gelehrt und wird der Manipulator in Obereinstimmung mit den Instruktionsdaten betätigt, wobei die Instruktionsdaten modifiziert werden und die Bewegungen des Manipulators aufgrund der modifizierten Instruktionsdaten gesteuert werden (DE-AS 24 61 842). Die Instruktionsdaten beziehen sich dabei nicht auf verbotenes Gebiet

Andererseits ist es bei der Steuerung von Handhahilfseinrichtungen bekannt, zur Verhinderung von Kollisionen mit Hindernissen Sensoren einzusetzen und beim Erkennen eines Hindernisses das Bewegungsprogramm zu ändern oder das System abzuschalten (»Industrieroboter«, Carl Hanser Verlag 1979, Seiten 27 und 28).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Anordnung zur Robotersteuerung zu schaffen, durch das/die das Betreten verbotener Bereiche in einfacher Weise verhindert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 bzw. in den Ansprüchen 5 oder 6. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erläuterungen und Vorteile der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu entnehmen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt als Beispiel einen Industrieroboter in Aufsicht (A) und in Seitenansicht (B);

F i g. 2 zeigt in Aufsicht die Bedienungstafel des Lehrapparates;

F i g. 3 dient der Erläuterung der Wirkungsweise des Bedienungsapparates nach F i g. 2;

F i g. 4,5 und 6 dienen der Erläuterung in Verbindung mit der Beschreibung des Robotersteuersystems gemäß der Erfindung;

Fig.7 dient der Erläuterung bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für die Speicherung der gelehrten Daten;

Fig.8 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Robotersteuerverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 9 zeigt den Flußplan für die erste Ausführungsform;

Fig. 10 dient der Erläuterung dz? Abänderung der gelehrten Daten gemäß einer erster.· Ausführungsform und

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Robotersteuerverfahrens gemäß der Erfindung.

Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsformen

Gemäß F i g. 1 besteht ein Industrieroboter, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist, aus einer mechanischen Hand 1 zum Ergreifen von Werkstücken oder Werkzeugen, die ausgewechselt werden müssen, einem Gelenk 2, das verdreht werden kann f<*-Achse) und das nach oben oder unten geneigt werden kann #?-Achse). Ferner ist ein Arm 3 vorgesehen, der frei ausgestreckt und zurückgezogen werden kann {'R-Achse). Mit 4 ist ein Gehäuse bezeichnet, das vertikal (Z-Achse) längs einer Welle PL bewegt werden kann und vov. einer auf die andere Seite (Θ-Achse) auf der Welle -schwenkbar ist Ferner sind vorgesehen ein Rahmen 5 für die Halterung des Gehäuses, ein Lehrgerät 6, um dem Roboter die Bewegungen zu lehren, eine Bedienungstafel 7, um die Einstellung durch eine Bedienungsperson zu ermöglichen sowie eine Steuereinheit 8 zur aufeinanderfolgenden Speicherung der Daten, die mittels des Lehrgerätes eingegeben werden (diese Daten werden nachstehend als »Instruktionsdaten« bezeichnet), beispielsweise die Arbeitsposition (der Punkt, an dem eine besondere Dienstleistung ausgeführt werden kann), die Arbeitsgeschwindigkeit und verschiedene Dienstleistungen, die auszuführen sind. Weitere Steuerdaten dienen der Bewegung der Hand 1, des Gelenks 2, des Armes 3 und fies Gehäuses 4 in Übereinstimmung mit den Instruktionsdaten.

Die Bedienungstafel des Lehrgerätes 6 ist in F i g. 2 dargestellt Das Lehrgerät 6 besitzt einen Betriebsartenwählschalter MS^ur Auswahl verschiedener Betriebszustände, z. B. Lehrzustand »T« und Wiederholungszustand »RD«. Ein Datenklassifikationsschalter KS dient der Festlegung, ob ein eingegebener numerischer Wert als Daten »D« und Adressen »A« oder als Dienstcode »S« anzusehen ist Ferner ist vorgesehen ein Vorrangschalter OS, um ein v^rrangsignal zur Geschwindigkeit für die Anstoßzuführung zu geben und um die Zuführungsgeschwindigkeit zu beeinflussen, wenn der Roboter automatisch läuft. Der AnstoßknoDf +Z/fldient zur

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Bewegung des Roboterarmes manuell längs der Z-Ach- (Dienstcodeauswahl) und gibt in Form eines Roboter-

se in positiver Richtung, während der Anstoßknopf dienstcodes die Aktivitäten ein, die durch die Roboter-

—ZJB zur Bewegung des Roboterarms längs der Z- hand und durch die Werkzeugmaschine in der Zielposi-

Achse in negativer Richtung dient In ähnlicher Weise tion ausgeführt werden sollen, darauf betätigt die Bedie-

sind Anstoßknöpfe +RJB, — RJB zur manuellen Bewe- 5 nungsperson den Dienstcodeaufzeichnungsknopf SRB.

gung des Roboterarms längs der Ä-Achse in positiver Dadurch wird der Dienstcode in dem vorbestimmten

und negativer Richtung vorgesehen. Anstoßknöpfe Bereich des Instruktionsdatenspeichers abgespeichert,

+8JB, —(9/5 zur manuellen Bewegung des Roboter- der durch die obengenannte Adresse bezeichnet wurde,

arms längs der Ö-Achse in positiver und negativer Rieh- Die Betätigung des Dienstcodeaufzeichnungsknopfes

tung sind ebenfalls vorgesehen. Das Lehrgerät 6 besitzt io SRB beendet die Lehrprozedur für einen Satz von Ro-

ferner einen Lageaufzeichnungsknopf PRB für die Spei- boterinstruktionsdaten. Durch sinngemäße Wiederho-

cherung der Lage in einem Instruktionsdatenspeicher. lung der oben beschriebenen Folge von Schritten kann

Derartige Daten, wie die momentane Position des Ro- die ganze Serie von Roboterinstruktionsdaten in dem

boters, sind wie unten näher beschrieben wird, in einem Instruktionsdatenspeicher abgespeichert werden. Die

Register für die laufende Position gespeichert Ein Auf- is Eingabe vollständiger Serien derartiger Daten beendet

zeichnungsknopf SRB für den Servicecode zur Speiche- den Lehrvorgang für alle notwendigen Roboterinstruk-

rung des Servicecodes im Instruktionsdatenspeicher ist tionsdaten.

ebenso vorgesehen wie numerische Tasten NKY, die Der Austausch von Daten zwischen dem Lehrgerät 6

dazu dienen, numerische Daten, wie Adressen u. dgl. und der Steuereinheit wird nachstehend in Verbindung

einzugeben. Zur Anzeige eines Alarmzustandes od. dgl. 20 mit F i g. 3 beschrieben, in der identische Teile mit

sind Statusanzeigelampen SDL vorgesehen. Numeri- F i g. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das

sehe Anzeigelampen NDL dienen zur Anzeige einer Lehrgerät 6 enthält einen Decoder DECT und UND-

sechsstelligen Dezimalzahl, die die Folgenummer, den Gatter AG-, (i - 1, 2,...) zur Abgabe von Signalen an

Servicecode, Adressen usw. angibt Die Eingabe der Ro- einen Datenbus DBUS, wie nachstehend beschrieben,

boterinstruktionsdaten unter Verwendung des Lehrge- 25 Der Decoder DECT decodiert Adressen, die von der

rätes 6 wird als Folge ausgeführt, deren Grundzüge Prozessoreinheit MPUR über ein Adressenbus ABUS

nachstehend beschrieben sind. empfangen werden und antwortet durch öffnung von

Zunächst wird der Schalter KS zur Auswahl der Da- vorbestimmten UND-Gattern AGi. Als Ergebnis davon tenklassifikation auf die Position »A« (Adressenaus- liefern die UND-Gatter AG, an den Datenbus DBUS wahl) gestellt, wonach die numerischen Tasten NKY 30 logische Signale »1« oder »0«, die den Status beispielsbetätigt werden, um die Adresse einzugeben, welche weise der Anstoßknöpfe + ZJB, -ZJB, +R)B, -RJB, den Bereich des Instruktionsdatenspeichers bezeichnet, +Θ}Β, —Θ]Β, des Lageaufzeichnungsknopfes PRB, des in den die Instruktionsdaten eingeschrieben werden sol- Dienstcode-Aufzeichnungsknopfes SRB und der numelen. Diese Adresse wird in einem Adressenregister eines rischen Tasten NKY ebenso anzeigen, wie den Status Arbeitsspeichers gespeichert, was später beschrieben 35 des Betriebsartenschalters MS und des Datenklassifikawird, und wird gleichzeitig durch die ersten vier Stellen tionsschalters KS. Näher betrachtet ist der Prozessor der numerischen Anzeigelampen NDL angezeigt Ais MFUR dafür ausgebildet, nacheinander und mit hoher nächstes wird der Auswahlschalter KS für die Daten- Geschwindigkeit Adressen für die Druckknöpfe und Taklassifikation auf die Position »D« (Datenauswahl) ge- sten +ZJB bis NKY und für die Auswahlschalter MS, stellt, und die Folgenummer sowie die Arbeitsgeschwin- 40 KS, OS zu erzeugen, wodurch der Status der Druckdigkeit des Roboters werden eingegeben. Diese Werte knöpfe und Tasten (insbesondere, ob diese betätigt worsind in einem Geschwindigkeitsregister innerhalb des den sind oder nicht) und der Status der Auswahlschalter Arbeitsspeichers enthalten und werden gleichzeitig von (die Stellung, in die diese gebracht worden sind) gelesen den numerischen Anzeigelampen NDL angezeigt Der wird. Die Prozessoreinheit MPUR führt darauf eine Roboterarm wird nun zwangsläufig in die Zielposition 45 Kontrolloperation der Eingaben auf der Grundlage des durch eine entsprechende Betätigung der Knöpfe Status der vorangegangenen Betätigung der Knöpfe, +ZJB, -ZJB, +RJB, -RJB, +0JB, —6JB gebracht Tasten und Schalter durch.

Die Betätigung dieser Knöpfe bewirkt, daß ein Impuls- Im Betrieb ereignet sich beim Eingeben der Roboterverteiler Impulse erzeugt, die jeweils um +1 oder —1 instruktionsdaten folgendes: Zunächst wählt die Bedieweitergeschaltet werden, je nach der Richtung der Arm- 50 nungsperson mit dem Betriebsartenschalter MS die 3ebewegung, wobei die Daten der laufenden Position in triebsart »Lehren«, nämlich »T« aus. Der Status des einem Register des Arbeitsspeichers gespeichert wer- Auswahlschalters MS wird sofort durch die Prozessorden. Der Inhalt des Registers für die laufende Position einheit MPUR erkannt Als nächstes setzt die Bedie-' wird daher ständig die jeweilige Lage des Roboterarms nungsperson den Auswahlschalter KS für die Datenanzeigen. Als nächstes wird der Positionsspeicherknopf 55 klassifikation auf die Adressenposition »A« und betätigt PRB betätigt, d. h. nach der »Jog feed«-Operation, bzw. dann die numerischen Tasten NKY zur Eingabe einer zwangsläufigen Einsteilung von Hand. Damit ist be- Adresse. Damit sind die Adreßdaten in dem Adressenrewirkt daß die Adresse, die Zielposition, die Arbeitsge- gister AR des Arbeitsspeichers WMR gespeichert Als schwindigkeit und die Folgenummer, die in dem Adres- nächstes sei angenommen, daß die Bedienungsperson senregister, dem Register für die laufenden Position und eo den Knopf +ZJB drückt, um eine zwangsgesteuerte dem Geschwindigkeitsregler usw. gespeichert sind, an Bewegung auszuführen. Die Prozessoreinheit MPUR den Instruktionsdatenspeicher übertragen und in dem ermittelt den Betätigungszustand des Knopfes +ZJB in durch die jeweilige Adresse bezeichneten Bereich ge- der oben beschriebenen Weise und reagiert durch Verspeichert werden. Damit ist die Lehroperation für die anlassung der Impulsverteilerschaltung PDR einen Im-Bewegung des Roboterarms in die Zielposition beendet 65 pulsabgabevorgang zu beginnen. Der Impulsverteiler

Nach Beendigung des obengeschilderten Vorgangs PDR erzeugt demgemäß verteilte Impulse Zp, die bestellt die Bedienungsperson den Schalter KS für die wirken, daß der Roboterarm sich längs der Z-Achse in Auswahl der Datenklassifikation in Stellung »S« Positionsrichtung bewegt Der Inhalt des Registers PRZ

für die laufende Position auf der Z-Achse im Arbeitsspeicher WMR wird durch +1- oder — 1-lmpulse in Abhängigkeit von der Richtung der Bewegung des Roboterarms aktualisiert, wobei jedes Mal ein Impuls Z_p erzeugt wurde. Erreicht der Arm die vorgeschriebene Position längs der Z-Achse, so gibt die Bedienungsperson den Knopf +Z]B frei. Dies wird von der Prozessoreinheri MPUR sofort wahrgenommen, die nun die Impulsabgabeoperation der Impulsverteileranordnung PDR beendet Die Bedienungsperson betätigt dann die übrigen Knöpfe für die zwangsweise Bewegung in geeigneter Weise und führt damit den Arm längs der entsprechenden Steuerachsen R und Θ, bis der Arm endgültig an der vorgeschriebenen Zielposition angekommen ist. Die Bedienungsperson drückt jetzt den Positionsaufzeichnungsknopf PRB. Dies bewirkt, daß der Inhalt (Angabe für die laufende Position des Armes) der Register PRZ, PRR und PRO für die laufende Position in die entsprechenden Bereiche des instruktionsdatenspeichers RDM eingeschrieben wird, die durch Adressen bezeichnet sind, die im Adressenregister AR abgespeichert sind. Damit ist die Lehroperation bezüglich der Größe der Roboterarmbewegung abgeschlossen.

In F i g. 3 ist mit ECU ein Programmspeicher zum Speichern eines Steuerprogramms bezeichnet Mit BDM ist ein Speicher für die Abspeicherung von Daten bezüglich der Grenzen der verbotenen Bereiche bezeichnet, der unten beschrieben wird.

Nachstehend wird auf die F i g. 4 bis 6 Bezug genommen, und das Robotersteuerverfahren gemäß der Erfindung beschrieben. Gemäß Fig.4 wird der Roboter längs seinen Achsen bewegt, und zwar einmal in einer seiner Achsen, während dieser in F i g. 5 und 6 gleichzeitig in Richtung zweier Achsen bewegt wird. Zur Vereinfachung sei ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit zueinander senkrechten Achsen X und y angenommen.

in den F i g. 4 bis 6 ist mit LM eine Drehbank, mit CHK ein Futter, mit RBH die Roboterhand und mit EEAu EEAi sind verbotene Gebiete, wie oben erwähnt, bezeichnet. Die Hand RBH wird einmal längs einer Achse in F i g. 4 gesteuert und längs zwei Achsen gleichzeitig in den F i g. 5 und 6. Bei der Lehroperation gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hand RBH zuerst zum Punkt P\ längs der durchgezogenen Linien (1), (2) in den F i g. 4 bis 6 bewegt, und dem Roboter wird der Punkt P\ ebenso wie die Geschwindigkeit V\ eingegeben, mit der die Hand RBH zum Punkt P\ bewegt werden soll. Diese Daten werden nachstehend mit Punktdaten für PDi bezeichnet Nachfolgend wird die Hand RBH zum Punkt P_c längs der durchgezogenen Linie (3), (4) bewegt und der Punkt P_a die Geschwindigkeit V₂ zu diesem Punkt und der vorgeschriebene Roboterdienst, der am Punkt P_c ausgeführt werden soll, sind eingegeben. Diese Daten werden nachstehend mit Punktdaten PD₂ bezeichnet Dabei dringt, während der Lehroperation die Hand RBHm den verbotenen Bereich EEAi ein, aber dieses Ereignis wird bei der Eingabe der Punktdaten PDi, PD₂ ignoriert Die Werte der Punktdaten PD_x und PD2 sind im Datenspeicher RDM der Roboterkontrolleinheit gespeichert, und zwar in der in F i g. 7 dargestellten Weise.

Zwei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend erläutert Bei der ersten Ausführungsform werden die Daten, die in der oben beschriebenen Weise dem Roboter gelehrt wurden (d h. die Punktdaten PDj, PD₂...) hinsichtlich der verbotenen Gebiete mittels eines automatischen Ausgabeprozessors verändert Dabei können die Daten, die eingegeben worden sind, automatisch in der Weise verändert werden, daß die Hand längs der gestrichelten Linien der F i g. 4 bis 6 bewegt wird, so daß diese nicht in die verbotenen Bereiche eindringt, bzw. längs der gestrichelten Linien in den F i g. 5 und 6, folgend dem Rand der verbotenen Gebiete EEAi oder längs der gestrichelten Linien in F i g. 6 derart, daß dem kürzesten Weg zum P_e ohne Eindringen in die verbotenen Gebiete gefolgt wird. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die jeweilige Bewegung des Roboters in der Weise abgewandelt, daß die Roboterhand sich längs irgendeines Weges bewegt, der durch die gestrichelten Linien in den F i g. 4 bis 6 angegeben ist, ohne daß die Instruktionsdaten aufgrund einer Information bezüglich der verbotenen Gebiete abgewandelt werden. Eine die erste Ausführungsform der Erfindung bildende Robotersteuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 8 beschrieben. Dort ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Anordnung zur automatischen Abwandlung der Instruktionsdaten aufgrund der Information über die verbotenen Gebiete dargestellt. In F i g. 8 bezeichnet RDM einen Speicher für Instruktionsdaten zur Speicherung einer Vielzahl von Punktdaten PDi, PD2..., die durch die Bedienungsperson während der Lehroperation eingegeben werden. Mit ECU ist ein Programmspeicher bezeichnet, der das Programm für die Modifizierung der Instruktionsdaten enthält. Falls dieses Modifizierungsprogramm dazu dient, den Weg der von der Hand durchlaufen wird, in einen Weg, wie er durch die unterbrochenen Linien in F i g. 4 angegeben wird, umzuformen, so kann das Programm entsprechend dem in F i g. 9 dargestellten Flußplan aufgestellt werden. Mit MPUR ist ein Prozessor für die Abwandlung der Instruktionsdaten in Übereinstimmung mit dem Modifizierungsprogramm bezeichnet. RDM' stellt einen Datenspeicher zur Speicherung der Instruktionsdaten dar, die bereits abgewandelt sind.

Im Betrieb führt der Prozessor MPUR die Modifikation der Instruktionsdaten in Übereinstimmung mit dem Modifikationsprogramm aus, welches die Information über die Grenzen der verbotenen Bereiche auswertet und dadurch modifizierte Daten erzeugt, die in dem Datenspeicher RDM' abgespeichert werden. Als Ergebnis davon werden die Instruktionsdaten (F i g. 7) zur Bewegung der Hand längs der gestrichelten Linie in F i g. 4 in Daten umgewandelt, die in F i g. 10 dargestellt sind.

Ein Blockdiagramm zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in F i g. 11 dargestellt Hier ist die tatsächliche Roboterbewegung in der Weise abgewandelt, daß die Roboterhand den gestrichelten Linien in den F i g. 4 bis 6 folgt. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform sind jedoch die instruktiven Daten nicht auf der Grundlage der Information über die verbotenen Bereiche modifiziert. In F i g. 11 ist mit RDM ein Speicher für Instruktionsdaten bezeichnet BDM stellt einen Speicher für die Grenzen dar, in der die Informationen bezüglich der Grenzen der verbotenen Bereiche enthält Mit CNTist eine Steuerschaltung, mit PDC eine Impulsverteilerschaltung zur Ausführung einer Impulsverteiloperation in Übereinstimmung mit der Positionsinstruktion, die als Information in den Instruktionsdaten enthalten ist RWC bezeichnet eine Schreib/Lese-Steuerschaltung und mit DRM ist ein Register bezeichnet, welches bei Annäherung der Hand an die Grenzen der verbotenen Bereiche einen numerischen Wert speichert oder »bewahrt«, der in der Busverteilerschaltung PDC gesetzt ist Mit GTC ist eine Gatterschaltung bezeichnet, die auf der Leitung

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I_x verteilte Impulse X_p liefert oder verteilte Impulse Y_p rischen Wertes Xt aus dem Register der Impulsverteian die Leitung Iy, je nachdem, ob die Impulse längs der lerschaltung PDC und mit Übertragung dieses Wertes X- oder der y-Achse jeweils verteilt sind. Mit XRG, an das Register DRM, wo dieser gespeichert oder »gesi- YRG sind Register für die laufende Position auf der X- chert« wird. Die Steuerschaltung CNT bewirkt als Ant- und y-Achse bezeichnet, welche jeweils die laufenden 5 wort auf das Signal BI, daß der Speicher RDM für die Positionswerte X, und Y, längs der X- und y-Achse Instruktionsdaten ein Positionskommando Y\ längs der speichern, indem die verteilten Impul&e Xp, Y_p jeweils y-Achse in dem Register der Impulsverteilerschaltung aufsummiert odßr abgezogen werden, und zwar in PDC setzt, um den Wert X\ zu ersetzen. Demzufolge Übereinstimmung mit der Richtung der Handbewe- beginnt die Impulsverteilerschaltung PDC nun mit eigung. Mit RDC ist eine Diskriminatorschaltung für die 10 nem Impulsverteilungsvorgang längs der K-Achse anAnkunft bezeichnet, die feststellt, ob die laufenden Posi- statt längs der .V-Achse, indem Verteilungsimpulse Y₉ tionen X,, Y_t der Hand längs der X- und V-Achsen die für die y-Achse erzeugt werden. Diese Impulse werden jeweiligen Positionen X_a Y_c der Instruktion erreicht ha- über die Gatterschaltung GTS geleitet und erscheinen ben, und die an die Steuerschaltung CNTem Ankunfts- auf der Leitung l_y und werden der Servoschaltung SVC signal X£Z? liefert, welches die Ankunft der Hand an der is zugeleitet, die daraufhin den Servomotor MY für die Position X_c längs der X-Achse anzeigt, wenn X, — X_c ist y-Achse antreibt, um die Roboterhand längs der Y- und ein Ankunftssignal YED liefert, welches die An- Achse zu bewegen. Zur gleichen Zeit werden Impulse kunft der Hand an der Position Y_c längs der y-Achse Y_p für die y-Achse in Aufwärtsrichtung oder Abwärtsäiizcigt, wcrin Y, - Y₀. Mit BID ist eine Diskriminator- richtung (in Abwärtsrichtung im FaUe von Fi g. 4) geschaltung für das Eindringen in den abgesperrten Be- 20 zählt, und zwar durch das Register YRG für die laufenreich bezeichnet, die eine Grenzinformation BD aus de Position auf der y-Achse entsprechend der Richtung dem Grenzspeicher BDM erhält und die laufende Posi- der Bewegung der Hand.

tionsinformation X* Y, aus den Registern XRG, YRG Somit ändert in Übereinstimmung mit den vorange-

für die laufende Position dahingehend auswertet, ob die gangenen Serien von Operationen die Roboterhand, die

Hand an ihrer gegenwärtigen Position bereits begonnen 2s gerade dabei ist, den verbotenen Bereich EEAi zu be-

hat, in die verbotenen Bereiche einzudringen. Mit SVC rühren, indem sie längs der .X-Achse wandert ihre Be-

ist eine Servoschaltung bezeichnet, die auf die verteilten wegungsrichtung, indem sie sich in Richtung auf den

Impulse Xp, Y_p anspricht und einen Servomotor MX für Punkt P_n, (F i g. 4) bewegt Dabei wird ein Eindringen in

die X-Achse sowie einen Servomotor MY für die Y- den verbotenen Bereich EEAi verhindert Wenn danach

Achse in Drehung versetzt. 30 die Roboterhand den Punkt P_m erreicht, stellt die An-

Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 11 ist kunftdiskriminatorschaltung RDC diese Tatsache fest

nachstehend in Verbindung mit den F i g. 4 und 7 be- und sendet ein Ankunftssignal YED für die y-Achse an

schrieben. Zuerst liefert der Speicher RDM für die In- die Steuerschaltung CNTaus, die daraufhin die Schreib/

struktionsdaten den Positionsbefehl X_t (X_c ·= Xi) für Lese-Kontrollschaltung R WC mit einem Befehl ÄCfür

die X-Achse. Diese Daten sind den Punktdaten PD_x 35 das Festhalten des befohlenen Wertes X\ beaufschlagt

(siehe F i g. 7) entnommen. Der Wert X\ wird in einem Als Antwort auf den Befehl ÄCwird der Wert Xi, der im

nicht dargestellten Register gesetzt, welches innerhalb Register DRM, wie oben besehrieben »bewahrt« wurde,

der Impulsverteilerschaltung PDC angeordnet ist Letz- aus dem Register DRM aufgerufen und erneut in einem

tere antwortet durch die Erzeugung verteilter Impulse nicht dargestellten Register der Impulsverteilerschal-

Xp, die von der Gatterschaltung GTC zur Beaufschla- 40 tung PDC gesetzt Letzteres bewirkt demgemäß eine

gung der Servoschaltung SVC zugelassen werden. Die Impulsverteiloperation längs der X-Achse, und zwar die

Servoschaltung 5VC treibt daraufhin den Servomotor Erzeugung von Impulsen Xp, wodurch der Servomotor

MX tür die X-Achse an, der die Roboterhand längs der MX für die X-Achse in der oben beschriebenen Weise

X-Achse bewegt Zur gleichen Zeit gibt die Gatterschal- zum Laufen gebracht wird. Daher beginnt die Hand sich

tung GTC die verteilten Impulse X_p an das Register 45 in Richtung auf den Punkt P\ zu bewegen. Wenn dann

XRG für die laufende Position auf der X-Achse ab, wel- die Hand den Punkt Pt erreicht sendet die Diskrimina-

ches diese Impulse aufsummiert oder subtrahiert, je torschaltung RDC das Ankunftsignal für die X-Achse

nach der Richtung der Handbewegung. Im Fall von XED an die Steuerschaltung CNT, wodurch die Steuer-

F i g. 4 werden die Impulse aufaddiert da sich die Hand operation für die Handbewegung aufgrund der ersten

in positiver Richtung bewegt In der Zwischenzeit wer- 50 Punktdaten PD\ (siehe F i g. 7) beendet wird. Die Hand-

den die laufenden Positionen X„ Y» entlang der Y- und bewegungssteuerung wird dann auf der Grundlage der

y-Achsen ständig der Ankunftsdiskriminatorschaltung Daten für den zweiten Punkt PDi ausgeführt, um die

RDC und der Schaltung BID zugeführt, welch letztere Hand zum Punkt P_e zu bewegen,

das Eindringen feststellt Die Schaltungen RDQ BID Die obigen Ausführungsformen wurden in Verbin-

werden wirksam, wenn die Hand an der befohlenen Po- 55 dung mit F i g. 4 beschrieben. Die Steuerung kann je-

sition (X\) angelangt ist, und wenn diese jeweils begon- doch auf die gleiche Weise im Falle der F i g. 5 und 6

nen hat, in einen verbotenen Bereich einzudringen. durch Änderung des Modifikationsprogramms oder der

Wenn die Operation der Impulsverteilung fortdauert, Hardware vorgenommen werden. In der Ausführungsso bewegt sich die Roboterhand längs der X-Achse in form nach F i g. 11 bestehen im übrigen die Blöcke aus positiver Richtung und erreicht den verbotenen Bereich 60 Hardware mit individuellen Funktionen; es ist aber auch EEAi im Punkte PCi in Fig.4. Dieses Ereignis wird möglich, die Anordnung derart zu treffen, daß die Versofort durch die Diskriminatorschaltung BID erkannt, arbeitung in einem Robotersteuergerät ausgeführt wird,, die daraufhin durch Ausgabe eines Signals BI reagiert, das aus einem Komputer besteht

(welches diese Tatsache anzeigt Das Signal BI wird an Gemäß der vorliegenden Erfindung können daher die I

die Steuerschaltung CNT abgegeben, die daraufhin ei- 65 Insiruktionsdaten zur Steuerung eines Roboters er- S

nen Sicherungsbefehl SC erzeugt der an die Schreib/ zeugt werden, ohne daß eine Bedienungsperson oder I

■ Lese-Steuerschaltung RWC abgegeben wird. Diese ein Programmierer erforderlich sind, um die verbotenen I

;B Schaltung reagiert daraufhin mit dem Aufruf des nume- Bereiche mit zu berücksichtigen, wenn derartige Befeh- |

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le innerhalb des Arbeitsfeldes des Roboters existieren. Dies sichert einen hohen Grad von Sicherheit im Arbeitsgebiet, und beides vereinfacht die LehroperaSion für den Roboter und verkürzt die erforderliche Zeit für diese Operation.

Da offensichtlich zahlreiche stark unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne von deren wesentlichen Kern abzuweichen, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, unbeschadet der Definition in den Ansprüchen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Robotersteuerung, bei dem der Roboter im voraus die erforderlichen Operationen gelehrt erhält und der Roboter dementsprechend in Obereinstimmung mit den Roboterinstruktionsdaten betätigt wird und bei dem die Roboterinstruktionsdaten modifiziert werden und die Bewegungen des Roboters aufgrund der modifizierten Roboterinstruktionsdaten gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet,

daß vorbestimmte Informationen, welche verbotene Gebiete bezeichnen, die von dem Roboter nicht betreten werden dürfen, gespeichert werden,
daß Roboterinstruktionsdaten durch Bewegung des Roboters während der Lehroperationen ohne Rücksicht auf die verbotenen Gebiete erzeugt werden und

daß nachfolgend die erzeugten Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der Informationen, die für die verbotenen Gebiete maßgeblich sind, modifiziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der Informationen, 4ie für die verbotenen Gebiete maßgeblich sind, derart modifiziert werden, daß der Roboter sich längs der Grenzen der verbotenen Gebiete bewegt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jie Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der für die verbotenen Gebiete maßgeblichen Informationen derart modifiziert werden, daß der Roboter sich zur Zic!pos:"';on auf dem kürzest möglichen Weg bewegt

4. Verfahren nach Anspruch ί, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der Positionsdaten des Roboters mit den Informationen über die verbotenen Gebiete festgestellt wird, ob der Roboter im Begriff ist, ein verbotenes Gebiet zu betreten, nachdem der Roboter aufgrund der Roboterinstruktionsdaten in Betrieb gesetzt ist, und daß der Weg der Roboterbewegung, wenn der Roboter im Begriff ist, ein verbotenes Gebiet zu betreten, in der Weise abgewandelt wird, daß der Roboter nicht in die verbotenen Gebiete eindringt und sich der Roboter längs der Ränder des verbotenen Gebiets bewegt oder daß der Roboter dem kürzesten Weg zur Zielposition folgt

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Speichermittel zur Speicherung von Informationen für die Grenzen der verbotenen Gebiete, einen Speicher für die Roboterinstruktionsdaten, welche ohne Rücksicht auf die Information, die für die Grenzen der verbotenen Gebiete gilt, erzeugt wurden, femer durch eine Prozessoreinheit zur Abwandlung der Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgeblichen Informationen und durch Mittel zur Steuerung des Roboters aufgrund der modifizierten Roboterinstruktionsdaten.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Speichermittel zur Speicherung von Informationen, die für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgeblich sind, die der Roboter nicht betreten darf, durch einen Roboterinstruktionsdatenspeicher zur Speicherung von Roboterinstruktionsdaten, die ohne Rücksicht auf die für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgeblichen Informationen erzeugt wurden, und durch ein Positions-Servosystem zur Betätigung des Roboters entsprechend den Roboterinstruktionsdaten sowie ferner Mittel für die laufende Positionsspeicherung des Roboters und Mittel zum Erkennen, ob der Roboter begonnen hat, einen verbotenen Bereich zu betreten, wobei die laufende Position des Roboters und die für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgebliche Information verglichen werden, und schließlich Mittel zur Modifizierung des Weges der Roboterbewegung in Abhängigkeit von einem Signal der genannten Erkennungsmittel, welches anzeigt, daß der Roboter begonnen hat, ein verbotenes Gebiet zu betreten.