DE3422107C2 - Roboter-Steuerungsvorrichtung - Google Patents
Roboter-SteuerungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Roboter-Steuerungsvorrichtung
insbesondere zur Positions- und Geschwindigkeitssteuerung
eines Roboters, auf der Grundlage von Bewegungsbefehlen.
Eine solche Roboter-Steuerungsvorrichtung ist aus der
DE 24 33 003 A1 bekannt. Dort werden mit einer ersten Einrichtung
Bewegungsbefehle erzeugt, welche einer zweiten Einrichtung zugeführt
werden, die daraus schrittweise eine Anzahl von Objektpositions
variablen erzeugt, welche aufeinanderfolgende Positionen auf einer
von den Bewegungsbefehlen definierten Ortskurve angeben. Aus den
Objektpositionsvariablen erzeugt eine Positionssteuereinrichtung
Positionsbefehle, die einer Antriebseinrichtung des Roboters zugeführt
werden, so daß dieser der Ortskurve folgt.
Eine konventionelle Roboter-Steuerungsvorrichtung dieser Art ist so
aufgebaut, wie aus Fig. 1 ersichtlich. In Fig. 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 einen Programmspeicher zur Speicherung
eines Programmes, welches durch einen Benutzer eingegeben
wird und variable Positionsdaten, welche durch Lehr
unterweisung oder manuelle Dateneingabe zusammengestellt
werden. Bezugszeichen 2 bezeichnet einen
Instruktionsdekodierer zum Dekodieren von
Programminstruktionen, die in dem Programmspeicher 1
abgespeichert sind und die im vorliegenden Falle ausgeführt
werden. Bezugszeichen 3 bezeichnet eine
Instruktionsausführungssteuerung zur Ausführung der
Instruktionen eines Programmes gemäß den deko
dierten Instruktionen, die durch den Instruktionsdekodierer
2 geliefert werden. Bezugszeichen 4 bezeichnet einen
Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt zur Bildung
einer Objektpositionsvariablen des Roboters, wenn er eine
Bewegungsinstruktion ausführt oder zur Bildung einer
veränderlichen Position. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine
Objektpositionsvariable, die vom Objektpositionsvariablen-
Erzeugungsabschnitt abgegeben wird.
Die Objektpositionsvariable 5 hängt von der
Bewegungsinstruktion ab. Bei einer Bewegungsinstruktion mit
linearer Interpolation wird die Objektpositionsvariable
durch die Kombination der Koordinaten (X, Y, Z) des
Greifers (Finger) des Roboters am Bestimmungsort und durch
die Koordinaten-Eulerscher Winkel (α, β, γ) - angezeigt,
welche die Winkelorientierung des Greifers des Roboters
kennzeichnen. Im Falle einer Gelenkbewegung wird die
Objektpositionsvariable durch die Koordinaten
(J₁,. . .,Jk,. . .) der Achsen des Roboters am
Bestimmungsort angezeigt (wobei Jk die Koordinate der k-ten
Achse ist) . Für die folgende Beschreibung der
Roboterbewegung wird die Objektpositionsvariable im
orthogonalen Koordinatensystem angegeben.
Außerdem ist in Fig. 1 mit 6 eine Positionssteuerung
bezeichnet, die einen
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7 zur
Durchführung der Geschwindigkeitsteuerung und Regelung
während der Bewegung des Roboters sowie einen
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8 aufweist, um
Bewegungsbefehle in vorgegebenen Zeitpunkten zu erzeugen.
Die Bezugssymbole und bezeichnen jeweils einen
erlaubten bzw. zulässigen Geschwindigkeits- und
Beschleunigungswert, der für die Robotersteuereinrichtung
zulässig ist. Das Bezugszeichen 9 bezeich
net einen Geschwindigkeitskompensationsabschnitt, der die
vorerwähnte Geschwindigkeit - und Beschleunigung in
Abhängigkeit von einer Instruktion von der
Instruktionsausführungssteuerung 3 erzeugt. Bezugszeichen
10 bezeichnet einen Koordinatentransformationsabschnitt zur
Umwandlung eines Positionsbefehles, der in dem orthogonalen
Koordinatensystem (X, Y, Z, α, β, γ) von der
Positionssteuereinheit 6 erzeugt wird, in einen
Positionsbefehl, der in dem Koordinatensystem (J₁,. . ., Jk)
der Achsen des Roboters ausgedrückt wird. Bezugszeichen 11
bezeichnet einen Positionsbefehl, der durch den
Koordinatenumwandlungsabschnitt ausgegeben wird und der
durch die Koordinaten der Achsen des Roboters ausgedrückt
wird. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen
Positionssteuerabschnitt, der auf einen Positionsbefehl 13
hin die Positionierung im Hinblick auf die Bewegung des
Roboters ausführt.
Die Wirkungsweise der Robotersteuerungsvorrichtung dieser
Art wird nun beschrieben.
Wenn eines der in dem Programmspeicher 1 abgespeicherten
Programme ausgewählt wird, beginnt der
Instruktionsdekodierer 2 die Instruktionen in dem so
ausgewählten Programm zu dekodieren. Die als Ergebnis der
Instruktionsdekodierung erhaltenen Daten werden an die
Instruktionsausführungssteuerung 3 weitergegeben. Wenn die
Instruktion im Programm, die durch den
Instruktionsdekodierer 2 dekodiert wurde, die Bewegung des
Roboters betrifft, instruiert die
Instruktionsausführungssteuerung 3 den
Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt 4, um eine
Position anzugeben, in die der Roboter bewegt werden soll.
Wenn der Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt 4 die
Objektpositionsvariable 5 erzeugt, führt die
Positionssteuerung 6 eine Positionssteuerung und eine Ge
schwindigkeitsortskurvensteuerung bezüglich der Bewegung des
Roboters zur angegebenen Position aus unter Verwendung der
erlaubten Geschwindigkeit und der Beschleunigung , welche
durch den Geschwindigkeitskompensationsabschnitt eingestellt
wurden.
Die Positionssteuerung 6 umfaßt den
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7 sowie den
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8, wie bereits beschrieben.
Der Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7 führt die
Geschwindigkeitssteuerung und die Ortskurvensteuerung für die
Bewegung des Roboters aus. Der
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8 führt die
Positionssteuerung aus.
Die Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung werden
zeitlich schrittweise ausgeführt. Das bedeutet, daß eine
Geschwindigkeit und eine Position jeweils nacheinander nach
einer vorgegebenen Zeitperiode Δt abgegeben werden. Wenn die
vorhergehende (Δt vorher) Geschwindigkeit i-1, die
Objektpositionsvariable d-, die Position i-1, die erlaubte
Geschwindigkeit und die Beschleunigung , die durch die
Geschwindigkeitskompensationsauswahl erzeugt wurde, eingegeben
werden, stellt der Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7
die Richtung der momentanen Geschwindigkeit i ein und
gleichfalls die des Vektors -d - i-1. Außerdem bestimmt der
Abschnitt 7, ob die vorliegende Geschwindigkeit zulässig ist
oder gleich oder geringer als die vorhergehende Geschwindigkeit
gemacht werden sollte. Der Positionsbefehlserzeugungsabschnitt
8 erzeugt die momentane Position i gemäß der vorhergehenden
Position i-1 und der momentanen Geschwindigkeit i von dem
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7. Die momentane
Geschwindigkeit i und die Position i, die
so erhalten wurden, werden für die Berechnung der
nächstfolgenden Geschwindigkeit i+1 und Position i+1- nach
dem Ablauf des Zeitintervalles Δt berechnet.
Wenn die momentane Position i ermittelt ist, führt der
Koordinatentransformationsabschnitt 10 die
Koordinatentransformation von dem orthogonalen
Koordinatensystem (X, Y, Z, α, β, γ) in das
Koordinatensystem (J₁,. . ., J₆) der Roboterachsen aus.
Die Positionssteuerung 12 ermittelt die gegenwärtigen
Bewegungen der Achsen gemäß den Koordinaten 11, die in der
oben beschriebenen Weise erhalten wurden. Die gegenwärtigen
so ermittelten Bewegungen der Achsen werden durch einen D/A
Umwandler auf entsprechende Motoren übertragen. Als
Ergebnis wird der Roboter zur momentanen Position (i)
bewegt.
Die zuvor beschriebenen Operationen werden in wiederholter
Weise ausgeführt, bis der Roboter die Position d
erreicht.
Die konventionelle Roboter-Steuerungsvorrichtung der oben
beschriebenen Art darf nur eine Objektpositionsvariable in
der Bewegung des Greifers des Roboters ausführen. Daher ist
es bei der Steuerung einer geometrischen Ortskurve, die aus
einer Serie von Punkten besteht, notwendig, die
Objektpositionsvariable bei jedem Punkt zu ändern. Es ist
unmöglich, eine kontinuierliche Ortskurve einschließlich
einer Zeitachse zu verwirklichen. Außerdem ist die
konventionelle Roboter-Steuerungsvorrichtung nachteilig
dadurch, daß die Orientierung des Greifers des Roboters,
der in die Position bewegt wurde, nicht durch die
Ausgangssignale eines visuellen Sen
sors oder eines Berührungssensors geändert werden kann.
Aus EP 0 075 792 A2 ist eine Roboter-Steuerungsvorrichtung
bekannt, bei der mehr als zwei Positionspunkte aus einem
Speicher ausgelesen werden. Für drei Punkte wird ein
Interpolationsvorgang geschildert, durch den
Interpolationspunkte berechnet werden, die auf einer
geglätteten Bahn zwischen den beiden Endpunkten der drei
ausgelesenen Punkte liegen. Der dritte ausgelesene Punkt
wird vom Roboter nicht durchlaufen, sondern dient als
reiner Stützpunkt für den Interpolationsvorgang.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Roboter
steuerungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine
kontinuierliche Ortskurve vom Robotergreifer durchlaufen
werden kann und ein schnelles Ansprechen auf
Umgebungsgegebenheiten sowie leichte Änderbarkeit
gewährleistet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine
Robotersteuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer konventionellen Roboter-
Steuerung,
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen
Roboter-Steuerung,
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Sensor-
Kompensationsabschnittes von Fig. 2, und
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines manuellen
Schaltknopfpositionskompensationsabschnittes
gemäß Fig. 2.
In Fig. 2 umfaßt eine erste Einrichtung zur Erzeugung von
Bewegungsbefehlen einen Programmspeicher 1, einen
Instruktionsdekodierer 2, eine
Instruktionsausführungssteuerung 3 und eine
Geschwindigkeitskompensationseinrichtung 9.
Eine zweite Einrichtung zur Bildung einer
Objektionpositionsvariablen umfaßt einen
Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt 4, einen
Sensor-Kompensationsabschnitt 17 und einen manuellen
Schaltknopfpositionskompensationsabschnitt 18. Der
Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt 4 erzeugt eine
Vielzahl von Objektpositionsvariablen (n
Objektpositionsvariable) in Abhängigkeit von den
Bewegungsbefehlen.
Der Sensorkompensationsabschnitt 17 umfaßt gemäß Fig. 3
einen Positionserfassungssensor 19, eine
Sensorschnittstelle 20 und einen
Positionsberechnungsabschnitt 21. Der
Positionserfassungssensor 19 bestimmt eine Verschiebung
relativ zur Position, die mitgeteilt wurde. Die erfaßten
Daten werden über die Sensorschnittstelle 20 zum
Positionsberechnungsabschnitt 21 übertragen. Der
Positionsberechnungsabschnitt 21 korrigiert die mitgeteilte
Position gemäß den so übertragenen Detektordaten.
Der Positionskompensationsabschnitt mit manueller
Schalterbetätigung gemäß Fig. 4 umfaßt eine Box 20 mit von
Hand betätigbaren Tasten, einen Detektorabschnitt 23 für
die von Hand betätigbaren Betätigungsschalter und einen
Positions-
Berechnungsabschnitt 24 für die von Hand betätigbaren
Betätigungsschalter. Wenn an der manuellen
Schalterbetätigungsbox 22 eine Taste entsprechend den
Koordinaten betätigt wird, bestimmt der Detektorabschnitt für
den Handbetätigungsschalter den Betätigungsvorgang des von Hand
betätigten Schalters. Die beim Niederdrücken des Handschalters
erzeugten Daten werden dem Positionsberechnungsabschnitt für
den Handbetätigungsschalter 24 übermittelt, von dem die
gewünschte Position berechnet wird.
In Fig. 2 bezeichnen 5a, 5b und 5c die erste, j-te und n-te
Objektposition, die durch die Objektpositionsvariablen-
Erzeugungsabschnitte ausgegeben werden. Diese
objektpositionsvariablen werden im orthogonalen
Koordinatensystem (X, Y, Z, α, β, γ) ausgedrückt.
Das Komprimieren oder Vergrößern der objektpositionsvariablen
wird durch einen Gewichtungsfunktionserzeugungsabschnitt 17 und
einen Gewichtungsabschnitt 15 ausgeführt. Der
Gewichtungsfunktionserzeugungsabschnitt 17 erzeugt
Gewichtungsfunktionen W₁,. . ., Wj,. . . und Wn für die
Objektpositionsvariablen, die durch den
Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt 4 erzeugt werden.
Der Gewichtungsabschnitt 15 komprimiert oder vergrößert die
Objektpositionsvariablen unter Benutzung der
Gewichtungsfunktionen.
Positionssteuereinrichtungen 6a, 6b und 6c sind jeweils für die
Objektpositionsvariablen 5a, 5b und 5c vorgesehen. Die
Positionssteuereinrichtung 6a weist einen
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7a und einen
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8a auf. Die
Positionssteuereinrichtung 6b ist aus einem
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7b und einem
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8b zusammengesetzt. Ähnlich
umfaßt die Positionssteuereinrichtung 6c einen
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7c und einen Po
sitionsbefehlserzeugungsabschnitt 8c. jede der
Positionssteuereinrichtungen 6a, 6b und 6c ist hinsichtlich
der Funktion gleich der Positionssteuereinrichtung 6 gemäß
Fig. 1. Beim Empfang der Objektpositionsvariablen 5b, der
Gewichtungsfunktion Wj zum Komprimieren oder Vergrößern der
Objektpositionsvariablen, der erlaubten Geschwindigkeit j
und der Beschleunigung j-, die durch den
Geschwindigkeitskompensationsabschnitt 9 erzeugt werden,
führt der Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7b
eine Geschwindigkeitssteuerung für die Bewegung in die j-te
gewichtete Objektposition aus. Der
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8b führt eine
Positionssteuerung in vorgegebenen Zeitabschnitten während
der Bewegung in die j-te gewichtete Objektposition aus.
Die Objektpositionsbefehlseinheit umfaßt eine
Positionsbefehl-Additionseinrichtung 16. In der
Objektpositionsbefehlseinheit wird eine Vielzahl von
Objektpositionsbefehlen bzw. gleichbedeutend die
Ausgangssignale der Positionssteuereinrichtungen 6a, 6b und
6c, die in vorgegebenen Zeitpunkten für die gewichteten
Objektpositonsvariablen geschaffen wurden, in jedem
Zeitpunkt zusammengefaßt, um in diesem Zeitpunkt einen
Positionsbefehl zu erzeugen.
Der Betrieb bzw. die Arbeitsweise der Robotersteuerung nach
der Erfindung wird nun beschrieben.
Wenn eines der in dem Programmspeicher 1 gespeicherten
Programme ausgewählt ist, startet der
Instruktionsdekodierer 2 die Dekodierung der Instruktionen
im somit ausgewählten Programm. Die Ergebnisse jeder
dekodierten Instruktion werden dem
Instruktionsausführungssteuerabschnitt 3 zugeführt. Wenn
eine Instruktion im durch den Instruktionsdekodierer 2
dekodierten Programm die Bewegung des Roboters betrifft,
instruiert der Instruktionsausführungssteuerabschnitt 3 den
Objektpositionsvariablen-Erzeugungsabschnitt 4, um
Objektpositionsvariablen zu erzeugen, die durch die
Bewegungsinstruktion an oder zugewiesen werden. Die Anzahl
der Objektpositionsvariablen ändert sich in Abhängigkeit
mit der Art der Bewegungsinstruktion.
Wenn die Anzahl der Objektpositionsvariablen 5a bis 5c, die
durch den Objektpositionserzeugungsabschnitt erzeugt
wurden, durch n dargestellt wird und eine
Objektpositionsvariable für die j-te Positionssteuereinheit
6b durch dj dargestellt wird (wobei j = 1,. . ., n) dann
kann die Variable Pdj durch eine der folgenden Arten oder
Wege geschaffen werden.
- (1) dj wird durch Anweisung gegeben und sie ist die laufende Position, die im Zeitpunkt der Anweisung verfügbar ist und wird in dem Programmspeicher 1 abgespeichert.
- (2) dj wird durch Substitution eines Wertes erhalten und der Wert wird in dem Programmspeicher 1 abgespeichert.
- (3) dj ist durch Unterziehung einer durch Anweisung erhaltenen Position in einer Positionskompensation in dem Sensorkompensationsabschnitt 17 gegeben.
- (4) Nach einer anderen Möglichkeit ist Pdj durch einen Bewegungsbefehl entsprechend einem Betätigungsschalter gegeben, wobei ein von Hand betätigbarer Betätigungsschalter in der Hand betätigbaren Schalterbox 22 bei vorgegebenen Koordinaten betätigt wird.
Wenn d0 = (X₀, Y₀, Z₀, α₀, β₀, γ₀) eine objektpositionsvariable
ist, die durch den Programmspeicher 1 oder den
sensorkompensationsabschnitt 17 geliefert wird und j0 (ΔX, ΔY,
ΔZ, Δα, Δβ, Δγ) eine Objektpositionsvariable ist, die der
Positionskompensationsabschnitt 18 für den von Hand
betätigbaren Schalter bei Betätigung des Handschalters erzeugt,
dann wird die Objektpositionsvariable Pdj wie folgt ausgedrückt:
Die N Objektpositionsvariablen, die auf diese Weise gebildet
wurden, werden durch die Gewichtungsfunktion Wj gewichtet, die
durch den Gewichtungsfunktionserzeugungsabschnitt 14 erzeugt
wird, und zwar in vorgegebenen Zeitpunkten. Die
Gewichtungsfunktionen werden dargestellt durch W₁,. . ., Wj,. . .
und W. Die j-te Gewichtsfunktion wird für die
Objektpositionsvariable dj- (5b) verwendet, die der j-ten
Positionssteuereinrichtung 6b zugeführt wird, wobei auf diese
Weise Pdj komprimiert oder vergrößert wird. Die j-te
Gewichtungsfunktion wird wie folgt definiert:
Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Gewichtungsfunktion
Wj die Abhängigkeit einer objektpositionsvariablen Pdj im
Hinblick auf die Bewegung in die Position von der momentanen
Position ausdrückt.
Die gewichtete objektpositionsvariable Wj dj wird der j-ten
Positionssteuereinrichtung 6b zugeführt. Die
Positionssteuereinrichtung 6b führt die Positionssteuerung und
Geschwin
digkeitssteuerung aus unter Verwendung der erlaubten
Geschwindigkeit j und der Beschleunigung j-, die durch den
Geschwindigkeitskompensationsabschnitt 9 für die Bewegung nach
Wj dj vorgesehen sind. Diese Steuerungen werden unabhängig
durch die Positionssteuereinrichtung ausgeführt.
Wenn eine Geschwindigkeit -j und eine Beschleunigung j dem
System zugewiesen werden, spezifiziert der
Geschwindigkeitskompensationsabschnitt 9 in Abhängigkeit von
der Gewichtungsfunktion, die durch den
Gewichtungsfunktionserzeugungsabschnitt 14 erzeugt wurde,
erlaubte Geschwindigkeiten und Beschleunigungen für die
Positionssteuereinrichtung, und zwar wie folgt:
In diesem Falle bedeuten
Daher führt jede Positionssteuereinrichtung eine
Positionssteuerung und Geschwindigkeitssteuerung mit der
Geschwindigkeit und Beschleunigung, die durch das System
bestimmt wurde, aus.
Die j-te Positionssteuereinrichtung 6b umfaßt den
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7b und den
Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8b, wie bereits vorher
beschrieben wurde. Der
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt 7b bestimmt den
momentanen Geschwindigkeitsbefehl j,i gemäß der gewichteten
Objektpositionsvariablen Wj dj, der Geschwindigkeit j, der
Beschleunigung j, von dem vorhergehenden
Geschwindigkeitsbefehl j,i-1- und dem vorhergehenden
Positionsbefehl j,i-1.
-
-
Die Richtung des momentanen Geschwindigkeitsvektors j,i ist
parallel zur Richtung von Wj dj - j,i-1. Seine Größe wird in
Abhängigkeit vom Abstand |Wj dj - j,i-1 | durch Prüfung
ermittelt, ob die Geschwindigkeit erhöht werden kann,
gleich der vorhergehenden Geschwindigkeit aufrecht erhalten
werden kann oder verringert werden kann. Auf diese Weise
führt der Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt in
jeder Positionssteuereinrichtung eine Beschleunigungs- und
Verzögerungssteuerung sowie Ortskurvensteuerung aus.
Der Positionsbefehlserzeugungsabschnitt 8b in der j-ten
Positionssteuereinrichtung 6b erzeugt den momentanen
Positionsbefehl j,i gemäß dem momentanen
Geschwindigkeitsbefehl j-1- der durch den
Geschwindigkeitsbefehlsabschnitt 7b und dem vorhergehenden
Positionsbefehl j,i-1 erzeugt wurde. Die Positionsbefehle
Pj,i, die durch die Positionssteuereinrichtung erzeugt
wurden, werden der Vektoraddition in dem
Positionsbefehlsadditionsabschnitt 16 unterzogen, wobei als
Ergebnis der folgende Objektpositionsbefehl erzeugt wird:
Wenn der Objektpositionsbefehl Pi dem
Koordinatentransformationsabschnitt 10 zugeführt wird, wird
Pi ausgedrückt in dem orthogonalen Koordinatensystem (X, Y,
Z, α, β, γ) der Koordinatentransformation im
Koordinatensystem (J₁,. . . ,Jk,. . .) der Achsen des Roboters
unterzogen. Die Positionie
rungssteuerung 12 bestimmt die Beträge der Bewegung für die
Achsen entsprechend dem vorhergehenden Positionsbefehl
ausgedrückt in dem Koordinatensystem (J₁,. . ., Jk,). . .) und
dem aktuellen Befehl und führt Bewegungsimpulswerte seinem
D/A Wandler zu, wobei als Ergebnis der Roboter in die
momentane Zielposition bewegt wird.
Die oben beschriebenen Operationen werden wiederholt
ausgeführt, bis der Roboter über eine Vielzahl von
Zielpositionen in seine endgültige Zielposition bewegt
wurde.
In der oben beschriebenen Vorrichtung werden eine Vielzahl
von Objektpositionsvariablen Pd1 bis Pdn in dem orthogonalen
Koordinatensystem (X, Y, Z, α, β, γ) ausgedrückt. Die
Positionssteuerung und Geschwindigkeit und
Ortskurvensteuerung werden ausgeführt, um den Roboter zur
Bewegung in die Objektposition zu veranlassen. Die
Objektpositionsvariablen Pd1 bis Pdn können jedoch in dem
Koordinatensystem (J₁,. . ., Jk. . .) der Steuerachsen des
Roboters ausgedrückt werden. In diesem Falle können im
Hinblick auf die Bewegung des Roboters die
Geschwindigkeitseinstellungssteuerung und die
Positionssteuerung ausgeführt werden, ohne Stoppen in einer
Vielzahl von Positionen oder einer Serie von Punkten in
einem Gelenkverbindungsbetriebsmodus, was bedeutet, daß
diese Steuerungen durch Beschreibung einer geglätteten und
gekrümmten Ortskurve entlang dieser Positionen erreicht
werden kann.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, sind in
der Roboter-Steuerung nach der Erfindung eine Vielzahl von
Objektpositionen und Positionssteuereinheiten, die in ihrer
Zahl gleich der der Objektpositionen sind, vorgesehen. Die
Ausgangssignale der Positionssteuereinheiten werden der Ad
dition unterzogen, um den untergeordneten Objektpositionen
die Beeinflussung der Hauptobjektposition zu gestatten.
Daher wird eine Steuerung einer Ortskurve, bestehend aus
einer Serie von Punkten realisiert. Außerdem kann der
Anschluß bzw. der Greifer des Roboters, der in eine
Objektposition bewegt wurde, die von verschiedenen
Objektpositionsvariablen und Gewichtungsfunktionen erhalten
wurde, dazu gebracht werden, schnell zu reagieren, und zwar
auf Änderungen im Umfeld des Roboters durch Verwendung von
Daten, die durch einen visuellen Sensor, Berührungssensor
oder ähnlichem Sensor abgegeben werden.
Claims (15)
1. Roboter-Steuerungsvorrichtung mit
- - einer ersten Einrichtung (1, 2, 3, 17, 18), die Bewegungsbefehle erzeugt;
- - einer zweiten Einrichtung (4), der die Bewegungsbefehle zugeführt werden und die schrittweise eine Anzahl von Objektpositionsvariablen Pd1. . .Pdn (5a, 5b, 5c) erzeugt, welche aufeinanderfolgende Positionen auf einer von den Bewegungsbefehlen definierten Ortskurve angeben;
- - einer Gewichtungseinrichtung (14, 15), der die Objektpositionsvariablen Pd1. . .Pdn zugeführt werden und die die Objektpositionsvariablen Pd1. . .Pdn mittels einer entsprechenden Anzahl von Gewichtungsfunktionen W₁. . .Wn gewichtet, die jeweils den Objektpositionsvariablen Pd1. . .Pdn zugeordnet sind;
- - mehreren Positionssteuereinrichtungen (6a, 6b, 6c), deren Anzahl gleich der Anzahl der Objektpositionsvariablen Pd1. . .Pdn ist, denen jeweils eine der gewichteten Objektpositionsvariablen W₁Pd1. . .WnPdn zugeführt wird und die jeweils einen momentanen Positionsbefehl Pÿ abgeben;
- - einer Positionsbefehl-Additionseinrichtung (16), der die momentanen Positionsbefehle Pÿ zugeführt werden und die einen Objektpositionsbefehl Pi erzeugt, der der Summe der Positionsbefehle Pj,i entspricht; und
- - einer Antriebseinrichtung (10, 12), der der Objektpositionsbefehl Pi zugeführt wird und die in Abhängigkeit von dem Objektpositionsbefehl Pi Signale erzeugt, die den Roboter antreiben, so daß er der Ortskurve folgt;
- - wobei die Gewichtungsfunktion W₁. . .Wn derart festgelegt sind, daß eine Bewegung des Roboters entlang einer geglätteten Ortskurve erfolgt.
2. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine
Kompensationseinrichtung (17, 18) zur Korrektur der
Objektpositionsvariablen Pd1. . .Pdn (5a, 5b, 5c)
vorgesehen ist.
3. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kompensationseinrichtung ein Sensorkompensationsabschnitt
(17) ist.
4. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kompensationseinrichtung ein manuell betätigbarer
Schalterkompensationsabschnitt (18) ist.
5. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kompensationseinrichtung einen
Sensorkompensationsabschnitt (17) und einen manuell
betätigbaren Schalterkompensationsabschnitt (18) aufweist.
6. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensorpositionskompensationsabschnitt (17) einen
Roboterpositionsbestimmungssensor (19) und einen
Sensorpositionsberechnungsabschnitt (20) aufweist, der
Detektordaten von dem Roboterpositionsbestimmungssensor
erhält, um diese und eine mitgeteilte Position zu
verarbeiten, um einen Korrekturbefehl abzugeben.
7. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der manuell
betätigbare Schalterkompensationsabschnitt (18) eine
manuelle Tastschalterbox (22) und einen
Berechnungsabschnitt (24) aufweist, um einen
Korrekturbefehl in Abhängigkeit von Daten abzugeben, die
bei Betätigung eines manuellen Tastschalters in der
manuellen Schalterbox (22) erzeugt werden.
8. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewichtungseinrichtung einen
Gewichtungsfunktionserzeugungsabschnitt (14) und einen
Gewichtungsabschnitt (15) aufweist.
9. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewichtungsfunktionen, die durch den
Gewichtungserzeugungsabschnitt (14) erzeugt werden, die
folgende Beziehung erfüllen:
10. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Einrichtung zur Bildung eines Bewegungsbefehles einen
Programmspeicher (1) zur Speicherung von Programmen und
Daten, einen Instruktionsdekodierer (2) zur Dekodierung
von Instruktionen in den im Programmspeicher gespeicherten
Programmen und eine Instruktionsausführungssteuerung (3)
zur Ausführung von Instruktionen aufweist, die durch den
Instruktionsdekodierer dekodiert wurden.
11. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Geschwindigkeitskompensationsabschnitt (9) zur Abgabe
einer Geschwindigkeit v und einer Beschleunigung a für die
in der Robotersteuerungsvorrichtung zulässige Bewegung
vorgesehen ist.
12. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Geschwindigkeitskompensationsabschnitt (9) die zulässige
Geschwindigkeit und Beschleunigung in Abhängigkeit von
einer Instruktion von der Instruktionsausführungssteuerung
(3) und der entsprechenden Gewichtungsfunktion bestimmt.
13. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß jede der
Positionssteuereinrichtungen (6a, 6b, 6c) einen
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt (7a, 7b, 7c)
und eine Positionsbefehlserzeugungsabschnitt (8a, 8b, 8c)
aufweist.
14. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils dem
Geschwindigkeitsbefehlserzeugungsabschnitt (7a, 7b, 7c)
die entsprechende gewichtete zulässige Geschwindigkeit
W₁v. . .Wnv und die entsprechende gewichtete, zulässige
Beschleunigung W₁a. . .Wna zugeführt wird.
15. Roboter-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Antriebseinrichtung einen Koordinaten-
Transformationsabschnitt (10) zur Transformation des
Objektpositionsbefehls in das Koordinatensystem der Achsen
des Roboters vorgesehen ist.
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---|---|---|---|---|
US4973215A (en) * | 1986-02-18 | 1990-11-27 | Robotics Research Corporation | Industrial robot with servo |
US4975856A (en) * | 1986-02-18 | 1990-12-04 | Robotics Research Corporation | Motion controller for redundant or nonredundant linkages |
US4962338A (en) * | 1986-11-20 | 1990-10-09 | Staubli International Ag. | Universal robot control board configuration |
US4908556A (en) * | 1986-11-20 | 1990-03-13 | Unimation Inc. | Modular robot control system |
JP2719345B2 (ja) * | 1988-03-30 | 1998-02-25 | 豊田工機株式会社 | 力センサを用いた加工制御装置 |
US5250886A (en) * | 1988-12-27 | 1993-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling robot and robot control apparatus |
JP2735126B2 (ja) * | 1988-12-27 | 1998-04-02 | キヤノン株式会社 | ロボットの制御方法及びその制御装置 |
SE461383B (sv) * | 1989-01-11 | 1990-02-12 | Inst Mash Im A Ablagonravova A | Foerfarande foer styrning av en s k mekanisk resonanshand |
JPH0366589A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-03-22 | An Ey-Rang | ロボットの駆動制御回路 |
KR930011004B1 (ko) * | 1990-10-26 | 1993-11-19 | 삼성전자 주식회사 | 로보트의 위치제어방법 |
JP2643683B2 (ja) * | 1990-10-29 | 1997-08-20 | 三菱電機株式会社 | ロボットの制御方法 |
JP3078009B2 (ja) * | 1990-11-30 | 2000-08-21 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの歩行制御装置 |
JP2997036B2 (ja) * | 1990-11-30 | 2000-01-11 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの歩行制御装置 |
JPH0743296B2 (ja) * | 1991-01-16 | 1995-05-15 | 株式会社堀場製作所 | 自動車自動運転ロボットの制御方法 |
GB2256290B (en) * | 1991-05-27 | 1994-07-20 | Honda Motor Co Ltd | Servomotor control system for multi-axes |
JP2764485B2 (ja) * | 1991-08-27 | 1998-06-11 | ファナック株式会社 | リアルタイムセンサの診断方法 |
US5294873A (en) * | 1992-10-27 | 1994-03-15 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Kinematic functions for redundancy resolution using configuration control |
DE4238938C2 (de) * | 1992-11-19 | 2003-10-30 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Interpolation eines Lageführungssignals |
DE19841716A1 (de) * | 1998-09-11 | 2000-03-16 | Siemens Ag | Steuerungsverfahren und numerische Steuerung zur Bewegungsführung von industriellen Bearbeitungsmaschinen |
US6204620B1 (en) | 1999-12-10 | 2001-03-20 | Fanuc Robotics North America | Method of controlling an intelligent assist device |
US6313595B2 (en) | 1999-12-10 | 2001-11-06 | Fanuc Robotics North America, Inc. | Method of controlling an intelligent assist device in a plurality of distinct workspaces |
FI119136B (fi) * | 2006-06-06 | 2008-07-31 | Abb Oy | Sähkökäyttöjärjestelmä |
KR101314570B1 (ko) * | 2011-10-12 | 2013-10-07 | 서울대학교산학협력단 | 정밀한 제어를 위한 뇌-기계 인터페이스 장치 및 방법 |
TWI558525B (zh) * | 2014-12-26 | 2016-11-21 | 國立交通大學 | 機器人及其控制方法 |
CN117921684A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 北京壹点灵动科技有限公司 | 机械臂的控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
Family Cites Families (7)
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---|---|---|---|---|
JPS5024686A (de) * | 1973-07-09 | 1975-03-15 | ||
US4140953A (en) * | 1976-03-03 | 1979-02-20 | Unimation, Inc. | Real time program modification apparatus |
JPS51119070A (en) * | 1976-03-26 | 1976-10-19 | Osaka Soda Co Ltd | Method of producing crosslinking foam |
JPS5622106A (en) * | 1979-07-31 | 1981-03-02 | Fujitsu Ltd | Servocontrol device |
US4403281A (en) * | 1981-04-03 | 1983-09-06 | Cincinnati Milacron Industries, Inc. | Apparatus for dynamically controlling the tool centerpoint of a robot arm off a predetermined path |
EP0075792B1 (de) * | 1981-09-24 | 1987-08-26 | Hitachi, Ltd. | Steuerungssystem für Roboterhand |
US4453221A (en) * | 1982-05-13 | 1984-06-05 | Cincinnati Milacron Inc. | Manipulator with adaptive velocity controlled path motion |
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US4625285A (en) | 1986-11-25 |
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