FI98666B

FI98666B - Method for controlling a robot and a control arrangement for a robot

Info

Publication number: FI98666B
Application number: FI944284A
Authority: FI
Inventors: Antti Nurminen
Original assignee: Partek Concrete Oy Ab
Priority date: 1994-09-15
Filing date: 1994-09-15
Publication date: 1997-04-15
Also published as: FI98666C; FI944284A0; FI944284A

Description

9866698666

Menetelmä robotin ohjaamiseksi sekä robotin ohjauslaitteis-to Tämän keksinnön kohteena on menetelmä robotin ohjaa-5 miseksi joka menetelmä käsittää: (A) kolmiulotteisen koordinaatiston akseleiden sijainnin määrittämisen, (B) yhdessä kädessä pidettävän ja liikuteltavan mit-taustyökalun viemisen määrättyyn pisteeseen, 10 (C) mittaustyökalun koordinaattien mittaamisen, (D) mitattujen koordinaattien tallentamisen, ja (E) robotin ohjaamisen tallennettuihin koordinaatteihin perustuen. Keksinnön kohteena on lisäksi robotin oh-jauslaitteisto, joka laitteisto käsittää: 15 yhdessä kädessä pidettävän ja liikutettavan mittaus- työkalun, koordinaattimittauslaitteiston mittaus työkalun koordinaattien mittaamiseksi ennalta määrätyssä koordinaatistossa, ja mitattujen koordinaattien tallentamiseksi muisti-20 välineeseen, ja prosessointivälineet robotin ohjaamiseksi tallennettuihin koordinaatteihin perustuen. Tämä keksintö liittyy erityisesti robotin liikeratoiohin kuuluvien pisteiden ohjelmoimiseen. Tunnetut robotin ohjelmointimenetelmät voi-25 daan jakaa kahteen pääryhmään ON-line ohjelmointiin ja OFF-line ohjelmointiin.The present invention relates to a method for controlling a robot, which method comprises: (A) determining the position of the axes of a three-dimensional coordinate system, (B) bringing a hand-held and movable measuring tool to a specified point, (C) measuring the coordinates of the measuring tool, (D) storing the measured coordinates, and (E) controlling the robot based on the stored coordinates. The invention further relates to a robot control apparatus, the apparatus comprising: a hand-held and movable measuring tool, a coordinate measuring apparatus for measuring the coordinates of the tool in a predetermined coordinate system, and storing the measured coordinates in a memory device, and processing means for controlling the coordinates. This invention relates in particular to the programming of points involved in the movement paths of a robot. Known robot programming methods can be divided into two main groups for ON-line programming and OFF-line programming.

ON-line ohjelmoinnissa robotin operaattori ohjaa robottia tyypillisesti siihen kuuluvan joystick-ohjaimen avulla pisteestä pisteeseen, jolloin robotin ohjausyksikkö 30 samanaikaisesti tallentaa pisteet muistiin siten, että se ohjelmointivaiheen päätyttyä kykenee toistamaan ohjelmoidut liikkeet, ON-line ohjelmoinnin merkittävin heikkous on hitaus ja se, että robotin kapasiteetti joudutaan varaamaan kokonaan ohjelmointia varten, eikä sitä voida hyödyntää 35 muihin tarkoituksiin ohjelmoinnin aikana.In ON-line programming, the robot operator typically controls the robot from its point-to-point joystick, whereby the robot control unit 30 simultaneously stores the points in memory so that it is able to reproduce the programmed movements at the end of the programming phase, the most significant weakness of ON-line programming is slowness and the capacity has to be reserved entirely for programming and cannot be used for 35 other purposes during programming.

98666 2 OFF-line ohjelmointi voidaan edelleen jakaa kahteen pääryhmään, joista ensimmäisessä robottia ohjataan syöttämällä sille päätteen välityksellä tekstimuotoisia käskyjä yhdessä ^koordinaattipisteiden ja/tai etäisyyksien ja/tai 5 kulmien kanssa. Toinen tunnetun tyyppinen OFF-line ohjelmointitapa perustuu graafisen CAD-laitteiston hyödyntämiseen, jolloin työstettävästä kappaleesta tai vastaavasta luodaan aluksi graafinen malli CAD-laitteiston avulla, jonka jälkeen erityisen tietokoneohjelman avulla graafinen 10 malli muokataan robotin ohjausyksikölle sellaisessa muodossa jota tämä kykenee hyödyntämään. Käsitteellä työstö tarkoitetaan tässä hakemuksessa yleisesti niitä operaatioita joita robottia ohjelmoidaan suorittamaan, kuten esimerkiksi jyrsiminen, kiillotus, maalaus, hitsaus, jne.98666 2 OFF-line programming can be further divided into two main groups, in the first of which the robot is controlled by entering textual instructions via the terminal together with ^ coordinate points and / or distances and / or 5 angles. Another known type of OFF-line programming method is based on the utilization of graphical CAD hardware, whereby a graphic model of the workpiece or the like is first created using CAD hardware, after which a graphic model 10 is modified for the robot control unit in a form it can utilize. The term machining in this application generally refers to those operations which the robot is programmed to perform, such as milling, polishing, painting, welding, etc.

15 Tunnettujen OFF-line ohjelmointimenetelmien merkittä vin heikkous on niiden monimutkaisuus. Näin ollen robottia ohjelmoivan henkilön tulee olla erittäin hyvin koulutettu kyetäkseen ymmärtämään ja hallitsemaan robotin ohjelmointimenetelmän täydellisesti. Näin ollen robotin ohjelmoinnissa 20 joudutaan käyttämään suhteellisen korkeapalkkaista työvoimaa. Tällainen henkilö ei kuitenkaan yleensä omaa ammattimiehen käytännön kokemusta esimerkiksi perinteisen työstökoneen käytöstä tai käsikäyttöisillä laitteilla suoritetta- • vasta työstöstä, mikä saattaa aiheuttaa hankaluuksia var- • 25 sinkin alkuvaiheessa.15 A major weakness of known OFF-line programming methods is their complexity. Thus, the person programming the robot must be very well trained to be able to fully understand and master the robot programming method. Thus, a relatively high-paying workforce has to be used in robot programming 20. However, such a person does not usually have the practical experience of a professional, for example in the use of a conventional machine tool or in machining with hand-operated equipment, which may cause difficulties in the early stages.

Tämän keksinnön tarkoitus on tarjota käyttöön robotin :* ohjausmenetelmä, jota on erittäin helppo soveltaa, ja jota näin ollen myös sellaiset ammattimiehet osaavat hyödyntää, joilla ei ole varsinaista ohjelmointikolutusta. Tämä pää-30 määrä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmälle, jolle I on tunnusomaista, että mittaustyökalun koordinaatit mita taan kolmiomittausten avulla koordinaattimittauslaitteis-.· tolia, joka käsittää lähetinvälineet ennalta määrätyn ·: taajuisten signaalien lähettämiseksi synkronoidusti ainakin 35 kolmesta toisistaan erillään olevasta pisteestä, joiden • · 9 9 9 98666 3 pisteiden koordinaatit ovat tunnettuja, jolloin mittaus-työkalu edelleen käsittää välineitä mainitusta ainakin kolmesta pisteestä lähetettävien signaalien vastaanottamiseksi .The object of the present invention is to provide a robot: * control method which is very easy to apply and which can therefore also be utilized by those skilled in the art who do not have actual programming. This main amount is achieved by the method according to the invention, characterized in that the coordinates of the measuring tool are measured by means of triangular measurements from a coordinate measuring device comprising transmitting means for synchronously transmitting predetermined frequency signals from at least 35 three spaced apart points. 9 9 9 98666 The coordinates of the 3 points are known, the measuring tool further comprising means for receiving signals to be transmitted from said at least three points.

5 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että käyttämällä sinänsä tunnettua kooröinaattimittauslaitteistoa erityisen mittaustyökc.lun koordinaattien selvittämiseen, voidaan robotin ohjelmointi toteuttaa siten, että ohjelmoija siirtää mittaustyökalua pisteestä pisteeseen siinä järjestyk-10 sessä ja sellaisin liikkein, kun työstön hänen mielestään tulisi tapahtua, jolloin koordinaattimittauslaitteisto valvoo työkalun sijaintia ja tallentaa tätä koskevat tiedot siten, että robotin ohjausyksikkö myöhemmin kykenee niitä hyödyntämään ja näin ollen toistamaan ohjelmoijan tekemät 15 liikkeet, siirtymällä pisteestä pisteeseen. Koska ohjelmoinnissa ei lainkaan käytetä robottia, voi tämä samanaikaisesti suorittaa muita tehtäviä, esimerkiksi työstää edellistä työkappaletta. Robottia ohjelmoivalla henkilöllä ei tarvitse olla erityisiä ohjelmointitaitoja, vaan riittää 20 että hän hallitsee työstön, jolloin hän kykenee kädellä liikuttamaan mittaustyökalua työstettävän kappaletta pitkin sellaisin liikkein, kun työstön hänen mielestään pitäisi m .1’ tapahtua. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan näin ollen •m· soveltaa helposti, nopeasti ja alhaisin kustannuksin.The invention is based on the idea that by using co-ordinating measuring equipment known per se to determine the coordinates of a particular measuring tool, robot programming can be carried out so that the programmer moves the measuring tool from point to point in the order and movements when he thinks the machining should take place. position and stores this information so that the robot control unit can later utilize them and thus repeat the movements made by the programmer, moving from point to point. Since no robot is used for programming at all, this can simultaneously perform other tasks, such as machining the previous workpiece. The person programming the robot does not need to have special programming skills, but it is enough 20 to master the machining, in which case he is able to move the measuring tool by hand along the workpiece in such movements that he thinks the machining should take place. The method according to the invention can thus be applied easily, quickly and at low cost.

·.: 25 Eräässä keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa ··· suoritusmuodossa koordinaatit ja kallistuskulmat tallen- netaan vain yksittäisissä pisteissä, jonka jälkeen tallen- • · ;·. nettujen pisteiden väliset työstöliikkeeseen kuuluvat · pisteet ja/tai kallistuskulmat lasketaan mitattujen pistei- . 30 den ja kulmien perusteella. Tästä suoritusmuodosta on eri-• · tystä hyötyä kun työstettävässä kappaleessa on paljon · ’ ' säännöllisiä pintoja, kuten esimerkiksi tasoja, koska ·.· tällöin ohjelmointitapahtuma nopeutuu ja tallennettavan ··· tiedon määrä laskee.· .: 25 In a preferred embodiment of the method according to the invention, the coordinates and tilt angles are stored only at single points, after which the • ·; ·. The points and / or angles of inclination between the measured points are calculated from the measured points. 30 den and angles. This embodiment is particularly useful when the workpiece has a large number of regular surfaces, such as planes, because the programming operation speeds up and the amount of data to be stored decreases.

• 35 Keksinnön kohteena on lisäksi robotin ohjauslaitteis- * · 9 • 99 9 98666 4 to, jolla keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista, että koordinaattimittauslaitteisto käsittää lähetinvälineet ennalta määrättyjen signaalien lähettämiseksi synkronoidus-5 ti ainakin kolmesta toisistaan välimatkan päässä olevasta -pisteestä, että mittaustyökalu käsittää vastaanotinväli-neet mainittujen signaalien vastaanottamiseksi ja mittaus-työkalun ja kunkin mainitun pisteen välisen etäisyyden laskemiseksi niiden perusteella, ja että mittaustyökalu ja 10 koordinaattimittauslaitteisto käsittävät tiedonsiirtoväli neitä laskettujen etäisyyksien ja mitattujen kulmien viestittämiseksi mittaustyökalulta koordinaattimittauslaitteis-tolle, joka vastaanottamansa tietojen perusteella laskee mittaustyökalun koordinaatit.The invention further relates to a robot control device with which the method according to the invention can be applied. The apparatus according to the invention is characterized in that the coordinate measuring apparatus comprises transmitter means for transmitting predetermined signals in synchronization from at least three spaced points, that the measuring tool comprises receiver means for receiving said signals and for calculating the distance between each measuring point and each said point. and that the measuring tool and the coordinate measuring apparatus 10 comprise data transmission means for communicating the calculated distances and measured angles from the measuring tool to the coordinate measuring apparatus, which calculates the coordinates of the measuring tool on the basis of the received data.

15 Eräässä keksinnön mukaisen laitteiston edullisessa suoritusmuodossa hyödynnetään ultraäänilaitteistoon perustuvaa koordinaattimittauslaitetta, jossa mittaustyökalun sijainti selvitetään kolmiomit* -usten avulla. Tämän keksinnön mukaisen sovellutusmuodon merkittävin etu on suhteelli-20 sen alhaiset laitekustannukset, samalla kun saavutetaan hyväksyttävä mittaustarkkuus. Tällainen laitteisto ei myöskään aseta mitään erityisen tiukkoja vaatimuksia käyttöym-: päristön olosuhteille. Kun mittaustyökalu lisäksi varuste- taan hinnaltaan suhteellisen alhaisilla pietsosähköisillä • 25 gyroskoopeilla ja kiihtyvyysantureilla, voidaan mittaustyö- :· kalun asento, eli kallistuskulma koordinaatiston akseleiden ·♦ suhteen, selvittää suhteellisen tarkasti.In a preferred embodiment of the apparatus according to the invention, a coordinate measuring device based on ultrasonic equipment is utilized, in which the position of the measuring tool is determined by means of triangles. The most significant advantage of the embodiment of the present invention is its relatively low equipment cost, while achieving acceptable measurement accuracy. Such equipment also does not impose any particularly stringent requirements on the conditions of the operating environment. In addition, when the measuring tool is equipped with relatively low-cost piezoelectric gyros and accelerometers, the position of the measuring tool, ie the angle of inclination with respect to the axes of the coordinate system, can be determined relatively accurately.

·. Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston edulli set suoritusmuodot ilmenevät epäitsenäisistä patenttivaati-30 muksista 2 - 5 ja 7 - 9. Keksintöä selostetaan seuraavassa I esimerkinomaisesti viitaten oheisiin kuvioihin, joista · kuvio 1 esittää vuokaaviota keksinnön mukaisesta ·.: menetelmästä, ·; kuvio 2 esittää robottisolua, jossa keksintöä voidaan ’ 35 hyödyntää, *· « t · · 98666 5 kuvio 3 havainnollistaa erästä keksinnön mukaisen mittauslaitteiston edullista suoritusmuotoa, ja kuvio 4 havainnollistaa mittaustyökalun rakennetta.·. Preferred embodiments of the method and apparatus according to the invention appear from the dependent claims 2 to 5 and 7 to 9. The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a flow chart of a method according to the invention; Fig. 2 shows a robotic cell in which the invention can be utilized, Fig. 3 illustrates a preferred embodiment of the measuring apparatus according to the invention, and Fig. 4 illustrates the structure of the measuring tool.

Kuvio 1 esittää vuokaaviota keksinnön mukaisesta 5 menetelmästä. Menetelmävaiheessa A määritellään kolmiulot teisen mittauskoordinaatiston akseleiden sijainnit. Menetelmävaiheessa B viedään mittaustyökalu, edullisesti käsin, haluttuun pisteeseen, esimerkiksi työstettävän kappaleen kulmapisteeseen. Menetelmävaiheessa C mitataan mainitun 10 kulmapisteen koordinaatit määritellyssä mittauskoordinaa tistossa. Menetelmävaiheessa D mitatut koordinaatit tallennetaan siten, että ne voidaan myöhemmin syöttää robotin ohjausyksikölle. Jos tämän jälkeen vielä on mittaamattomia pisteitä toistetaan menetelmävaiheet C ja D kunnes kaikkien 15 mitattavien pisteiden koordinaatit on tallennettu. Tämän jälkeen siirrytään menetelmävaiheeseen E, jossa robottia ohjataan tallennettujen koordinaattien perusteella.Figure 1 shows a flow chart of a method according to the invention. In method step A, the positions of the axes of the three-dimensional measurement coordinate system are determined. In method step B, the measuring tool is brought, preferably by hand, to a desired point, for example to the corner point of the workpiece. In method step C, the coordinates of said 10 corner points are measured in a defined measurement coordinate system. The coordinates measured in method step D are stored so that they can later be entered into the robot control unit. If there are still unmeasured points after this, repeat method steps C and D until the coordinates of all 15 measured points are stored. We then proceed to method step E, where the robot is controlled based on the stored coordinates.

Kuvio 2 esittää robottisolua, jossa keksintöä voidaan hyödyntää. Kuviossa 2 esitetyssä robottisolussa on sinänsä 20 tunnettu teollisuusrobotti 1, jolla voi olla esimerkiksi kuusi vapausastetta. Robotti 1 liikkuu solussa poikittais-kiskojen 3 varassa. Poikittaiskiskot 3 on järjestetty m *·’ vaunulle, joka liikkuu pitkättäiskiskoja 2 pitkin. Koska robotti pystyy liikkumaan poikittais- ja pitkittäiskiskoja ·.: 25 hyödyntämällä, on sillä yhteensä kahdeksan vapausastetta.Figure 2 shows a robot cell in which the invention can be utilized. The robot cell shown in Figure 2 has an industrial robot 1 known per se, which may have, for example, six degrees of freedom. The robot 1 moves in the cell on the transverse rails 3. The transverse rails 3 are arranged m * · ’on a carriage moving along the longitudinal rails 2. Because the robot is able to move using transverse and longitudinal rails · .: 25, it has a total of eight degrees of freedom.

··· Robotin 1 kolmiulotteisen työskentelyalueen koko voi olla · · esimerkiksi 7m x 19m x 2m. Robotin toimintaa solussa ohjaa ··. ohjausyksikkö 4.··· The size of the robot's 3-dimensional working area can be · · for example 7m x 19m x 2m. The operation of the robot in the cell is controlled by ··. control unit 4.

• ·• ·

Kuten kuviosta 2 ilmenee, on robotin työskentelyalue . 30 riittävän iso, jotta robottia 1 voidaan käyttää esimerkiksi • •j;* ensimmäisen kappaleen työstämiseen alueella 6 samaan ai- • · * kaan, kun seuraavaksi työstövuorossa oleva toinen kappale *·.: sijoitetaan alueelle 5 robotin ohjelmoimiseksi tämän kappa- ···· leen työstämiseksi. Kun ensimmäinen kappale on valmis .* 35 robotti 1 siirtyy alueelta 6 alueelle 5 kiskojen 2 avulla, m • · m • · · • · 98666 6 ja aloittaa toisen kappaleen työstämisen juuri tehtyä ohjelmaa noudattaen.As shown in Figure 2, is the working area of the robot. 30 large enough to allow the robot 1 to be used, for example, • • j; * to machine the first part in the area 6 at the same time as the second part * · .: next in the machining shift * · .: is placed in the area 5 to program the robot in this part- ···· to process. When the first part is completed. * 35 the robot 1 moves from area 6 to area 5 by means of rails 2, m • · m • · · • · 98666 6 and starts working on the second part according to the program just made.

Kuvio 3 havainnollistaa erästä keksinnön mukaisen mittauslaitteiston edullista suoritusmuotoa. Kuvion 3 5 laitteistoa voidaan edullisesti hyödyntää kuvion 2 robotti-solussa. Kuviossa 3 on esitetty työkappale 7, joka voi olla esimerkiksi betonista valettu elementti, jonka kaareva yläpinta on tarkoitus työstää robotilla. Keksinnön mukaisesti robottia ohjelmoidaan työstöä varten liikuttamalla mittaus-10 työkalua 10 pitkin työkappaleen pintaa. Laitteistoon kuuluva koordinaattimittauslaitceisto 8 (CMM, Coordinate Measuring Machine) rekisteröi tällöin esimerkiksi ajallisesti määrätyin väliajoin työkalun koordinaatteja, ja tallentaa mitatut koordinaatit muistiin 11.Figure 3 illustrates a preferred embodiment of a measuring apparatus according to the invention. The apparatus of Figure 3 can be advantageously utilized in the robot cell of Figure 2. Figure 3 shows a workpiece 7, which may be, for example, an element cast from concrete, the curved upper surface of which is to be machined by a robot. According to the invention, the robot is programmed for machining by moving the measuring tool 10 along the surface of the workpiece. The Coordinate Measuring Machine 8 (CMM) belonging to the apparatus then registers the coordinates of the tool, for example at fixed intervals, and stores the measured coordinates in the memory 11.

15 Koordinaattimittauslaitteisto 8 voi olla mikä tahansa tunnetun tyyppinen mittauslaitteisto, kunhan sillä kyetään määrittämään mittaustyökalun 10 sijainti riittävällä tarkkuudella. Tarkoitukseen soveltuu näin ollen esimerkiksi kamera/kuvankäsittelylaitteisto, lasermittauslaitteisto tai 20 ultraäänimittauslaitteisto, jota kuvion 3 tapauksessa on käytetty sen alhaisen hinnan vuoksi. Kuvion 3 laitteistolla voidaan kuvion 2 mukaisessa robottisolussa selvittää työka-lun 10 sijainti noin +/- 1 mm tarkkuudella kun mittaus- * työkalua pidetään paikallaan noin 1-2 sekuntia (+/- 5 mm * 25 työkalun liikkuessa mittauksen aikana) . Vastaavasti voidaan * työkalun asento (kulmat koordinaatiston akseleiden suhteen) * selvittää tarkkuudella joka on parempi kuin +/- 1° (työka- . lun liikkuessa mittauksen aikana). Tarkkuutta voidaan lisäksi jonkin verran parantaa käyttämällä voima-antureita . 30 robotin käsivarressa tai prosessoimalla mittaustulosta tietokoneohjelmalla varsinaisen mittaustapahtuman jälkeen, ennen kuin sitä hyödynnetään robotin ohjaamiseen.The coordinate measuring apparatus 8 may be any known type of measuring apparatus, as long as it is capable of determining the position of the measuring tool 10 with sufficient accuracy. Thus, for example, a camera / image processing apparatus, a laser measuring apparatus or an ultrasonic measuring apparatus, which has been used in the case of Fig. 3 due to its low cost, are suitable for the purpose. With the apparatus of Fig. 3, the position of the tool 10 in the robot cell according to Fig. 2 can be determined with an accuracy of about +/- 1 mm when the measuring * tool is held in place for about 1-2 seconds (+/- 5 mm * 25 while the tool moves during the measurement). Correspondingly, * the position of the tool (angles with respect to the axes of the coordinate system) * can be determined with an accuracy of better than +/- 1 ° (when the tool moves during the measurement). In addition, the accuracy can be somewhat improved by using force sensors. 30 in the arm of the robot or by processing the measurement result with a computer program after the actual measurement event before it is utilized to control the robot.

* ; Kuvion 3 koordinaattimittauslaitteistoon 8 kuuluu *: vähintään kolme ultraäänilähetintä 9 (taajuus esimerkiksi 35 20 kHz), jotka on sijoiteltu eri paikkoihin robottisolun t > t · 7 9B666 kattoon ja/tai seiniin, ja jotka synkronoidusti lähettävät ultraäänisignaaleja. MittaustyöKalussa 10 on edullisesti vähintään kolme vastaanotinta mainittujen signaalien vastaanottamiseksi. Mittaustyökalun liikutettava osa 10 on 5 kaapelin välityksellä kytketty mittausyksikköön 12, joka edullisesti on mitoitettu sellaiseksi että se mahtuu laitetta käyttävän henkilön taskuun. Mittausyksikössä 12 on prosassointivälineitä lähettimien 9 ja työkalun 10 välisten etäisyyksien laskemiseksi signaalin etenemiseen kuluneen 10 ajan perusteella. Mittausyksikössä 12 on edelleen radioyk-sikkö, jonka välityksellä työkalu 10 on tiedonsiirtoyhteydessä koordinaattimittauslaitteistoon 8 mm. laskettujen etäisyyksien viestittämiseksi tälle. Koska koordinaat t imit-tauslaitteisto 8 tuntee lähettimien 9 koordinaatit kykenee 15 se selvittämään työkalun sijainnin kolmiomittausten avulla, jonka jälkeen se tallentaa lasketut koordinaatit muistiin 11. Prosessointivälineet 15, jotka voivat muodostaa osan robotin ohjausyksiköstä, voivat käsitellä muistiin 11 tallennettuja tietoja ennen kuin ne syötetään robotille l.*; The coordinate measuring apparatus 8 of Figure 3 comprises *: at least three ultrasonic transmitters 9 (frequency e.g. 35 20 kHz) located at different locations on the ceiling and / or walls of the robot cell t> t · 7 9B666 and synchronously transmitting ultrasonic signals. The measuring tool 10 preferably has at least three receivers for receiving said signals. The movable part 10 of the measuring tool is connected via a cable 5 to a measuring unit 12, which is preferably dimensioned so that it can fit in the pocket of the person using the device. The measuring unit 12 has processing means for calculating the distances between the transmitters 9 and the tool 10 on the basis of the time taken for the signal to propagate 10. The measuring unit 12 further comprises a radio unit, via which the tool 10 is in communication with the coordinate measuring equipment 8 mm. to communicate the calculated distances to this. Since the coordinates of the transmitters 9 know the coordinates of the transmitters 9, it is able to determine the position of the tool by means of triangular measurements, after which it stores the calculated coordinates in memory 11. Processing means 15, which may form part of the robot control unit, can process data stored in memory 11 before l.

20 Koordinaattimittauslaitteisto 8 kykenee selvittämään myös mittaustyökalun asennon koordinaatistossa ultraääni- mittausten avulla. Mittaustyökalussa on kuitenkin edulli- • ....The coordinate measuring apparatus 8 is also able to determine the position of the measuring tool in the coordinate system by means of ultrasonic measurements. However, the measuring tool has an advantageous • ....

’·* sesti pietsosähköisiä gyroskooppeja ja kiihtyvyysantureita kallistusmittausten tarkkuuden parantamiseksi (vertaa kuvio ·.: 25 4) . Ultraäänimittauslaitteiston rakennetta ja toimintaa on lähemmin selostettu esimerkiksi julkaisussa: "Sonic Locali- • # ....‘· * Piezoelectric gyroscopes and accelerometers to improve the accuracy of tilt measurements (compare Figure · .: 25 4). The structure and operation of the ultrasonic measuring equipment are described in more detail, for example, in the publication: "Sonic Local- # # ....

zation System Using Pseudo Random Noise and Cross-correla- » ....... — — W tion Technique, Ilkka Kauppi, Heikki Seppä Kari Koskinen,zation System Using Pseudo Random Noise and Cross-correla- »....... - - W tion Technique, Ilkka Kauppi, Heikki Seppä Kari Koskinen,

Proceedings of IEEE conference of Robotics and Automation, 30 1993", joka sisällytetään tähän hakemukseen viitteenä.Proceedings of the IEEE Conference on Robotics and Automation, 30 1993 ", which is incorporated herein by reference.

* · ................* · ................

!·* Mittaustyökalussa 10 on edullisesti kytkin, jota « · .* ‘ painamalla mittaustyökalua käyttävä henkilö pystyy määrit- ’·,· telemään ne pisteet ja/tai kulmat jotka hän haluaa että • · koordinaattimittauslaitteisto 8 mittaa ja tallentaa muis- 35 tiin 11. Jos työstettävässä kappaleessa on esimerkiksi pal- • ...! · * The measuring tool 10 preferably has a switch which, by pressing «·. * ', The person using the measuring tool can determine the points and / or angles which he wants the • measuring device 8 to measure and store in the memory 11. If, for example, the part to be machined has a • ...

• * · · ···· • · 98666 8 jon tasopintoja, voidaan työkalulla 10 tallentaa ainoastaan pisteitä, jolloin prosessointivälineet 15 generoivat työs-töradat määrittävät pisteet tallennettujen pisteiden avulla, kun robotille luodaan ohjelma muistiin 11 tallennetun 5 datan perusteella.• * · · ···· • · 98666 8 planes, only points can be stored by the tool 10, whereby the processing means 15 generate the toolpaths determining the points by means of the stored points when a program is created for the robot on the basis of the data stored in the memory 11.

Kuvio 4 havainnollistaa mittaustyökalun rakennetta.Figure 4 illustrates the structure of a measuring tool.

Kuviossa 4 esitetyn työkalun pohjalevyn halkaisija voi olla esimerkiksi 250 mm. Kuviosta 4 ilmenee ultraäänivastaanot-timien (mikrofonien) 14 sekä pietsosähköisten gyroskooppien 10 ja kiihtyvyysantureiden 13 sijoittelu. Kun gyroskooppien-ja kiihtyvyysantureiden 13 lähdöstä saatavia signaaleja suodatetaan Kalman-suodatustekniikalla saadaan selville mittaustyökalun 10 asento koordinaatiston akseleiden suhteen noin +/- 1° tarkkuudella. Pietsosähköisten gyroskoop-15 pien ja kiihtyvyysantureiden rakennetta ja toimintaa on lähemmin selostettu esimerkiksi julkaisussa: " InertialThe diameter of the base plate of the tool shown in Fig. 4 can be, for example, 250 mm. Figure 4 shows the arrangement of the ultrasonic receivers (microphones) 14 as well as the piezoelectric gyroscopes 10 and the accelerometers 13. When the signals from the output of the gyroscopes and accelerometers 13 are filtered by the Kalman filtering technique, the position of the measuring tool 10 with respect to the axes of the coordinate system is determined with an accuracy of about +/- 1 °. The structure and operation of piezoelectric gyroscope-15 small and accelerometers are described in more detail, for example, in the publication: "Inertial

Navigation for Mobile Robots by Redudant Low-cost Gyrome-ters, Kari Rintanen et. al., Proceedings of ICMA 94, Tampere, 1994", joka sisällytetään tähän hakemukseen viitteenä.Navigation for Mobile Robots by Redudant Low-cost Gyrometers, Kari Rintanen et. al., Proceedings of ICMA 94, Tampere, 1994 ", which is incorporated herein by reference.

20 Mittaustyökalun 10 muotoilu voi luonnollisesti poike ta kuvioissa 3 ja 4 esitetystä. Mittaustyökalu voidaan edullisesti muotoilla esimerkiksi varsinaisen työstötyöka- • lun muotoja ja mittoja vastaavaksi tai vaihtoehtoisesti : esimerkiksi hansikkaaksi, jonka robottia ohjelmoiva henkilö I 25 pukee päällensä. Tällöin ohjelmoija voi ohjelmoida työstö-» , tapahtuman robotille viemällä hansikasta haluamiaan työstö- , ratoja pitkin, jonka jälkeen robotti toistaa ohjelmoijan liikkeet työstötyökalulla.The design of the measuring tool 10 may, of course, differ from that shown in Figures 3 and 4. The measuring tool can advantageously be shaped, for example, to match the shapes and dimensions of the actual machining tool, or alternatively: for example, a glove, which is worn by the person programming the robot 25. In this case, the programmer can program the machining event for the robot by moving the glove along the desired machining paths, after which the robot repeats the programmer's movements with the machining tool.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen 30 liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehille tulevat : olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnel- J mat ilman että poiketaan oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnön suojapiiristä ja hengestä.It is to be understood that the foregoing description and the accompanying drawings are intended to illustrate the present invention only. Various variations and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the appended claims.

t » * ·t »* ·

Claims

A method of controlling a robot (1), the method comprising: "(A) determining the location of the shafts in a three-dimensional coordinate system (B) introducing a hand-tiltable and removable measuring tool (10) to a fixed point , (C) measuring the measuring tool coordinates, (D) storing the matte coordinates, and (E) controlling the robot (1) at the base of the stored coordinates, characterized in that the measuring tool coordinates are measured by means of triangular measurements with a coordinate measuring system ( 8), comprising transmission means (9) for transmitting signals of a predetermined frequency synchronized from at least three separate points, whose coordinates are known, the measuring tool further comprising means (14) for receiving the signals transmitted from said at least three points .

Method according to claim 1, characterized in that in the coordinate points which are stored the inclination angles of the measuring tool (10) are measured relative to the coordinate axes, and that the matte angles are stored, the robot (1) being controlled on the base by the stored coordinates and the stored angles.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring tool (10) * is moved during the measurement, wherein the robot (1) controls the base of the measured and stored coordinate points and / or angles.

Method according to claim 1 or 2,. characterized in that the points required by the movements of the robot (1) are calculated on the base of the stored coordinate points and / or angles, the robot (1) to 98666 being controlled on the base by the calculated points and / or angles.

Method according to any of the preceding claims 1 - 4, characterized in that the measuring tool (10) comprises piezoelectric gyroscopes and acceleration sensors (13) for measuring the inclination angles of the measuring tool.

A control device for a robot, comprising: a hand-tiltable and movable measuring tool (10), a coordinate measuring system (8) for measuring the measuring tool (10) coordinates in a predetermined coordinate system and for storing the measured coordinates And a processing means (4, 15) for controlling a robot (1) on the base of the stored coordinates, characterized in that the coordinate measurement system (8) comprises transmitting means (9) for transmitting predetermined signals synchronized from at least three separate points, that the measuring tool (10) comprises receiving means (14) for receiving said signals and for calculating the distance between the measuring tool (10) and each said point on the base thereof, and that the measuring tool (10) and the coordinate measurement system (8) comprises data transfer means (12) for conveying the calculated distance and the measured angles from the measurement tool (10) to the coordinate measurement system (8), which on the basis of the data it receives calculates the coordinates of the measurement tool (10).

Device according to claim 6, characterized in that the measuring tool (10) comprises means (13) for measuring the inclination angles of the measuring tool in relation to the coordinate axes, wherein the measuring instrument (11) of the coordinate measuring device (11) stores the measuring tool (11). ) angles of inclination at the measured coordinate points, and the processing means (4, 15) control robotics (1) at the base of the stored coordinates and the stored angles of inclination.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that the transmitting means (9) are ultrasonic transmitters and the receiving means of ultrasonic receivers (14), the means for measuring the inclination angles of the measuring tool (10) include piezoelectric gyroscopes and acceleration sensors (13). that the data transmission means is a radio transmitter (12) arranged in connection with the tool and a radio receiver in the coordinate measurement system (8).

Device according to any of the preceding claims 6-8, characterized in that the processing means (4, 15) have been arranged to calculate the points which the machining motion of the robot (1) requires on the basis of the stored coordinate points and / or inclination angles, and to control the robot (1) at the base of the calculated points.