NO754307L - - Google Patents

Description

"Styreanordning-for automatisk maskin".

Foreliggende oppfinnelse angår automatiske-maskiner, og særlig automatiske maskiner av den type som er utstyrt med bevegelige deler med mere enn en fcihetsgrad og'som kan styres av drivorganer for .utføresLse av forskjellige bevegelser i samsvar med et program

s6ra ier lagret i en hukommelse, for maskinen. Ved en type av sådanne

■ maskiner innføres vedkommendéoprogram i hukommelsen ved manuell ;bevegelse av de bevegelige deler langs den ønskede bevegelsebane for -derved, ved hjelp av stillingsfølere forbundet med delene, å frembringe signaler som representerer disse bevegelser og som' ;

regnistreres :'på en eller annen måte" i hukommelsen for etterfølgende bruk med det formål å styre drivorganené.

En kjent type av sådanne automatiske.maskiner er utstyrt med en leddelt mekaniskoarm som kan beveges innenfor flere frihetsgrader ved hjelp.^.av et antall drivorganer. Armen er forbundet, med • stillingsf øl ere hvis'utgang tilføres en huk ommel se.T--og signalbehandlings-innretning som kan styre drivorganené. Ehautomatisk maskin av denne type betegnes vanligvis som en "robot".

Kjente fremgangsmåter for styring av sådanne roboter omfatter.en innlæringsprosess hvorunder operatøren beveger den fri ende av - robotarmén langs den ønskede bevegelsebane for derved å frembringe i.; vedkommende stillingsf ølere elektriske signaler i form av en -

rekke numeriske data, som i.kvantisert form representerer rom-.koordinater for den punktrekke som danner bevegelsebanen for armens frie ende i rommet, idet- disse.data lagres i hukommelsen. , De lagrede data kan så anvendes for styring av drivorganené til bevegelse av armen på sådan måte' at- den gjentar den bevegelse som den har "lært"

under den innledende manufeilé bevegelse. På grunn av den store informasjonsmengde som ofite inneholdes i den rekke .numeriske data

som representerer armens bevegelse, vil det normalt være behov for en hukommelse med høy' lagringsevne, slik som f.eks. et magnetbånd.

I de tilfeller en sådan hukommélseinnretning må avleses et.stort antall ganger for å styre robotens gjentatte bevegelse et stort antall ganger, foreligger imidlertid den ulempe at det magnetiske bånd vil være utsatt for sterk slitasje, og dette medfører uunngåelig en viss forandring av en del av den lagrede informasjon, hvilket i sin tur fører- til nedsatt pålitelighet med hensyn til nøyaktig gjentagelse av den ønskede bevegelsebane for den fri ende av roboténs mekaniske arm. Anvendelse av mer pålitelige lagringsinnretninger, slik som f.eks. magnetiske skiver, er imidlertid ikke hensiktsmessig ut fra et økonomisk synspunkt-, på grunn av den store informasjons-. mengde"<;>sqm det vil være nødvendig, å registrere for nøyaktig representasjon av armens bevegelsebane.

Det er et formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en

robot av den ovenfor beskrevede type og som er konstruert slik at den newøte ulempe i forbindelse med magnetbåndslitasje kan over-vinnes, samt en styreanordning for en sådan robot.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en styreanordning for automatisk ma<j>skin utstyrt.med en léddelt bevegelig arm méd flere frihetsgrader for å bringe armens frie ende til å beskrive en hvilken som.ihelst valgt bane i rommet, idet styreanofdnlngen omfatter omformerorganer for avfølirjg av armens stilling og frembringelse av

■ utgangssignaler som representerer denne stilling; en hukommelseinnretning. for lagring av data som representerer omformerorganenes utgangssignaler og således også armens bevegelse; samt drivorganer anordnet for å styres av signaler' fra hukommelseinnretningen for ■..gjentagelse av den armbevegélse som er. lagret i denne innretning, som er av den type Eivori de lagrede data registreres ved. en første arbeidsprosess hvorunder armen beveges manuelt gjennom et ønsket . bevegel semønster og utgangssdjgnalene fra de stillingsavf ølendd omformerorganer lagres i hukommelsen som en rekke numeriske data;

karakterisert vedat styreanordningen videre er utstyrt med data-behandl ingsorganer (5) for behandling av de data som er lagret i . hukommelseinnretningen (6) som følge av armens manuelle bevegelse,

på sådan måte at det frembringes avledede numeriske data som ;

i rekkefølge, representerer, rom-koordinatene for vesentlige punkter på en. linje :som tilnærmet følger armens bevegelsebane.; en annen hukommelseinnretning (5) for lagring av nevnte'avledede numeri-,ske data i rekkefølge, samt utstyr (4) for styring av drivorganené i samsvar med signaler utledet fra nevnte avledede data lagret i den annen hukommelseinnretning.

Det er funnet-at den rekke numeriske data som' representerer rom-koordinatene for armendens bevegelsebane, slik den gjennomløpes og lagres i hukommelsen under inrtlæringsprosessen, faktisk<*>utgjøres-av et antall sett av numeriske data i rekkefølge,, idet hvert dådant datasett representerer robotarmens bevegelse med hensyn, til .en" enkelt av armens frihetsgrader. Frembringelse av den avledede rekke numeriske data<p>g lagring av disse data kan således -utføres hver for seg for alle de datasett som representerer hver sin av.

de enkelte frihetsgrader.

Et utf øréi.seseksempel for. foreliggende -oppfinnel se vil nu bli" nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. i-viser et bl okk sis jerna for en styreanordning . i henhold til oppfinnelsen for styring av en robot av' den type som er utstyrt med en mekaniskoarm med flere frihetsgrader; og Fig. 2 viser én grafisk fremstilling av robotarmens bevegelse med hensyn til en av dens frihetsgrader.

I "fig.. 1 er det vist en robot 1 med en led.delt-mekanisk arm (ikke vist) som er bevegelig anordnet med flere frihetsgrader, således at armens fri ende kan beskrive en bevegelsebane i rommet. Armen er forbundet medstillingsavfølende omformerorganer 2 og drivorganer 3. Roboten 1 er også gjennom overgangsutstyr- forbundet med databehandlings-, organer 5, som i -sin tur er tilsluttet en hukommelse 6.

Den anvendte databehandler 5 kan f.eks.være en miniprosessQr av

■typen ULP-12, tilvirket av FIAT S.p^A.og utstyrt med en sentral

magnetkjernehukommelse som kan ha en lagringskapasitet på 32000

ord, hyer.på 16 bit. Roboten 1 kan f.eks..være en TRALLFA. 1akkeringsrobot med en mekanisk arm som er bevegelig med fem frihetsgrader. Hukommelsen 6 kan. f.eks. utgjøres av en magnetisk båndopptaker av typen H7, serie RCT, fremstilt av REMEX.

Det anlegg som ér angitt ovenfor virker på følgende måte:

Roboten må først "lære" de påkrevede bevegelser for en foreliggende arbeidsoperasjon. For dette formål bevege» en operatør den frie ende av robotens mekaniske arm langs den ønskede bevegelsebane,

samtidig som de- stillingsavfølende omformere 2 befinner seg i

• aktiv tilstand for i ..rekkefølge å frembringe numeriske data som representerer rom-koordinatene for en punktrekke som danner den bane som følges av armensnår den beveges av operatøren. Denne, informasjon tilfiøres hukommelsen 6 for lagring gjennom overgangsutstyret 4 og databehandleren 5. -

Den rekke numeriske data som således er lag£é£ i hukommelsen 6 etter den manuelle føring av armen, behandles derpå i databehandleren 5 med det formål å frembringe.avledede numeriske data som i rekke-følge representerer rom-koordinatene for. en rekke vesentlige punkter for en kurve som tilnærmet følger nevnte.bevegelsebane for armens frie ende. Den således avledede rekke numeriske data lagres så i den sentrale hukommelse i' databehandleren 5.

Når det er ønskelig å'styre robotarmens bevegelse, er databehandleren 5 virksom for utlesning pg behandling av de avledede data på sådan ' måte at de på" hensiktsmessig måte kan styre de drivorganer 3 som .er tilsluttet armen, således at armens frie ende beskriver en bevegelsebane som trofast følger nevnte tilnærmelselinje.

Under innlæringsprosessen, når robotarmen føres manuelt av operatoren langs en ønsket bevegelsebane, .'kan den frembragte rekke numeriske data som representerer rom-koordinater for.punktene langs bevegelsebanen betraktes som et antall adskilte sett av numeriske data i rekkefølge, på sådan måte at hvert datasett representerer robotarmens bevegelsetilstander S i henhold til en enkelt av armens frihetsgrader.(kurve 7 i fig. 2). Hele rekken av numeriske data"registreres på det magnetiske bånd i hukommelsen 6. Nevnte punkter på bevegelsebanen frembringes også i form av par

av numeriske verdier for hver frihetsgrad.

Frembringelsetakteri er :5;tusendels sekunder for hver frihetsgrad,

og fullstendig stillingsinformasjon for robotarmens 5 frihetsgrader oppnås således-, hvert 25 millisekund.

Etter denne innledende "innlærings"-prosess overføres datasettene

for hver enkelt frihetsgrad i rekkefølge og hver.for seg fra magnetbåndet i hukommelsen 6 til den sentrale hukommelse i databehandleren 5. Den etterfølgende behandlingsprosess utføres

således innbyrdes adskilt for de forskjellige frihetsgrader.

De datasett som foreligger i den sentrale hukommelsenfor databehandleren 5 omformes til numeriske verdier således at de kan behandles matematisk. Denne matematiske behandling som utføres i databehandleren 5 frembringer for hver frihetsgrad et sett avledede numeriske data i rekkefølge, og som representerer alle vesentlige, punk ter 9ff or en tilnærmelsekurve 8, som føyer seg meget nær til den virkelige bevegelsebane for armen, slik den er representert ved kurven 7 i fig. 2. Disse sett av avledede.data, som representerer tilnærmelsekurven 8, overføres tilbake til hukommelsen 6. Alle de tidligere nevnte arbeidsoperasjoner under detnannet behandlingstrinn gjentas i .rekkefølge for hver frihetsgrad.

De sett av avledede data som" representerer de forskjellige tilnærmelser til armens bevegelse for de respektive frihetsgrader, og som nu er registrert på magnetisk bånd i hukommelsen 6, overføres derpå til den sentrale kjernehukommelse i databehandleren 5.

Når armen skal beveges av drivorganené•3, -vil databehandleren 5

ved tilsvarende behandling av dehsett avledede data som foreligger

i den sentrale hukommelsens, rekonstruere tilnærmelsekurven 8 for hver frihetsgrad, og disse til nær mel sek ur ver 8 anvendes for,, ved hjelp av overgangsutstyret 4, å frembringe de styresignaler som

.styrer drivorganené 3 for roboten 1, således at robotarmens frie ende

vil følge en bevegelsebane som trofast gjengir den angitte tilnærmelse til den opprinnelige bevegelse.

Magnetbåndhukommcdsen 6 anvendes således bare. under de tre innlærings- og behandlingstrinn av arbeidsprosessen, mens bare den sentrale kjefnehukommelse i databehandleren -5 anvendes under hver påfølgende arbeidsprosess hvorunder robotarmen. bringes til .bevegelse langs en bane som tilnærmet følger den opprinnelige bevegelsebane som ble opprettet av operatøren under innlæringsprosessen. Hvis<1>det -er ønskelig å forandre tilnærmelsekurvenes nøyaktighet, vil det ikke være nødvendig å gjenta hele arbeids-... ■ prosessen, men bare behandlingstrinnet og lagringstrinnet.

Claims (5)

1. Styreanordning for automatisk maskin utstyrt med en leddelt. bevegelig mekanisk arm med flsre frihetsgrader for å bringe armens frie ende til å beskrive en hvilken som helst valgt bane i rommet, idet styreanordningen omfatter omformerorganer for avføling av armens stilling og frembringelse av utgangssignaler som representerer ,denne stilling; en hukommelseinnretning for lagring av data som representerer omfopmerorganenes utgangssignaler og således også armens bevegelse; samt drivorganer anordnet for å styres av signaler, fra hukommelseinnretningen for gjentagelse av den armbevégelse som er lagret i denne innretning, som er av den type hvori de l§ grede data" registreres ved en første arbeidsprosess hvorunder armen beveges manuelt gjennom et ønsket bevegelsemønster og-utgangssignaléne frå- de stillingsavfølende omformerorganer lagres i hukommelsen som en rekke numeriske data; karakterisert ., v e d at styreanordningen .videre er utstyrt med databehandlingsorganer (5) for behandling av de data• som er lagret i hukommelseinnretningen (6) som følge av armens manuelle bevegelse,, på- sådan måte at det frembringes avledede numeriske data som \ rekkefølge■representerer rom-koordinatenéo for vesentlige punkter på en linje som tilnærmet følger armens .bevegelsebane; en annen hukommelseinnretning (5) for lagring av nevnte avledede numeriske data i rekkefølge, samt utstyr (4) for styring av drivorganené i sajpsvar. med signaler .utledet fra nevnte avledede data lagret i den annen hukommelseinnretning.

2. Styreanordning som angitt i krav 1, hvori de avledede numeriske data som i rekkefølge representerer rom-koordinater for den utførte bevegelse under oevnte første arbeidsprosess, utgjøres .avet.antall sett numeriske data, idet hvert sådant datasett, representerer robotarmens bevegelse med hensyn til en enkelt tilordnet frihetsgrad; ■ karakterisert ved - at frembringelse av de avledede numeriske data samt lagring av disse data utføres - innbyrdes adskilt for alle datasett som representerer hver sin frihetsgrad.

3. Styreanordning som angitt i kr av 2, karakt é <:> 'r isert- ved at nevnte hukommelseinnretning (6) er innrettet for separat lagring av de forskjelldige sett av numeriske data som gjelder armens bevegelse i de forskjellige frihetsgrader som behandles, mens'nevnte sett av avledede numeriske data frembringes' hver for seg for hver frihetsgrad, idet alle sett avledede numeriske data som representerer nevnte tilnærmelse av armens bevegelse i alle frihetsgrader, lagres i den annen hukommelseinnretning (5).

4. Styreanordning som angitt i-krav 3, karakterisert ved at nevnte hukommelseinnretning (6) utgjøres av en magnetbåndhukommel se og de sett av numeriske data som representerer armens bevegelse med hensyn til hver sin frihetsgrad, registreres på båndet i rekkefølge, idet et første sett sådanne, numeriske data først registreres i magnetbåndhukornmelsen (6) og derpå" overføres til. den sentrale' hukommelse i en databehandler (5), hvor det omformes til numeriske verdier som kan behandles analytisk; hvorpå det frembringes et sett avledede.numeriske data som i rekkefølge representerer en rekke vesentlige punkter langs en kurve som . tii nærmet følger den armbevegelse som frembragte nevnte første sett numeriske data, og r.dette sett avledede data overføres til magnetbånd-hukommelsen (6); idet denre prosess gjentas for frembringelse-av flere sett av avledede numeriske data som i rekkefølge er-lagret .i magnetbåndhukornmelsen (6),^ hvoretter hvert, sådant sett av -avledede - data overføres til en sentralhukommelsen i databehandleren (5).

5. Automatisk maskin av den type som.er utstyrt med en leddelt arm med flere frihetsgrader, .' karakterisert ved . at den omfatter en styreanordning som angitt i krav 1-4.