DE3210066A1

DE3210066A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern des weges eines roboters

Info

Publication number: DE3210066A1
Application number: DE19823210066
Authority: DE
Inventors: Takashi Sakura Kogawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1982-12-09
Also published as: JPS639246B2; GB2099183B; GB2099183A; US4523287A; JPS57156183A

Description

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HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Weges eines Roboters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Weges eines Roboters mit einer Lageerfassungseinrichtung zum Erfassen der Lage einer Arbeit bzw. eines Werkstücks.

Auf dem Gebiet der Industrieroboter zum Durchführen von Aufgaben wie Schweißen, Dichten od. dgl. wurde vorgeschlagen eine Lageerfassungseinrichtung am Roboter vorzusehen derart, daß der Roboter jede Änderung in der Form der Arbeit bzw. des Werkstückes oder der Lage der Arbeit bzw. des Werkstückes gegenüber dem Roboter erfaßt und die Aufgabe automatisch und richtig durchführt unter Korrigieren des Inhalts des Befehls abhängig vom Ergebnis der Erfassung.

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Systen^um eine

Aufgabe wie das Schweißen oder Dichten mittels, eines Roboters zu erreichen. Eine Platte W₂ mit hakenförmiger Ebene ist nämlich auf einer horizontalen Platte W₁ angeordnet und das Schweißen oder das Zuführen eines Klebstoffs wird durch den Roboter längs der inneren Verbindungslinie zwischen den Platten W₁ und W„, d. h. längs der Linien oder Geraden zwischer^Punkten a und b, b und c sowie c und d durchgeführt.

Punkte P₁ bis P_g werden als Lagen zum Durchführen der Erfassung des Werkstückes oder der Arbeit mittels Lageerfa&sungseinrichtungen bestimmt. Die Erfassung der ArLc?tslagen erfolgt durch Bewegen der Erfassungsein—.—richtungen mittels des Roboters in Richtung der Pfeile f.. bis f₁₇· Die Lageerfassungseinrichtungen erfassen die Platte W₂, wenn sie in Richtung der Pfeile f.., £., f_, f-j_o# fio ^un<* ^fiß bewegt werden, und bei Empfang eines vorgegebenen Signals werden sie rückwärts längs der Pfeile f₂, fg, f ., f^, f₁₄ und f₁₇ bewegt. Deshalb müssen die Punkte P₁ bis P₆ des Erfassungsbetriebes se bestimmt werden, daß sie, selbst wenn die L»^i der Platten W₁ und W- gegenüber dem Rotober schwanken, innerhalb des Bereiches von Geraden· .zwischen Hinkten a und b, b und c bzw. c und d fallen. Die Punkte P₁ und P, des Lageerfassungsbetriebes müssen derart bestimmt werden, daß die Platte W₂ fehlerlos erfaßt werden kann, wenn die Datenerfassungseinrichtung in den Richtungen der Pfeile f₁ und f₁₆ bewegt wird. Deshalb wird an den Punkten P₁ und P_ß der Erfassungsbetrieb unvermeidbar für Punkte durchgeführt, die von den Punkten a und b

3 2 Ί U U b b

beabstandet sind.

Die Punkte P₁ ¹ bis P ' am Werkstück bzw. an der

I D

Arbeit, die den jeweiligen Punkten P„ bis P,- ent-

ί ο

sprechen, werden durch Berechnung aus dem Ausgangssignal einer Stellungserfassungseinrichtung des Roboters bestimmt, wenn die Lageerfassungseinrichtung ein spezifisches Signal erzeugt. Die Punkte b und c werden durch Berechnen der Schnittpunkte zwischen der

die
Gerade, die Punkte P₃ ¹ und P₄ ¹ verbindet, und der Gerade, die die Punkte P-¹ und P-¹ verbindet ader der Gerade, die die Punkte P₃ ¹ und P ' verbindet, bestimmt.

Deshalb kann das Schweißen oder Dichten zwischen dem Punkt P₁' und dem Punkt b, dem Punkt b und dem Punkt c sowie dem Punkt c und den Punkt P,' durch

Bewegen des Roboters erreicht werden unter Durchführen einer linearen Interpolation des Gegenstandes der Wegsteuerung.

üblicherweise ist es jedoch nicht möglich, eine automatische Arbeit wie Schweißen, Dichten od. dgl. in dem Bereich zwischen dem Pun_kt a und dem Punkt P-' und dem Bereich zwischen dem Punkt P_g' und dem Punkt d durchzuführen. In diesen Bereichen muß daher die Arbeit durch Handarbeit beendet werden, was ziemlich beschwerlich und zeitraubend ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Weges eines Roboters anzugeben, die den Arbeitsbereich gegenüber dem

bisherigen erweitern können.

Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung Arbeitserfassungspunkte an mehreren Lagen eingestellt und wird die Erfassung der Lage der Arbeit an jedem der Erfassungspunkte durchgeführt. Die Lageerfassungseinrichtung arbeitet zur Bestimmung des Erfassungspunktes, zu dem der Wegsteuergegenstandsabschnitt des Roboters zu bringen ist.

Zusätzlich, unter Annahme einer Geraden, die einen ausgewählten Erfassungspunkt und einen Punkt neben dem ausgewählten Erfassungspunkt verbindet, wird ein rechnerischer Betriebspunkt durch einen Rechenbetrieb an einer Lage bestimmt, die sich auf der Verlängerung der angenommenen Geraden neben dem ausgewählten Erfassungspunkt und beabstandet von letzterem um einen bestimmten vorgegebenen Abstand befindet. Der Wegsteuergegenstandsabschnitt wird so gesteuert, daß er den rechnerischen Betriebspunkt und den Erfassungspunkt verbindet.

Andererseits wird die Lageerfassungseinrichtung längs der erwähnten Verlängerung der angenommenen Geraden bewegt und wird ein Änderungspunkt, an dem sich das Ausgangssignal der Lageerfassungseinrichtung plötzlich ändert, erfaßt und wird der Wegsteuergegenstandsabschnitt so gesteuert, daß er den erfaßten Punkt plötzlicher AusgangsSignaländerung und den Erfassungspunkt verbindet.

Die Bestimmung des Punktes plötzlicher Ausgangssignaländerung kann nach der Erfassung aller Erfassungs-

- ίο -

punkte oder unmittelbar nach dem Herausfinden des ausgewählten Punktes und des benachbarten Punktes durchgeführt werden.

Die Erfassung des Punktes plötzlicher Ausgangssignaländerung kann durch Erhalten des Differentialwertes des Signals von der Lageerfassungseinrichtung und durch Bestimmen des Punktes, an dem der Differentialwert einen vorgegebenen Pegel überschreitet, als den Punkt plötzlicher Ausgangssignaländerung erhalten werden. Andererseits kann das Ausgangssignal der Lageerfassungseinrichtung mit einem vorgegebenen Bezugswert ver-

an

glichen werden und wird der Punkt,/dem das Ausgangssignal sich über Bezugswert hinaus ändert als der Punkt plötzlicher Ausgangssignaländerung bestimmt.

Die Lageerfassungseinrichtung kann einen Aufbau besitzen mit einem Fühler zum Erfassen der Arbeit bzw. Werkstücklage bei direktem Kontakt mit letzterem oder kann einen Aufbau besitzen, bei dem die Arbeitslage (Werkstücklage)berührungsfrei erfaßt wird (vgl. z. B. US-PS 4 205 217) .

Der Erfassungsbetrieb und die Korrektur von Befehlsdaten kann mittels eines an sich bekannten Verfahrens erreicht werden (vgl. US-PS 4 042 161).

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung der Nachteile des herkömmlichen Verfahrens zum Steuern des Weges eines Roboters;

3210J66 ■·*: :":

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung eines Roboterwegsteuerverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 perspektivisch ein Beispiel des mechanischen

Teils einer Roboterwegsteuervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Steuerabschnittes der Roboterwegsteuervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung eines Roboterwegsteuerverfahrens gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. c ein Blockschaltbild eines anderen Beispiels des Steuerabschnittes der Rob.oterwegsteuervorrichtung gemäß der Erfindung.

Eine herkömmliche Vorrichtung bzw. ein herkömmliches Verfahren wurde bereits anhand von Fig.1 näher erläutert.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden für einen Fall erläutert, bei dem die Aufgabe bzw. die Arbeit für zwei Werkstücke W₁ und W₂ durchzuführen ist, und zwar mit Bezug auf Fig. 2.

Nach Einstellen der Arbeitserfassungspunkte P- bis P, werden die Lageerfassungseinrichtungen durch den Roboter .längs den Pfeilen f ₁ bis f.. η bewegt und wird der Arb^itserfassungsbetrieb für jeden der Erfassungsbetriebspunkte P₁ bis P_fi durchgeführt. Die Lageerfassungseinrichtung wird so an jedem Erfassungsbetrieb betrieben, daß

die Punkte bestimmt werden, die von dem Wegsteuergegenstandsabschnitt des Roboters zu durchlaufen sind oder die Punkte, an denen dieser anzuhalten ist, d. h. die weiteren Erfassungspunkte P₁ ¹ bis P_fi'. Der Punkt P₁' wird als ausgewählter Punkt aus diesen Erfassungspunkten P ' bis P ' extrahiert. Es wird angenommen,daß eine Gerade den ausgewählten Punkt P₁' und eine benachbarten Punkt P«' verbindet. Ein rechnerischer Betriebspunkt P ' wird durch einen Rechenbetrieb an einer Stelle auf der Verlängerung der Geraden bestimmt, die nahe dem ausgewählten Punkt P₁' ist und von letzterem um einen vorgegebenen Abstand JL* beabstandet ist.

In ähnlicher Weise wird der Punkt P_g' als ausgewählter Punkt bestimmt und wird ein rechnerischer Betriebspunkt P₇' auf der Verlängerung der Geraden bestimmt, die den ausgewählten Punkt P^¹ und den benachbarten P₅ ¹ verbindet, an einem Abstand JL von dem ausgewählten

Punkt P,'.
ο

Der Wegsteuergegenstandsabschnitt wird derart gesteuert, däß er die rechnerischen Betriebspunkte P ', P₇' und die Erfassungspunkte P₁' bis P₆' derart verbindet, daß er aufeinanderfolgend die Punkte P₀ ¹, P₁ ¹, P₂ ¹, b, P₃ ¹, P₄ ¹, c,P₅", P₆' und P₇' verbindet, wobei eine lineare Interpolation durchgeführt wird.

Diese Steuerung kann beispielsweise mittels der Vorrichtung gemäß den Fig.3 und 4 erreicht werden. Fig. zeigt den mechanischen Teil eines Roboters. Der Roboter

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besitzt eine Basis 1 und einen Drehtisch 2, um den Zähne 3 vorgesehen sind. Ein Ritzel 5 ist direkt mit der Welle eines an der Basis 1 befestigten Blektromotors 4 verbunden. Das Ritzel 5 kämmt mit einem Zahn 3 derart, daß der Drehtisch 2 um eine vertikale Achse in Richtung θ gedreht werden kann, wie das durch ein Pfeil dargestellt ist. Ein erster Arm 6 ist schwenkbar an dem Drehtisch 2 mittels eines Stiftes gesichert, der nicht dargestellt ist. Ein hydraulisches Betätigungsglied 7 besitzt einen Kopf 8, der schwenkbar mit dem Drehtisch 2 mittels eines Stiftes 9 verbunden ist,und eine Stange 10, die schwenkbar mit dem ersten Arm 6 über einen Stift 11 verbunden ist. Die Anordnung ist derart, daß der erste Arm 6 in Richtung eines Pfeils ψ durch das hydraulische Betätigungsglied 7 gedreht wird. Ein zweiter Arm 12 ist schwenkbar an dem ersten Arm 6 mittels eines nicht dargestellten Stiftes befestigt.

Der Kopf 14 eines hydraulischen Betätigungsglieds ist schwenkbar an dan ersten Arm 6 mittels eines Stifte®¹-15 gesichert, während eine Stange 16 schwenkbar mit dem zweiten Arm 12 mittels eines Stiftes 17 verbunden ist. Das Betätigungsglied 13 erreicht eine Drehung des zweiten Arms 12 in Richtung eines Pfeils ψ

Der zweite Arm 12 trägt an seinem Ende einen ersten Schwingungsmotor 18 mit einer horizontalen Drehachse, wobei er in Richtung eines Pfeils OC drehbar ist. Ein zweiter Schwingugnsmotor 19 ist an dem ersten Schwingungsmotor 18 angebracht. Der zweite Schwingungsmotor 19 besitzt eine Schwingungswelle, die senkrecht zur

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Schwingungswelle des ersten Schwingungsmotors 18 ist, und ist so ausgebildet, daß er in Richtung eines Pfeils ß drehbar ist.

Ein Schweißbrenner 20 und ein Paar von Lageerfassungseinrichtungen 21a, 21b sind an dem zweiten Schwingungsmotor 19 gesichert. Die Anordnung ist derart, daß die Erfassungsrichtungen der Lqgeerfassungseinrichtungen 21a und 21b um 45° zur Richtung des Schweißbrenners 20 geneigt sind und daß die beiden Lageerfassungseinrichtungen 21a, 21b einen Winkel von 90 zwischen sich bilden.

Stellungserfassungseinrichtungen 22, 23, 24 25 und 26 sind so ausgebildet, daß sie jeweils die Stellung des Drehtisches 2 gegenüber der Basis 1, die Stellung des ersten Arms 6 gegenüber dem Drehtisch 2, die Stellung des zweiten Arms 12 gegenüber dem ersten Arm 2, die Stellung des ersten Schwingungsmotors 18 gegenüber dem zweiten Arm 12 bzw. die Stellung des zweiten Schwingungsmotors 19 gegenüber dem ersten Schwingungsmotor 18 erfassen.

Der Mechanismus des Roboters, der anhand Fig. erläutert worden ist, ist nicht ausschließlich, vielmehr kann der Roboter verschiedene andere mechanische Konstruktionen besitzen, wie beispielsweise die Konstruktion in der japanischen Patentanmeldung 130821/1979. Es kann auch ein Roboter verwendet werden, bei dem der gesamte Teil oder ein Teil des bewegbaren Abschnittes sich linear bewegt, wie im Fall des Roboters gemäß der JP-OS 124357/1975.

Fig. 4 zeigt ein Beispiels des Steuerabschnitt des Roboters. Ein Unterweisungskasten 27 besitzt eine erste Festlegungseinrichtung 28 zum Festlegen des ausgewählten Punktes aus den Erfassungspunkten und eine zweite Festlegungseinrichtung 29 zum Anweisen der Lage zwischen dem ausgewählten Punkt und der rechnerischen Arbeitslage.

Die erste Festlegungseinrichtung 28 kann ein einfacher Druckknopf oder ein Digitalschalter sein. Wenn ein Druckknopfschalter als erste Festlegungseinrichtung verwendet ist, wird eine Beurteilung beim Einstellen jedes Arbeltserfassungspunktes durchgeführt, ob der Punkt einen ausgewählten Punkt bildet oder nicht. Wenn der Punkt einen ausgewählten Punkt bildet, wird der Druckknopf gedrückt und wird die nächste Arbeitserfassungslage gesetzt bzw. eingest_ellt.

Für den Fall, daß ein Dialtalschalter od. dgl. verwendet wird, ist es möglich, den ausgewählten Punkt nach der Vollendung der Einstellung aller Arbeitserfassungspunkte festzulegen.

Die zweite Festlegungseinrichtung 29 kann ebenfalls durch lediglich einen Druckknopfschalter oder einen Üigitalschalter gebildet sein. Falls der Abstand zwischen dem ausgewählten Punkt und der rechnerischen Betriebslage veränderbar sein soll, ist die Verwendung eines Digitalschalters vorzuziehen.

In dem Fall, in dem der Abstand zwischen dem ausgewählten Punkt und dem rechnerischen Betriebspunkt festliegt,

ist es möglich, die erste und die zweite Festlegungseinrichtung zu vereinigen. Weiter ist ein Speicher 30 vorgesehen, um Arbeitserfassungspunkte zu speichern, während weiter eine Recheneinrichtung 31 (CPU) vorgesehen ist. Die Recheneinrichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie den Inhalt des Speichers 30 ausliest und daß sie erreicht, daß der Roboter den Arbeitserfassungsbetrieb durchführt. Gleichzeitig ist die Recheneinrichtung 31 so ausgebildet, daß sie den Erfassungspunkt bestimmt, zu dem der Wegsteuergegenstand des Roboters, d. h. das Ende P des Schweißbrenners 2O_/zu bringen ist unter Verwendung der Ausgangssignale der Stellungserfassungseinrichtungen 22 bis 26, wenn eine vorgegebene Ausgangssignalbedingung der Erfassungseinrichtungen 21a und 21b erhalten ist.

Die Recheneinrichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie durch eine Berechnung den rechnerischen Betriebspunkt bestimmt. Wie bereits erwähnt, wird dieser Punkt unter der Annahme bestimmt, daß eine Linie bzw. Gerade, die den ausgewählten Punkt, der durch die erste Festlegungseinrichtung 28 festgelegt ist, und einen benachbarten Punkt verbindet, auf der Verlängerung der Linie bzw. der Geraden neben dem ausgewählten Punkt von letzterem um einen Abstand beabstandet, der durch die zweite Festlegungseinrichtung angegeben ist. Daher arbeitet die Recheneinrichtung 31 so, daß sich der Wegsteuergegenstand des Roboters längs der Geraden zwischen dem rechnerischen Betriebspunkt und dem Erfassungspunkt durch geeignete Steuerung des Elektromotors 4_χ der hydraulischen Betätigungsglieder 7, 13_/ des ersten Schwingungsmotors 18 und des zweiten Schwingungsmotors 19 bewegt.

Die Vorrichtung mit dem erwähnten Aufbau arbeitet

im
in der folgenden erläuterten Weise. Unter Verwendung des ünterweisungskastens 27 wird ein Befehl in den Speicher 30 derart eingeschrieben, daß sich der Wegsteuergegenst_and P längs den Pfeilen f.. bis f. η gemäß Fig. 2 bewegt und daß die Erfassung der Arbeit an jedem Punkt von Arbeiterfassungsbetriebspunkten P₁ bis Pg durchgeführt wird. Auch wird die erste Festlegungseinrichtung 28 zum Einschreiben in den Speicher betrieben, daß die Erfassungspunkte P₁' bis P,¹, die durch den Erfassungsbetrieb erfaßt sind, der an den

Arbeitserfas-sungsbetriebspunkten P.. und P, durchgeführt ist, ausgewählte Punkte sind. Zusätzlich wird die zweite Festlegungseinrichtung 29 so betrieben, daß sie die Abstände I₁ und I₂ zwischen den ausgewählten Punkten und den jeweiligen rechnerischen Betriebspunkten P ' und P₇ ¹ einschreibt.

Wenn die Platten W₁ und ^^T in die vorgegebenen Lagen gebracht sind, liest die Recheneinrichtung 31 die Informationen, die den Arbeitserfassungsbetrieb betreffen aus dem Speicner 30 aus und arbeitet» so, daß der WegsteuergeQttnstand P längs der Pfeile f₁ bis f-g bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Lageerfassungseinrichtung 21a der Innenfläche der Platte W 2 gegenüber, während die Erfassungseinrichtung 21b der Fläche der Platte W₁ gegenüberliegt.

Dann, wenn das Ausgangssignal von den Lageerfassungseinrichtungen 21a, 21b vorgegebene Werte bei jedem Arbeitserfassungsbetriebspunkt P₁ bis P_fi einnimmt, liest die Recheneinrichtung 31 der Ausgangssignale von den

Stellungserfassungseinrichtungen θη, ^η,^η,^η und ßn aus. Unter Verwenden dieser Werte werden die Werte Xn, Yn und Zn der Erfassungspunkte P₁ ¹ bis P ' in rechtwinkligen

• 6

Koordinaten gemäß der folgenden Gleichung (1) bestimmt:

Xn L- γτ.

"N

3.31 a₃

342 3« 344·

In der obigen Gleichung (1) werden die Koeffizienten bis <^55 durch den Aufbau des mechanischen Teils

der Vorrichtung gemäß Fig. 3 bestimmt.

Die Werte (X₁, Y₁» Z₁) bis (Xg₁Yg,Z_ß) der Punkte P. bis P_g in rechtwinklige Koordinaten werden auf diese Weise bestimmt. Diese Werte werden in den Speicher 30 eingeschrieben.

Die durch die Punkte P und P . tretenden Linien bzw. Geraden ergeben sich aus den folgenden Gleichungen (2) und (3):

X=

₍₂)

(3)

Aus diesen Gleichungen werden die Gleichungen der Geraden zwischen den Erfassungspunkten P₁ ¹ und P' zwischen P₃ ¹ und P ' und zwischen P₁.¹ und P_fi' durch den Betrieb der Recheneinrichtung 31 bestimmt. Dann werden die Werte (Xb/ Yb, Zb) des Punkts b in rechtwinkligen Koordinaten durch Lösen simultaner Gleichungen bestimmt, d. h. der Gleichung der Geraden, die die Erfassungspunkte P₁ ¹ und P₃ ¹ verbindet, und der Gleichung der Geraden, die die Erfassungspunkte P₃ ¹ und P₄ ¹ verbindet. In ähnlicher Weise werden die Werte (Xc,Yc,Zc) des Punkts c in rechtwinkligen Koordinaten durch Lösen der simultanen Gleichungen bestimmt, d. h. der Gleichung der Geraden, die die "rfassungspunkte P₃' und P₄' verbindet, und der Gleichung der Geraden, die die Erfassungspunkte

P ' und P-¹ verbindet,
b ο

In einigen Fällen ergeben sich unterschiede zwischen den Werten Xb, Xc, die durch die simultanen Gleichungen, die aus der Gleichung (2) abgeleitet sind, erhalten werden und den Werten Xb, Xc, die durch die simultanen Gleichungen erhalten werden, die von der Gleichung(3) abgeleitet sind. Liese Unterschiede sind jedoch vernachlässigbar klein, weshalb es nicht problematisch ist, selektiv einen dieser Werte zu verwenden.

In dem Fall, in dem die Achsen X, Y und Z der Koordinaten so wie durch .die Pfeile gemäß Fig. 2 dargestellt bestimmt sind, während die Platte W₁ horizontal angeordnet ist, kann der Wert für Z als konstant angesehen werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Berechnung der Gleichung (3) durchzuführen.

Die Werte der Erfassungspunkte P₁" bis P_g' und der Punkte b und c in rechtwinkligen Koordinaten werden in der erläuterten Weise bestimmt. Dann werden die Werte der rechnerischen Betriebspunkte P ' und P-' in rechtwinkligen Koordinaten in der folgenden Weise bestimmt.

Im allgemeinen werden Koordinatenwerte (X ,., Y *) die um einen Abstand 1 von einem Punkt

(X , Y ) auf einer Geraden Y = ax + b beabstandet η η

sind durch folgende Gleichungen ausgedrückt:

H Xn (4)

Yn^ ⁽⁵⁾

mit f = tan"

In ähnlicher Weise ergeben sich die Koordinatenwerte X_n+^ ι ^Y _n+-|) ^des Punktes_/der um den Abstand 1 von einem Punkt (X_₊i» ^z _n+1^ ^au^ ^ei^ner Geraden ζ - a'x + b¹ beabstandet sind gemäß:

= tan"¹

Die Koordinatenwerte der rechnerischen Betriebspunkte Pq¹/ P₇ ¹ werden durch die Recheneinrichtung 31 aus den Gleichungen (4), (5), (7) oder den Gleichungen (4), (6), (7) berechnet.

Die Koordinatenwerte der rechnerischen Betriebspunkte Pq¹/ P₇ ¹ sowie diejenigen der Erfassungspunkte P₁ ¹ bis P ' und der Punkte b und c werden auf

1 D

diese Weise bestimmt. Dann erfolgt eine Berechnung mittels der Recheneinrichtung 31 zur Interpolation zwischen benachbarten Punkten P ' - P.¹ - P ' - b, b - P₃ ⁵ P₄ ¹ - c_f c - P₅ ¹ - P₆ ¹ - P' und der Elektromotor 4, die hydraulischen Betätigungsglieder 7, 13, der erste Schwingungsmotor 18 und der zweite Schwingungsmotor 19 werden gemäß dem Rechenergebnie gesteuert.

Wie sich das aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, wird gemäß der Erfindung in dem Fall, in dem die Lage einesTeils der Arbeit nicht aufgrund von Schwankungen in der Form der Arbeit bzw. des Werkstücks erfaßt werden kann oder einer Abweichung der Arbeitslage bezüglich dem Robote^ eine solche Lage mittels einer Rechnung bestimmt, wobei ein Teil durch lineare Interpolation verarbeitet werden kann. Folglich ist es möglich, den Bereich der Arbeit zu erweitern, die von dem Roboter durchgeführt werden kann.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem nach Einstellen der Arbeitserfassungsbetriebspunkte P_- bis P,. die Lageerfassungseinrichtung

1 ο

mittels des Roboters längs den Pfeilen f₁ bis f- bewegt wird und der Lageerfassungsbetrieb bei jedem der Punkte P₁ bis P_fi durchgeführt wird. Zu jedem Zeitpunkt des Erfassungsbetriebes werden die Lageerfassungseinrichtungen zur Bestimmung der Lage betrieben, die durch den Wegsteuergegenstand des Roboters zu passieren sind.oder des Punktes, an dem diese anzuhalten ist, d. h. der zukünftigen Erfassungspunkten P..¹ bis Pg¹. Von diesen Erfassungspunkten P ' bis P,¹ wird der Punkt P₁ ¹ als ausgewählter Punkt aufgenommen. Dann wird die Lageerfassungseinrichtung auf der Verlängerung der den ausgewählten Punkt P ' und de. η benachbarten Punkt P₂' verbindenden Geraden bewegt und wird ein Punkt P ' als Punkt einer plötzlichen Ausgangssignaländerung erfaßt. Das Ausgangssignal der Lageerfassungseinrichtung wird nämlich am Punkt P ' plötzlich geändert, weil die Lagebeziehung zwischen der Lageerfassungseinrichtung und der Arbeit W_ plötzlich an dieser Stelle geändert wird. In ähnlicher Weise wird der Punkt P ' als der ausgewählte Punkt aufgenommen und wird die Lageerfassungseinrichtung längs der Erweiterung oder Verlängerung der Geraden bewegt, die den ausgewählten Punkt P_fi' und den benachbarten Punkt P-¹ verbindet, und es wird ein Punkt P₇ ¹ als der Punkt plötzlicher Ausgangssignaländerung erfaßt. Der Wegsteuergegenstand wird zum Verbinden der Punkte P₀ ¹/ P7¹ plötzlicher Ausgangssignaländerung und der Erfassungspunkte P₁' bis P ' gesteuert unter Durchlaufen der Punkte P₀', P₁ ¹, P^b,P₃ ¹ ,P₄ ¹ ,0,P₅ · ,Pg¹ ,P₇ · unter Durchführen einer linearen Interpolation in jedem Bereich zwischen benachbarten Punkten.

Dieses Steuerverfahren kann beispielsweise mittels der Vorrichtung gemäß den Fig. 3 bis 6 durchgeführt werden. Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Steuerabschnittes einer solchen Vorrichtung. Der Steuerabschnitt besitzt nämlich einen Unterweisungskasten 27, der eine Festlegungseinrichtung für einen ausgewählten Punkt enthält, die so ausgebildet ist, daß sie den ausgewählten Punkt aus mehreren der Erfassungspunkte festlegt. Die den ausgewählten Punkt festlegende Festlegungseinrichtung 28 kann ein einfacher Druckknopfschalter oder kann eine Einrichtung wie ein Digitalschalter sein. Wenn ein Druckknopf als Festlegungseinrichtung verwendet ist, wird zum Zeitpunkt der Einstellung jedes Exfassungspunktes eine Beurteilung durchgeführt, ob der Punkt einen ausgewählten Punkt bildet und, falls der Punkt einen ausgewählten Punkt bildet, wird der Druckknopf gedrückt vor dem Einstellen des nächsten Arbeitslageerfassungspunktes.

Weiter ist ein Speicher 30 vorgesehen, der die Arbeit_serfassungspunkte speichert, wobei weiter eine Betriebssteuereinrichtung (CPU 31) vorgesehen ist.

Die Betriebssteuereinrichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie den Inhalt des Speichers 30 ausliest, damit der Roboter den Arbeitserfassungsbetrieb durchführt. Die Betriebssteuereinrichtung 31 ist weiter so ausgebildet, daß sie eine solche Steuerung durchführt, daß der Wegsteuergegenstand des Roboters, d. h. das Ende P des Schweißbrenners 20 nach dem erwarteten Erfassungspunkt sucht, wenn die Ausgangssignale von den Erfassungs-

einrichtungen 21a und 21b vorgegebene Bedingungen zum Zeitpunkt der Erfassung der Arbeit einnehmen aufgrund der Ausgangssignale von den Stellungserfassungseinrichtungen 22 bis 26.

Der Speicher 30 besitzt eine solche Befehlsfunktion, daß die Betriebssteuereinrichtung 31 zum Betreiben des Elektromotors 4_;der hydraulischen Betätigungslieder 7, 13, des ersten Schwingungsmotors 18 und des zweiten Schwingungsmotors 19 betätigt wird derart, daß sich der Wegsteuergegenstand zwischen dem Punkt plötzlicher Ausgangssignaländerung und dem Erfassungspunkt bewegt unter Bewegen der Lageerfassungseinrichtung längs der Verlängerung der Geraden, die den ausgewählten Punkt und den benachbarten Erfassungspunkt verbindet, damit die Lageerfassungseinrichtung den Punkt einer plötzlichen Änderung dessen Ausgangssignals finden kann.

Die.Vorrichtung mit dem erläuterten Aufbau arbeitet in der folgenden erläuterten Weise. Unter Verwendung des Unterweisungskastens 27 wird ein Befehl in den Speicher 30 eingeschrieben derart, daß der Wegsteuergegenstand sich längs den Pfeilen f.. bis f-^ bewegt und daß der Arbeitserfassungsbetrieb an jedem der Arbeiterfassungsbetriebspunkte P- bis P_g durchgeführt wird. Gleichzeitig wird die Festlegungseinrichtung 28 für den ausgewählten Punkt betrieben, um in den Speicher 30 einzuschreiben, daß die Erfassungspunkte P₁' und Pg¹ die als Ergebnis des Erfassungsbetriebs an den Arbeitslageerfassungsbetrxebspunkten P₁ und P_g erfaßt worden sind, die ausgewählten Punkte sind.

Dann, wenn die Platten W₁ und W₂ in die vorgegebene Lage gebracht worden sind, liest die Betriebssteuereinrichtung 31 die Information, die die Arbeitserfassung betrifft, aus dem Speicher 30 aus und steuert den Wegsteuergegenstand P längs der Pfeile f.. bis ^₁₆-Zu diesem Zeitpunkt liegt die Lageerfassungseinrichtung der Innenwandfläche der Platte W₂ gegenüber, während die Erfassungseinrichtung 21b der Fläche der Platte W^ gegenüberliegt.

An jedem der Arbeitslageerfassungsbetriebspunkte P. bis P_g liest, wenn die Ausgangssignale von den Lageerfassungseinrichtungen 21a und 21b vorgegebene Werte eil nehmen, die Betriebssteuereinrichtung 31 den Wert der Ausgangssignale θ , ^_n' ^ _n» ö< _n;^ß _n von den Stellungserfassungseinrichtungen 22 bis 26 aus.

Aus diesen Werten werden die Werte xn, Yn, Zn der

fn Koordinaten abhängig

I U

von der vorstehenden Gleichung (1) bestimmt.

Dann werden die Lagen der Punkt b und c in der gleichen Weise bcsLimmt, wie das anhand von Fig. 2 erläutert worden ist, unter Verwendung der Gleichungen (2) und (3).

Die Betriebssteuereinrichtung 31 betreibt die Lageerfassungseinrichtungen 21a, 21b unter deren Aktivieren längs der Verlängerung der Geraden, die den ausgewählten Punkt P ' und den benachbarten Punkt P₂' verbindet, neben dem ausgewählten Punkt P.' · ...... in Übereinstimmung mit dem durch den Speicher 30 gegebenen Befehl (Anweisung)

Dann, wenn die Lageerfassungseinrichtungen 21a und 21b zu den Punkten a bewegt sind, werden die Ausgangssignale dieser Einrichtungen plötzlich geändert. Der Punkt P ' plötzlicher Ausgangssignaländerung wird zu diesem Augenblick aus den Ausgangssignalen der Stellungserfassungsseinrichtungen 22, 23, 24, 25 und 26 bestimmt.

In ähnlicher Weise steuert unter Aktivieren der Lageerfassungseinrichtungen 21a, 21b die Betriebssteuereinrichtung 31 dieser Einrichtungen längs der Verlängerung der Geraden, die dejn ausgewählten Punkt P_fi' und den benachbarten Punkt P₅' neben dem ausgewählten Punkt P,' Dann, wenn die Lageerfassungs-

O ^v

einrichtungen 21a, 21b die Lage d erreichen, werden die Ausgangssignale von diesen Erfassungseinrichtungen 21a, 21b plötzlich geändert. Der Punkt P₇ der plötzlichen Ausgangssignaländerung wird zu diesem Augenblick aus den Ausgangssignalen der Stellungserfassungseinrichtungen 22, 23, 24, 25 und 26 bestimmt.

Ein Rechenbetrieb zur linearen Interpolation zwischen den Punkten P ' und P₇ ¹ wird durch die Betriebssteuereinrichtung 31 erreicht und der Elektromotor 4,die hydraulischen Betätigungsglieder 7, 13,der erste Schwingungsmotor 18 und der zweite Schwingungsmotor werden in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Rechenbetriebes gesteuert.

Der ausgewählte Punkt und der Punkt neben dem ausgewählten Punkt können durch eine Einrichtung wie einem Druckknopf festgelegt werden. Wenn jedoch die Arbeit bzw.

das Werkstück einfach ist, wie im Fall gemäß Fig. 5, genügt es, in den Speicher 30 lediglich einzuschreiben, daß der erste und der letzte Punkt die ausgewählten Punkte sind. Im Fall einer Arbeit bzw. eines Werkstückes wie gemäß Fig.5, in dem die ersten und letzten Punkte die ausgewählten Punkte bilden, besitzt jeder ausgewählte Punkt lediglich einen benachbarten Punkt, so daß der Speicher eine solche Information speichert, daß der zweite Punkt vom anfangenden und der zweite Punkt vom letzten die benachbarten Punkte bilden. Anstelle de η Fühler längs der Verlängerung der Geraden zu bewegen, die den ausgewählten Punkt und den benachbarten Punkt neben dem ausgewählten Punkt verbindet, ist es möglich, den Fühler . längs einer gekrümmten Verlängerung neben dem ausgewählten Punkt eines Bogens zu bewegen, der drei Punkte einschließlich des ausgewählten Punktes, des Punktes neben dem ausgewählten Punkt und eines weiteren Punkts nahe dem benachbarten Funkt enthält.

Die Speichereinrichtung 30, die Betriebesteuerein-

in
richtung 31 sowie weitere der Vorrichtung gemäß der Erfindung enthaltene einrichtungen können durch einen Mikrorechner aebri 7 äat sein.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.

Claims

Ansprüche

1 J Verfahren zum Steuern des Weges eines Roboters, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Einstellen von Arbeitslageerfassungsbetriebspunkten bei mehreren Lagen,

Durchführen eines Arbeitslageerfassungsbetriebes an jedem der Erfassungsbetriebspunkte,

Betreiben von Lageerfassungseinrichtungen zu Zeiten des Lageerfassungsbetriebes zum Bestimmen von Erfassungspunkten zu denen der Wegsteuergegenstand des Roboters zu bringen ist,

Bestimmen mittels Rechenbet^iebes einer rechnerischen Betriebslage,die auf der Verlängerung der Geraden angeordnet ist, die einen ausgewählten Punkt aus den Erfassungspunkten und einen Erfassungspunkt neben letzterem verbindet, benachbart zum ausgewählten Punkt und von dem ausgewählten Punkt um einen festgelegten Abstand beabstandet ist und

Steuern des Wegsteuergegenstandes des Roboters derart, daß der rechnerische Betriebspunkt und der Erfassungspunkt verbunden werden.
2. Verfahren zum Steuern des Weges eines Roboters, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

81-A6598-O2-MeF

L. I KJ KJ KJ

»Ο uC<« ι

Einstellen von Arbeitserfassungsbetriebspunkten in mehreren Lagen,

Durchführen des Arbeitslageerfassungs^betriebes an jeder der Arbeitserfassungsbetriebslagen,

Betreiben der Lageerfassungseinrichtung zu Zeiten des Lageerfassungsbetriebes zur Bestimmung von Erfassungspunkten,zu denen der Wegsteuergegenstand des Roboters zu bringen ist/

Bewegen der Lageerfassungseinrichtung längs der Verlängerung einer Geraden, die einen ausgewählten Punkt aus den Erfassungspunkten und einen Erfassungspunkt neben dem ausgewählten Punkt · verbindet, benachbart zum ausgewählten Punkt,

Erfassen des Punktes, an dem das Ausgangssignal von der Lageerfassungseinrichtung sich plötzlich ändert und

Steuern des Wegsteuergegenstandes des Roboters derart, daß der Punkt plötzlicher Ausgangssignaländerung und die Erfassungspunkte miteinander verbunden werden.
3. Vorrichtung zum Steuern des Weges eines Roboters, mit

einem Speicher (30) zum Speichern von Arbeitslageerfassungsbetriebs lagen,

eine Lageerfassungseinrichtung, die an dem Roboter angebracht ist und die Lage einer Arbeit bzw. eines Werkstücks erfassen kann,

Stellungserfassungseinrichtungen (22 bis 26) zum Erfassen der Stellung des Roboters und

eine rechnerische Betriebseinrichtung (Recheneinrichtung 31)

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zum Auslesen des Inhalts des Speichers (30) und zum Erreichen, daß der Roboter einen Arbeitslageerfassungsbetrieb durchführt und daß, wenn das Ausgangssignal von der Lageerfassungseinrichtung eine vorgegebene Bedingung während des Arbeitserfassungsbetriebes erfüllt, die Erfassungspunkte bestimmt sind, zu denen der Wegsteuergegenstand des Roboters zu bringen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine erste Festlegungseinrichtung (28) vorgesehen ist, zum Festlegen eines ausgewählten Punktes aus den Erfassungspunkten_/ und eine zweite Festlegungseinrichtung (29) vorgesehen ist zum Festlegen eines Abstände:: zwischen dem ausgewählten Punkt und dem rechnerischen Betriebspunkt,

daß die Recheneinrichtung (31) so ausgebildet ist, daß sie einen Rechenbetrieb durchführt zum Bestimmen einer rechnerischen Betriebslage, die auf der Verlängerung einer Geraden Angeordnet ist, die einen ausgewählten Punkt, der durch die erste Festlegungseinrichtung (28) festgelegt ist, und.den Erfassungspunkt neben dem ausaewählten Punkt /benachbart zu dem ausgewählten Punkt und von dem ausgewählten Punkt um einen Abstand beabstandet, der durch die zweite Festlegungseinrichtung (29) festgelegt ist, und zum Durchführen der Steuerung derart, daß der Wegsteuergegenstand (20) des Roboters sich zur Verbindung des rechnerischen Betriebspunktes und der Erfassungsbewegt.
4. Vorrichtung zum Steuern des Weges eines Roboters nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste

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Festlegungseinrichtung und die zweite Festlegungseinrichtung miteinander einstückig sind.
5. Vorrichtung zum Steuern des Weges eines Roboters, mit

einem Speicher (30) zum Speichern von Arbeitserfassungsbetriebspunkten,

einer Lageerfassungseinrichtung,die am Roboter angebracht ist_/ zum Erfassen der Lage der Arbeit bzw. des Werkstücks,

Stellungserfassungseinrichtungen, die zum Erfassen der Stellung des Roboters ausgebildet sind_/und eine rechnerische Betriebseinrichtung (Recheneinrichtung 31), die zum Auslesen des Inhaltes des Speichers (30) und zum Betreiben des Roboters derart ausgebildet ist, daß er einen Arbeit_slageerfassungsbetrieb durchführt, wobei dann, wenn das Ausgangssignal von der Lageerfassungseinrichtung eine vorgegebene Bedingung ,während des Arbeitserfassungsbetriebes erfüllt, die Erfassungspunkte bestimmbar sind,zu denen der Wegsteuergegenstand des Roboters zu bringen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Festlegungseinrichtung (28) eines ausgewählten Punktes vorgesehen ist zum Festlegen eines ausgewählten Punktes von den Erfassungspunkten,

daß der Speicher (30) eine Befehlsfunktion besitzt, damit die Recheneinrichtung (31) die Lageerfassungsein-' richtungen (21a, 21b) aktiviert und diese längs der Verlängerung einer Geraden bewegt, die den ausgewählten

Punkt und einen der Erfassungspunkte neben dem ausgewählten Punkt verbindet, benachbart zu dem ausgewählten Punkt derart, daß die Lageerfassungseinrichtung einen Punkt finden kann, an dem das Ausgangssignal davon sich plötzlich ändert und einer. Befehl zum Bewegen des Wegsteuergegenstandes (20) erzeugt auf einem Weg zur Verbindung des Punktes plötzlicher Ausgangesignaländerung und der Erfassungspunkte.