SE444530B - Industry robot equipped with a positioning device - Google Patents
Industry robot equipped with a positioning deviceInfo
- Publication number
- SE444530B SE444530B SE8404246A SE8404246A SE444530B SE 444530 B SE444530 B SE 444530B SE 8404246 A SE8404246 A SE 8404246A SE 8404246 A SE8404246 A SE 8404246A SE 444530 B SE444530 B SE 444530B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- sensor
- robot
- light sources
- signal sources
- industrial robot
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/088—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors
- B25J13/089—Determining the position of the robot with reference to its environment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
15 25 30 8404246-4 vidare att robotens fastsättning (t ex monteringen av robotens fot i ett golv) görs med hög noggrannhet. 15 25 30 8404246-4 further that the attachment of the robot (eg the mounting of the robot's foot in a floor) is done with high accuracy.
Om inte tillverknings- och monteringstoleranser hålls mycket små uppstår också problem med utbytbarheten, dvs det blir inte utan vidare möjligt att utan omprogrammering utbyta ett robotexemplar mot ett annat.If manufacturing and assembly tolerances are not kept very small, problems with interchangeability also arise, ie it will not be possible to replace one robot copy with another without reprogramming.
Det blir vidare svårt att med bibehållen noggrannhet erhålla ett större arbetsområde för roboten än det som erhålles när roboten står fast monterad.It also becomes difficult to obtain, with maintained accuracy, a larger working area for the robot than that obtained when the robot is permanently mounted.
Uppfinningen avser att åstadkomma en industrirobot med en lägesgivaranord- ning som gör det möjligt att erhålla hög noggrannhet hos lägesinformationen oberoende av tillverknings- och fastsättningstoleranser och oberoende av de- formationer hos robotens delar. Uppfinningen avser vidare att åstadkomma en industrirobot, där robotexemplar utan omprogrammering kan utbytas mot var- andra utan att några krav ställs på små tillverknings- och fastsättningstole- ranser. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en industri- robot, vars lägesinformation är oberoende av att läget hos robotens fastsätt- ningspunkt är känt, varigenom roboten kan tillåtas röra sig godtyckligt inom en lokal och dess arbetsområde kan göras mycket större än vad som hittills varit möjligt.The invention aims to provide an industrial robot with a position sensor device which makes it possible to obtain high accuracy of the position information independent of manufacturing and fastening tolerances and independent of deformations of the parts of the robot. The invention further intends to provide an industrial robot, where robot copies can be exchanged for each other without reprogramming without any requirements being placed on small manufacturing and fastening tolerances. A further object of the invention is to provide an industrial robot, the position information of which is independent of the position of the robot's attachment point is known, whereby the robot can be allowed to move arbitrarily within a room and its working area can be made much larger than hitherto possible.
Uppfinningen avser vidare att åstadkomma en enkel och robust givaranordning för alstrande av den önskade lägesinformationen.The invention further aims to provide a simple and robust sensor device for generating the desired position information.
Vad som kännetecknar en robot_enligt uppfinningen framgår av bifogade patent- krav.What characterizes a robot according to the invention is apparent from the appended patent claims.
Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifo- gade figurerï-7. Fig 1 visar en industrirobot med ett exempel på en läges- givarutrustning enligt uppfinningen. Fig 2a visar principen för den på roboten i fig 1 monterade givaren. Fig 2b visar den i givaren ingående detek- torn. Fig 3 visar ett blockschema över lägesgivaranordningen och fig N visar hur den är inkopplad till robotens styrsystem. Fig'5 visar vissa av de an- vända koordinaterna och fig 6 de använda vektorbeteckningarna för ljuskäl- lornas och givarens lägen. Fig_7 visar ett flödesschema för de beräkningar l som ur givarsignalerna ger robotens läge. j 10 20 25 30 35 8404246-4 Fig 1 visar en industrirobot 2, som är fast monterad på ett underlag 1, t ex ett golv. Roboten är av i och för sig känd typ och har en fot 21. En pelare 22 är vridbar runt en vertikal axel i förhållande till foten 21. En under- arm 23 är vridbart lagrad till pelaren 22 med hjälp av en horisontell axel.The invention will be described in more detail in the following in connection with the accompanying Figures 7. Fig. 1 shows an industrial robot with an example of a position sensor equipment according to the invention. Fig. 2a shows the principle of the sensor mounted on the robot in Fig. 1. Fig. 2b shows the detector included in the sensor. Fig. 3 shows a block diagram of the position sensor device and Fig. N shows how it is connected to the robot's control system. Fig. 5 shows some of the coordinates used and Fig. 6 the vector designations used for the positions of the light sources and the sensor. Fig. 7 shows a flow chart for the calculations 1 which from the sensor signals give the position of the robot. Fig. 1 shows an industrial robot 2, which is fixedly mounted on a base 1, for example a floor. The robot is of a per se known type and has a foot 21. A pillar 22 is rotatable about a vertical axis relative to the foot 21. A forearm 23 is rotatably mounted to the pillar 22 by means of a horizontal axis.
En överarm 2U är lagrad till underarmen 23 och en robothand 25 till över- armen 2H, båda med hjälp av i figuren horisontella vridningsaxlar. Vid robothanden 25 är en mellandel 27 fäst, vilken har ett verktygsfäste 28, som uppbär ett gripdon 29. På mellandelen 27 är en optisk givare 30 anord- nad, vilken på nedan beskrivet sätt används för att bestämma robothandens läge och orientering i rymden. Roboten har ett styrsystem 5, vilket möjlig- gör inprogrammering av ett rörelseschema hos roboten med åtföljande drift av roboten i enlighet med detta rörelseschema. Styrsystemet hämtar en successiv följd av lägesbörvärden ur programmet, jämför dessa med avkända ärvärden för robothandens läge och driver motorerna i robotens olika axlar så att robothanden följer de inprogrammerade lägesbörvärdena. För bestäm- ning av robothandens läge och samverkan med givaren 30 är en uppsättning ljuskällor H1-NU anordnade. Ljuskällorna kan lämpligen utgöras av lysdioder och är så anordnade att under drift av roboten minst tre och helst fyra av ljuskällorna hela tiden befinner sig inom givarens 30 synfält: På nedan närmare beskrivet sätt bestämmer givaren 30 riktningarna hos syftlinjerna från givaren till ljuskällorna. Ljuskällornas lägen i ett visst koordinat- system förutsätts kända och matas lämpligen in i styrsystemet vid pro- grammering eller installation av roboten. Ur dessa på förhand kända lägen och de av givaren 30 bestämda riktningarna beräknar styrsystemet på nedan beskrivet sätt givarens läge i det aktuella koordinatsystemet. Ljuskällorna kan exempelvis vara fast anbringade, och robotens läge beräknas då 1 ett fast koordinatsystem. Alternativt kan ljuskällorna anbringas vid ett arbetsstycke som roboten skall bearbeta eller hantera, och robotens läge erhålles då i förhållande till arbetsstycket.An upper arm 2U is mounted to the forearm 23 and a robot hand 25 to the upper arm 2H, both by means of horizontal axes of rotation in the figure. Attached to the robot hand 25 is an intermediate part 27, which has a tool holder 28, which carries a gripper 29. On the intermediate part 27 an optical sensor 30 is arranged, which is used in the manner described below to determine the position and orientation of the robot hand in space. The robot has a control system 5, which enables programming of a movement diagram of the robot with accompanying operation of the robot in accordance with this movement diagram. The control system retrieves a successive sequence of position setpoints from the program, compares these with known actual values for the position of the robot hand and drives the motors in the different axes of the robot so that the robot hand follows the programmed position setpoints. To determine the position of the robot hand and the interaction with the sensor 30, a set of light sources H1-NU are provided. The light sources can suitably be LEDs and are arranged so that during operation of the robot at least three and preferably four of the light sources are always within the field of view of the sensor 30: In the manner described below, the sensor 30 determines the directions of the aiming lines from the sensor to the light sources. The positions of the light sources in a certain coordinate system are assumed to be known and are suitably fed into the control system during programming or installation of the robot. From these pre-known positions and the directions determined by the sensor 30, the control system calculates the position of the sensor in the current coordinate system in the manner described below. The light sources can, for example, be fixed, and the position of the robot is then calculated in a fixed coordinate system. Alternatively, the light sources can be applied to a workpiece that the robot is to process or handle, and the position of the robot is then obtained in relation to the workpiece.
På i ooh för sig känt sätt är roboten försedd med vinkelgivare i sina axlar, vilka till styrsystemet avger information om de aktuella vridningsvinklarna i axlarna. Denna information används av styrsystemet för att fördela ett upp- trädande lägesfel på de olika robotaxlarna. Dessa givare kan utföras med vä- sentligt lägre noggrannhet än vad som varit nödvändigt vid tidigare kända robotar, där givarna används för bestämning av robothandens läge.In a manner known per se, the robot is provided with angle sensors in its axes, which provide the control system with information about the current angles of rotation in the axes. This information is used by the control system to distribute a behavioral error on the various robot axes. These sensors can be made with significantly lower accuracy than was necessary with previously known robots, where the sensors are used to determine the position of the robot hand.
Av naturliga skäl kan givaren ÉO oftast ej placeras i den punkt, vars läge man egentligen vill bestämma; Denna intressanta punkt utgörs ju t ex av 15 20 25 30 ess i«fiÉw“~ 8404246-4 gripklorna hos ett gripdon, av spetsen hos en svetselektrod eller av eggen hos ett bearbetningsverktyg. Med kännedom om givarens läge i rymden och om robothandens orientering kan dock enkelt läget för den nämnda punkten be- räknas. Information om robothandens orientering kan, som nedan närmare skall beskrivas, erhållas med hjälp av lägesgivarsystemet enligt uppfin- ningen. Eftersom givaren 3O företrädesvis placeras så nära den aktuella punkten som möjligt, krävs ibland ingen större noggrannhet hos bestämningen av handens orientering, och därför kan alternativt de i robotaxlarna anord- nade vinkelgivarna användas för att ge information om handens orientering.For natural reasons, the sensor ÉO can usually not be placed at the point whose position you really want to determine; This point of interest consists, for example, of the aces in the grip claws of a gripper, of the tip of a welding electrode or of the edge of a machining tool. With knowledge of the sensor's position in space and of the robot hand's orientation, however, the position of the mentioned point can easily be calculated. Information on the orientation of the robot hand can, as will be described in more detail below, be obtained with the aid of the position sensor system according to the invention. Since the sensor 30 is preferably placed as close to the relevant point as possible, sometimes no greater accuracy is required in determining the orientation of the hand, and therefore the angle sensors arranged in the robot shafts can alternatively be used to provide information about the orientation of the hand.
För att möjliggöra en läges- och orienteringsbestämning av robothanden obe- roende av dennas orientering relativt signalkällorna kan ytterligare givare anordnas på handen på sådant sätt, att under robotens drift alltid minst en av dessa givare (eller båda tillsammans) har ett tillräckligt antal ljus- källor inom sitt synfält. En sådan ytterligare givare är visad med streckade linjer i figuren och är betecknad med 31.In order to enable a position and orientation determination of the robot hand regardless of its orientation relative to the signal sources, additional sensors can be arranged on the hand in such a way that during the operation of the robot always at least one of these sensors (or both together) has a sufficient number of light sources. within their field of vision. Such an additional sensor is shown in broken lines in the figure and is denoted by 31.
För bestämning av läge och/eller orientering hos övriga robotdelar kan om så önskas även dessa delar förses med lägesgivarsystem enligt uppfinningen.For determining the position and / or orientation of the other robot parts, if desired, these parts can also be provided with a position sensor system according to the invention.
Som ett exempel har i figuren visats hur en givare 32 är anordnad på under- armen 23. En uppsättning ljuskällor 45-H8 är så anordnad att minst tre och helst fyra av ljuskällorna under robotens drift befinner sig inom givarens 32 synfält. Den sålunda för underarmen 23 anordnade lägesgivarutrustningen kan användas för bestämning av underarmens läge och orientering. Vid en åk- _bar robot kan för bestämning av robotens aktuella läge inom sitt åkområde en dylik givare placeras på t ex foten 21.As an example, the figure shows how a sensor 32 is arranged on the forearm 23. A set of light sources 45-H8 is arranged so that at least three and preferably four of the light sources during the operation of the robot are within the field of view of the sensor 32. The position sensor equipment thus arranged for the forearm 23 can be used for determining the position and orientation of the forearm. In the case of a mobile robot, in order to determine the current position of the robot within its range, such a sensor can be placed on, for example, the foot 21.
Alternativt till att montera mer än en givare på robothanden kan givarut- rustningen förses med fler än de fyra i fig 1 visade ljuskällorna. Ljus- källor anordnas då i tillräckligt antal, t ex sex-åtta stycken, och med - sådana lägen att, oberoende av robothandens läge och orientering, alltid minst tre eller helst fyra av ljuskällorna befinner sig inom givarens syn- fält. Som nedan skall beskrivas använder givarsystemet för bestämning av läge och orientering tre åt gången av ljuskällorna. Roboten känner hela tiden till sitt läge och givarens orientering och styrsystemet kan därför programmeras att i varje läge välja ut och för lägesbestämningen använda tre inom givarens synfält lämpligt placerade ljuskällor. Som visas i fig 1 _har styrsystemet en signalförbindelse med ljuskällorna och är anordnat att 10 15 20 25 30 / Ns4Q4246-4 aktivera de ljuskällor som för tillfället är aktuella för mätning. Den nedan beskrivna utföringsformen av givaren 30 kan endast bestämma riktningen till en ljuskälla åt gången, och vid användning av denna typ av givare är därför styrsystemet anordnat att pulsa de tre eller fyra använda ljuskällorna med lämplig frekvens och på sådant sätt att endast en ljuskälla åt gången är tänd.As an alternative to mounting more than one sensor on the robot hand, the sensor equipment can be provided with more than the four light sources shown in Fig. 1. Light sources are then arranged in sufficient numbers, eg six to eight, and with - such positions that, regardless of the position and orientation of the robot hand, at least three or preferably four of the light sources are within the field of view of the sensor. As will be described below, the sensor system for determining the position and orientation uses three of the light sources at a time. The robot always knows its position and the sensor's orientation and control system can therefore be programmed to select and use three light sources suitably located within the sensor's field of view in each position. As shown in Fig. 1, the control system has a signal connection with the light sources and is arranged to activate the light sources which are currently relevant for measurement. The embodiment of the sensor 30 described below can only determine the direction of one light source at a time, and when using this type of sensor the control system is therefore arranged to pulse the three or four used light sources at a suitable frequency and in such a way that only one light source at a time is lit.
Av lätt insedda skål blir noggrannheten i lägesbestämningen större ju närmare _ robothanden ljuskällorna är anbringade. Det kan därför vara lämpligt att ha en uppsättning ljuskällor placerade på så stort avstånd från roboten att de kan användas inom robotens hela arbetsområde och därutöver en ytterligare uppsättning som är så placerad så nära som möjligt intill den eller de arbetspunkter där hög noggrannhet krävs.For easily understood bowls, the accuracy of the positioning becomes greater the closer to the robot hand the light sources are mounted. It may therefore be appropriate to have a set of light sources placed at such a great distance from the robot that they can be used within the robot's entire working area and in addition an additional set which is placed as close as possible to the working point or points where high accuracy is required.
Fig 2a visar principen för givaren 30 i fig 1. Givaren har en vidvinkellins 300, som är symmetrisk runt givarens axel 301. Linsen kan exempelvis vara approximativt halvsfärisk och är så utformad att den har en så stor öpp- ningsvinkel som möjligt. Företrädesvis bör öppningsvinkeln vara minst 2n steradianer. Vinkelrätt mot axeln 301 är en plan tvâdimensionell fotodetek- tor 302 anordnad. Linsen avbildar en ljuskälla åt gången på detektorn, dvs infallande ljus 313 från en ljuskälla bryts samman i en punkt 31U på detek- torn. Linsens brännvidd kan göras så kort att tillräckligt god fokusering erhålles för alla aktuella ljuskälleavstånd. En viss oskärpa i avbildningen spelar också mindre roll, eftersom den i fig 2a och 2b visade givaren be- stämmer läget hos tyngdpunkten hos ljuskällans avbildning på detektorn.Fig. 2a shows the principle of the sensor 30 in Fig. 1. The sensor has a wide-angle lens 300, which is symmetrical about the axis 301 of the sensor. For example, the lens can be approximately hemispherical and is designed to have as large an opening angle as possible. Preferably the opening angle should be at least 2n steradians. Perpendicular to the axis 301, a flat two-dimensional photodetector 302 is provided. The lens images one light source at a time on the detector, ie incident light 313 from a light source is refracted at a point 31U on the detector. The focal length of the lens can be made so short that a sufficiently good focus is obtained for all current light source distances. A certain blur in the image also plays a minor role, since the sensor shown in Figs. 2a and 2b determines the position of the center of gravity of the light source image on the detector.
Detektorn utgörs som visas i Fig 2b av en plan platta av kisel med ett cen- tralt egenledande skikt, ett på översidan anordnat P-ledande skikt och ett på undersidan anordnat N+-ledande skikt. P-skiktet är försett med lång- sträckta kontakter 305-306 respektive 303~3OH vid sina motstående.sidor.As shown in Fig. 2b, the detector consists of a flat plate of silicon with a central self-conducting layer, a P-conducting layer arranged on the upper side and an N + conductive layer arranged on the lower side. The P-layer is provided with elongate contacts 305-306 and 303 ~ 3OH, respectively, at their opposite sides.
N*-skiktet är försett med en kontakt 307. Fotoströmmens fördelning mellan de båda motstående kontakterna bestäms av resistansen och därmed av av- ståndet från ljusfläcken till respektive anslutning.The N * layer is provided with a contact 307. The distribution of the photocurrent between the two opposite contacts is determined by the resistance and thus by the distance from the light spot to the respective connection.
I fig 2a är de vid beräkningarna använda koordinatsystemen utsatta. Med _njälp av kontakterna 305 och 306 samt en förstärkare 310 och en A/D-omvand-V :lare 312 erhålles en digital signal x, som är ett mått på ljusfläckens_av- - 'stånaii x-1ed“frå_n aÅxeinsoí. medhjälp av kant-åkrarna wàyochsou, för»- 15 20 25 30 8404246-"4 stärkaren 309 och A/D-omvandlaren 311 erhålles på motsvarande sätt en digi- tal y, som är ett mått på ljusfläckens avstånd i y-led från axeln 301. Med hjälp av signalerna x och y kan, som nedan närmare skall beskrivas, ljus- fläckens läge på detektorytan i polära koordinater a, p bestämmas. Ur dessa koordinater erhålles sedan de sfäriska koordinater e, 6 som definierar rikt- ningen hos syftlinjen 313 till den aktuella ljuskällan.In Fig. 2a, the coordinate systems used in the calculations are exposed. With the help of the contacts 305 and 306 as well as an amplifier 310 and an A / D converter 312, a digital signal x is obtained, which is a measure of the light spot_of- - 'standing x-1ed' from_a axeinsoí. by means of the edge fields vâyochsou, for the amplifier 309 and the A / D converter 311, a digital y is correspondingly obtained, which is a measure of the distance of the light spot in the y-direction from the axis. 301. By means of the signals x and y, as will be described in more detail below, the position of the light spot on the detector surface in polar coordinates a, p can be determined, from which the spherical coordinates e, 6 which define the direction of the aiming line 313 are then obtained. to the current light source.
I stället för den i fig 2 visade tvådimensionella analoga detektorn kan andra motsvarande typer av detektorer användas. Ett exempel är en s k CCD (charge coupled devise) -detektor, vilken kan utföras tvådimensionell. Ett annat exempel på en sådan detektor är en s k fotodiodarray, vilken även den kan utföras tvådimensionell. En fördel med en sådan array är att man inte endast.kan avkänna tyngdpunkten hos ljusfläcken utan med hjälp av lämplig signalbehandling kan bestämma läget hos t ex den punkt hos ljus- fläcken, där ljusstyrkan är maximal.Instead of the two-dimensional analog detector shown in Fig. 2, other corresponding types of detectors can be used. An example is a so-called CCD (charge coupled device) detector, which can be made in two dimensions. Another example of such a detector is a so-called photodiode array, which can also be made in two dimensions. An advantage of such an array is that one can not only sense the center of gravity of the light spot but with the aid of suitable signal processing can determine the position of, for example, the point of the light spot where the brightness is maximum.
Som ett alternativ till den i fig 2 visade givaren kan två endimensionella givare användas. Dessa anordnas då med sina avkänningsriktningar företrä- desvis vinkelrätt mot varandra och med givarna så nära varandra som möjligt.As an alternative to the sensor shown in Fig. 2, two one-dimensional sensors can be used. These are then arranged with their sensing directions preferably perpendicular to each other and with the sensors as close to each other as possible.
Varje givare består då av en cylinderlins och endimensionell fotodetektor, exempelvis en analog detektor eller en endimensionell diodarray.Each sensor then consists of a cylinder lens and a one-dimensional photodetector, for example an analog detector or a one-dimensional diode array.
Fig 3 visar ett blockschema över lägesgivarutrustningen enligt uppfinningen.Fig. 3 shows a block diagram of the position sensor equipment according to the invention.
En styrenhet 50 avger klockpulser och eventuellt för samordning och synkroni- sering ytterligare nödvändig information till utrustningens övriga enheter.A control unit 50 delivers clock pulses and any additional information necessary for coordination and synchronization to the other units of the equipment.
Denna information ärvi figuren betecknad med cl. Givaren 30 är utförd,enligt fig 2 och avger signaler x, y till enheterna 51 och 52. Enheten-52 är en be- räkningsenhet, som med hjälp av signalerna x, y samt lagrade data om bl a ljuskällornas lägen beräknar information som definierar robothandens läge Ä och orientering Å. Beräkningsenheten 52 bestämmer även genom derivering av vektorerna Ä och Å hastighetsvektorerna É_och Å. Dessa fyra vektorer ellèr signaler tillförs robotens styrsystem för styrning av robotens rörelse. En ljuskällestyrenhet 51 har med var och en av ljuskällorna H1-48 förbundna utgångar (endast ljuskällan H1 är visad i figuren). Denna styrenhet mottar information Ä och Å om robothandens läge och orientering samt information xx, y om ljusfläckens läge på detektorn. I beroende av denna information ut- gväljer-styrenheten251 lämplig uppsättning ljuskällor och aktiverar dessa, ' Qföreträdesvis genom periodisk pulsning med lämplig frekvens så att endast en íiav de utvalda ljuskällorna åt gången är lysande. Styrenheten 51 avger infor- 10 15 20 25 30 35 'att styras så att givaren 30 följer den bana som bestäms av de 8404246-4 mation till beräkningsenheten 52, vilken definierar den för tillfället ut- valda uppsättningen ljuskällor.This information is in the figure denoted by cl. The sensor 30 is designed, according to Fig. 2, and emits signals x, y to the units 51 and 52. The unit-52 is a calculation unit which, with the aid of the signals x, y and stored data on, among other things, the positions of the light sources, calculates information defining the robot hand. position Ä and orientation Å. The calculation unit 52 also determines by deriving the vectors Ä and Å the velocity vectors É_and Å. These four vectors or signals are supplied to the robot's control system for controlling the movement of the robot. A light source control unit 51 has outputs connected to each of the light sources H1-48 (only the light source H1 is shown in the figure). This control unit receives information Ä and Å about the position and orientation of the robot hand as well as information xx, y about the position of the light spot on the detector. Depending on this information, the control unit 251 selects the appropriate set of light sources and activates them, preferably by periodic pulsation at the appropriate frequency so that only one of the selected light sources at a time is illuminated. The control unit 51 provides information to be controlled so that the sensor 30 follows the path determined by the information to the calculation unit 52, which defines the currently selected set of light sources.
Enheten 30 kan utföras på det i fig 2 visade sättet. Enheten 50 kan utgöras av en enkel klookpulsoscillator eller av en på lämpligt sätt programmerad imikrodator. Enheten 51 kan utgöras av en specialbyggd logisk koppling eller av en mikrodator. Beräkningsenheten 52, som skall utföra de nedan i samband med fig 7 beskrivna beräkningsoperationerna, kan på i och för sig känt sätt bestå av digitala eller analoga kretsar eller av en på lämpligt sätt pro- grammerad mikrodator.The unit 30 can be designed in the manner shown in Fig. 2. The unit 50 may be a simple clock pulse oscillator or a suitably programmed microcomputer. The unit 51 can consist of a specially built logic connection or of a microcomputer. The calculation unit 52, which is to perform the calculation operations described below in connection with Fig. 7, may in a manner known per se consist of digital or analog circuits or of a suitably programmed microcomputer.
Fig 4 visar hur lägesgivarutrustningen enligt uppfinningen är ansluten till robotens styrsystem. Givaren 30 avger signalerna x, y till beräkningsenheten 52, vilken i sin tur beräknar en vektor Ä som definierar robothandens läge.Fig. 4 shows how the position sensor equipment according to the invention is connected to the robot's control system. The sensor 30 outputs the signals x, y to the calculation unit 52, which in turn calculates a vector Ä which defines the position of the robot hand.
Denna signal tillförs en komparator 53. Till en andra ingång på komparatorn matas lägesbörvärden från robotens programverk 58 i lämplig takt. Från 30 komparatorn erhålles i varje ögonblick en signal då som definierar lägesav- vikelsen hos robothanden. Denna lägesavvikelse tillförs en_s k axeluppdelare SU, i vilken avvikelsen transformeras till robotens koordinatsystem, dvs delas upp på ett fel i var och en av robotens axlar. Axeluppdelaren 5H har alltså en utgång för var och en av robotens axlar. I figuren är endast ut- signalen - Ar - för axeln 1 visad. Denna signal tillförs axelns 1 regulator 56. Från enheten 52 erhålles även en vektor Å som definierar den momentana hastigheten hos robothanden. I enheten 55 jämförs denna hastighet med ett börvärde ÉO för hastigheten. Skillnaden mellan de båda värden som tillförs enheten 55 uppdelas därefter på robotens olika axlar, dvs transformeras över till robotens koordinatsystem. Enheten 55 har en utgång för var och en av robotaxlarna, men endast utsignalen Ar för axeln 1 är visad i figuren, Denna signal tillförs axelns 1 regulatår 56. Regulatorn 56 styr på i och för sig känt sätt enheten 57, som innehåller effektförstärkare och driv- motor för axeln 1. Utsignalen från drivenheten 57 utgörs alltså av en vrid- ning hos robotens axel 1, och denna vridning - i figuren med figuren beteck- nad med 71 - påverkar i sin tur läget och orienteringen hos robothanden och givaren 30. Med hjälp av det i fig 4 visade systemet kommer alltså roboten successivt frammatade lägesbörvärdena från programenheten 58.This signal is applied to a comparator 53. To a second input on the comparator, position setpoints from the robot's software 58 are fed at a suitable rate. A signal is then received from the comparator at each moment, which defines the position deviation of the robot hand. This position deviation is applied to a so-called axis divider SU, in which the deviation is transformed into the robot's coordinate system, ie divided on a fault in each of the robot's axes. The shaft divider 5H thus has an output for each of the robot's shafts. In the figure, only the output signal - Ar - for axis 1 is shown. This signal is applied to the regulator 56 of the shaft 1. From the unit 52 a vector Å is also obtained which defines the instantaneous speed of the robot hand. In the unit 55 this speed is compared with a setpoint ÉO for the speed. The difference between the two values applied to the unit 55 is then divided on the different axes of the robot, ie transformed over to the coordinate system of the robot. The unit 55 has an output for each of the robot shafts, but only the output signal Ar for the shaft 1 is shown in the figure. This signal is supplied to the control year 56 of the shaft 1. The regulator 56 controls the unit 57, which contains power amplifiers and drives, in a manner known per se. motor for the shaft 1. The output signal from the drive unit 57 thus consists of a rotation of the robot's shaft 1, and this rotation - in the figure with the figure denoted by 71 - in turn affects the position and orientation of the robot hand and the sensor 30. With thus, by means of the system shown in Fig. 4, the robot successively advances the position setpoints from the program unit 58.
I fig 4 har för enkelhets skull endast lägesbestämningen och -regleringen visats. Reglering av robothandens orientering kan göras på motsvarande sätt 15 20 25 30 8404246-4 8 i beroende av den information om den verkliga orienteringen Ä som erhålles från beräkningsenheten 52 och av börvärden för orienteringen, vilka matas fram av programverket 58.In Fig. 4, for the sake of simplicity, only the position determination and control has been shown. Control of the orientation of the robot hand can be done in a corresponding manner depending on the information about the actual orientation som obtained from the calculation unit 52 and of the setpoints for the orientation, which are fed by the software 58.
Fig 5 visar några av de beteckningar, som används vid de beräkningar som utförs av beräkningsenheten 52. Figuren visar schematiskt ytan hos detek- torn BO2 i fig 2, sedd uppifrån. Detektorns rätvinklíga koordinatsystem x, y är markerat, liksom de polära koordinaterna a, p för var och en av de tre ljuskällorna a, b, c.Fig. 5 shows some of the designations used in the calculations performed by the calculation unit 52. The figure schematically shows the surface of the detector BO2 in Fig. 2, seen from above. The detector's right-angled coordinate system x, y is marked, as are the polar coordinates a, p for each of the three light sources a, b, c.
Fig 6 visar de tre ljuskällorna a, b och c, vilka i ett visst tidsavsnitt används för läges/orienteringsbestämningen_ Vektorerna Å, 21 och gg definie- rar läget hos givaren 30, ljuskällan b respektive ljuskällan c i ft hållande till ljuskällan a. Vektorn É är vektorprodukten av vektorerna D; och ge.Fig. 6 shows the three light sources a, b and c, which in a certain time section are used for the position / orientation determination. Vectors Å, 21 and gg define the position of the sensor 30, the light source b and the light source ci ft, respectively, holding the light source a. The vector É is the vector product of the vectors D; and give.
Vektorerna fa, fb och fc definierar ljuskällornas a, b och c Jlge i det koordinatsystem där ljuskällorna är anordnade. Vektorn Ä befiecknar givarens 30 läge i samma koordinatsystem.The vectors fa, fb and fc define the a, b and c Jlge of the light sources in the coordinate system where the light sources are arranged. The vector Ä denotes the position of the sensor 30 in the same coordinate system.
Beräkningsenhetens 52 funktion skall nu närmare beskrivas i anslutning till fig 7. Denna enhet kan utföras med specialbyggda kretsar för lösning enligt kända principer av de nedan angivna sambanden. Alternativt kan den utgöras av en på lämpligt sätt programmerbap (mikro)dator. För överskådlighets skull antas det senare vara fallet, och fig 7 visar ett flödessohema för beräknings- gången hos en sådan (mikro)datOr.The function of the calculation unit 52 will now be described in more detail in connection with Fig. 7. This unit can be designed with specially built circuits for solution according to known principles of the connections given below. Alternatively, it may be a suitably programmable (micro) computer. For the sake of clarity, the latter is assumed to be the case, and Fig. 7 shows a flow chart for the calculation time of such a (micro) computer.
De tre vid varje beräkning använda ljuskällorna ger upphov till tre par av sammanhörande x-y-värden på ytan av detektorn 302. Vilka riktningar i rummet som motsvaras av dessa x-y-värden beror delvis på utförandet av givaroptiken.The three light sources used in each calculation give rise to three pairs of contiguous x-y values on the surface of the detector 302. Which directions in space correspond to these x-y values depends in part on the design of the sensor optics.
I fortsättningen antas för enkelhets skull att R i fig 2 är konstant (obero- ende av 6). Detta behöver dock ej vara fallet, men beräkningarna blir något mer komplexa om så inte skulle vara fallet. R(6) är nämligen ingen obekant storhet utan endast en ytterligare parameter att ta hänsyn till vid beräk- ningarna.In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that R in Fig. 2 is constant (independent of 6). However, this need not be the case, but the calculations will be somewhat more complex if this were not the case. Namely, R (6) is not an unknown quantity but only an additional parameter to take into account in the calculations.
Vid beräkningens början erhåller beräkningsenheten information från styr- enheten 51 om vilka tre ljuskällor som används vid beräkningen. Dessa ljus- källor betecknas med a, b, c. En ljuskällas "i" avbildning på detektorytan har i dennas koordinatsystem läget xi yi. Avbildningens läge i polära koordinater ges av följande ekvationer: 9 8404246-4 Yi i n mi = arctan (šf) + (1 - IX l) E 1 1 pi : J Xiz + yiz ßff Ur dessa polära koordinater erhålles sedan de sfäriska_koordinaterna för syftlinjen till ljuskällan ur ekvationerna: 5 cpi = cxi Funktionen f(pi) beror av optiken och kan en gång för alla uppmätas och lag- ras i beräkningsenheten. Optiken bör dock vara så utformad att funktionen är monoton i det aktuella intervallet. Härefter beräknas vinklarna T1, T2 10 och T3 mellan de tre syftlinjerna från givaren till ljuskällorna med hjälp av följande ekvationer: Cl : wa _ vb C2 = mc - ma + 2% G3 _ _ (PC 15 (a, b, c antas ordnade så att ma > mb > oc) sin Ga T1=arcsin (sinC1) C eaßb C 66:e (cot ->sin (cot -) cos 2 2 2 2 arctan - + arctan , G +6 * _ 9 4-9 sin a b cos a b 2 2 sin GC Ta: arcsin (s1nC2) C ec_9a C 9C_6a (cot -) sin n 4 (cot - ) cos arctan I 2 Å2 + arotan 2 Å 2 _6+9_“ _. 9+6 >_¿oos 2 in is ~ 2 10 25 8404246-4 w sin Gb -1 Tš==arcsin (s1nC3) C _6 _9 I C 9 _e (cot-Éä) sin C (cot ïš-) cos 2 C arctan + arctan I 9b+9C 9b+6C sin 2 ~ cos 2 Flödesschemats fyra första rutor har nu behandlats. I det femte steget bildas funktionerna Gi(A) enligt: ï nä-A2s1n2T2)2(s1n2T ) - t Ab:-A2sin2T2) i Jéš - (AcosT 3 G(A) = 2 (cosT3)(AcosT2 f _ ACOST É Jbg-A2sin2T 1 1 1 där b1 är avståndet mellan ljuskällorna a och b b är avståndet mellan ljuskällorna a och c 2 b3 är avståndet mellan ljuskällorna c och b Denna funktion är egentligen åtta olika funktioner, en för var och en av de åtta kombinationerna av tecken vid de tre ställen i uttrycket där antingen ett plus- eller minustecken kan förekomma (tecknet framför uttrycket ba - Azsinz 2 kommer). Dessa funktioner betecknas i flödesschemats femte ruta med Gi(A), där i = 1 ... 8. de delar av funktionen, där var och en av funktionens båda termer liksom | AcosT2 f Jb: ~ A2sin2T2 är så väl reell (betecknas med VÜ Z_O i flödessche- mats sjätte ruta) som positiv (betecknas med [ ] Z O 1 flödesschemats T2 har alltid samma värde på de båda ställen där uttrycket före- För var och en av dessa funktioner bestämmes nollställen i sjätte ruta). I nästa ruta undersöks hur många.nollställen som totalt har erhållits. Om endast ett nollställe har erhållits går beräkningsprogrammet vidare till den med B, C betecknade rutan i flödesschemat. Om mer än ett nollställe har erhållits väljs i nästa punkt av beräkningsschemat de noll- ställen bort där A jämfört med föregående beräkningar skulle medföra en orealistiskt hög hastighet hos roboten. Om efter denna kontroll endast ett nollställe återstår går beräkningsprogrammet vidare till rutan B, C. Om fortfarande flera nollställen återstår och om den aktuella passagen genom flödesschemat är den första passagen utvälis en ny grupp av tre ljuskällor, i flödesschemat betecknade med ae b, d, Om så är fallet görs den ovan ,beskrivna beräkningen om från början för den nya gruppen av ljuskällor¿ gi gDärefter utföres den nedan beskrivna lägesbestämningen för båda uppsättè 10 15 20 2 o¿samt storheterna H 8404246-4 .ningarna av ljuskällor, varefter den lösning väljes som ger en gemensam position. Om den aktuella passagen genom beräkningsschemat inte är den första passagen har enligt ovanstående beskrivning beräkning av noll- ställen gjorts för två uppsättningar av ljuskällor, beräkningen går vidare enligt nedanstående beskrivning och till slut den lösning utväljes som ger ett gemensamt läge för de båda uppsättningarna av ljuskällor.At the beginning of the calculation, the calculation unit receives information from the control unit 51 about which three light sources are used in the calculation. These light sources are denoted by a, b, c. An "i" image of a light source on the detector surface has in its coordinate system the position xi yi. The position of the image in polar coordinates is given by the following equations: 9 8404246-4 Yi in mi = arctan (šf) + (1 - IX l) E 1 1 pi: J Xiz + yiz ßff From these polar coordinates the spherical_ coordinates of the line of sight to the light source from the equations: 5 cpi = cxi The function f (pi) depends on the optics and can be measured and stored in the calculation unit once and for all. However, the optics should be designed so that the function is monotonous in the current range. Next, the angles T1, T2 10 and T3 between the three aim lines from the sensor to the light sources are calculated using the following equations: Cl: wa _ vb C2 = mc - ma + 2% G3 _ _ (PC 15 (a, b, c is assumed to be ordered so that ma> mb> oc) sin Ga T1 = arcsin (sinC1) C eaßb C 66th (cot -> sin (cot -) cos 2 2 2 2 arctan - + arctan, G +6 * _ 9 4-9 sin ab cos ab 2 2 sin GC Ta: arcsin (s1nC2) C ec_9a C 9C_6a (cot -) sin n 4 (cot -) cos arctan I 2 Å2 + arotan 2 Å 2 _6 + 9_ “_. 9 + 6> _ ¿Oos 2 in is ~ 2 10 25 8404246-4 w sin Gb -1 Tš == arcsin (s1nC3) C _6 _9 IC 9 _e (cot-Éä) sin C (cot ïš-) cos 2 C arctan + arctan I 9b + 9C 9b + 6C sin 2 ~ cos 2 The first four squares of the flowchart have now been treated, in the fifth step the functions Gi (A) are formed according to: ï nä-A2s1n2T2) 2 (s1n2T) - t Ab: -A2sin2T2) i Jéš - ( AcosT 3 G (A) = 2 (cosT3) (AcosT2 f _ ACOST É Jbg-A2sin2T 1 1 1 where b1 is the distance between the light sources a and bb is the distance between the light sources a and c 2 b3 is the distance between the light sources c and b This function is oak actually eight different functions, one for each of the eight combinations of characters at the three places in the expression where either a plus or minus character can occur (the character in front of the expression ba - Azsinz 2 comes). These functions are denoted in the fifth box of the flow chart by Gi (A), where i = 1 ... 8. the parts of the function, where each of the two terms of the function as well as | AcosT2 f Jb: ~ A2sin2T2 is both real (denoted by VÜ Z_O in the sixth box of the flow chart) and positive (denoted by [] ZO 1 the flow chart T2 always has the same value in the two places where the expression precedes For each of these functions are determined by zeros in the sixth box). The next box examines how many zeros have been obtained in total. If only one zero has been obtained, the calculation program proceeds to the box marked B, C in the flow chart. If more than one zero point has been obtained, in the next point of the calculation scheme the zero points are selected where A compared with previous calculations would result in an unrealistically high speed of the robot. If after this check only one zero point remains, the calculation program proceeds to box B, C. If there are still several zeros left and if the current passage through the flow chart is the first passage, select a new group of three light sources, in the flow chart denoted by ae b, d, If this is the case, the calculation described above is made from the beginning for the new group of light sources. Then the position determination described below is performed for both sets of light sources and the quantities of light sources, after which the solution is determined. are chosen which gives a common position. If the current passage through the calculation scheme is not the first passage, according to the above description, calculation of zeros has been made for two sets of light sources, the calculation proceeds according to the description below and finally the solution is selected that gives a common position for the two sets of light sources. .
Enligt nästa steg i beräkningen, betecknat med B, C i flödesschemat, teck- nas först uttrycken: 2 2 2 ~ arccos AO + b1 _ B n - 2AOb1 2 2 2 7 = arccos AO + bg _ C 2AOb2 b + bš ~ bâ e = arccos 2b1b2 där AO är det värde på A där funktionen G(A) = O och B respektive C gives av uttrycken: , + I 2 2 . 2 4 A0cosl1 - D1 ~ Aosin T1_ B: , + / 2 , 2 C _ Aocosfz - b2 - Aosin T2 där de dubbeltydiga tecknen i uttrycken För B och C väljes som tecknen i mot- svarande uttryck i den ekvation Gi(A) som gav det aktuella nollstället. Här~ efter bildas storheterna s och k enligt: _ H + Y + 8 2 k _ sin(s-Y)sin(s-n)sin(s-E) '_ ' sin s x och 6 enligt uttrycken: " o* 15 8404246~4 12 x = 2 arctan -f~ší-- s1n(s-Y) 6 = arcsin (sina ßinn) . Ü H Ü _ H ._ . n N _ I U _ varvid om M > an 5 losningen 6 > 5 valges och om n :-5 losningen 6 §>š valges.According to the next step in the calculation, denoted by B, C in the flow chart, the expressions are first drawn: 2 2 2 ~ arccos AO + b1 _ B n - 2AOb1 2 2 2 7 = arccos AO + bg _ C 2AOb2 b + bš ~ bâ e = arccos 2b1b2 where AO is the value of A where the function G (A) = O and B and C respectively are given by the expressions:, + I 2 2. 2 4 A0cosl1 - D1 ~ Aosin T1_ B:, + / 2, 2 C _ Aocosfz - b2 - Aosin T2 where the ambiguous characters in the expressions For B and C are selected as the characters in the corresponding expression in the equation Gi (A) which gave the current zero. Hereafter ~ the quantities s and k are formed according to: _ H + Y + 8 2 k _ sin (sY) sin (sn) sin (sE) '_' sin sx and 6 according to the expressions: "o * 15 8404246 ~ 4 12 x = 2 arctan -f ~ ší-- s1n (sY) 6 = arcsin (sina ßinn). Ü H Ü _ H ._. N N _ IU _ varvid om M> an 5 losningen 6> 5 valges och om n: - 5 solution 6 §> š is chosen.
Som framgår av fig 6 ges riktningen från ljuskällan a till b av vektorn Éq och från ljuskällan a till c av vektorn É2. Riktningen från ljuskällan a till givaren 30 betecknas med enhetsvektorn A. Vektorn É3 utgör vektorprodukten av vektorerna ÉJ och ÉQ. Vektorn A kan nu lösas ur följande ekvationssystem: Bïx Bïy B12 AX cosn Bzx Bzy B22 Ay : cosw B3X B3y B32 AZ cos(n-Ö) Givarens 30 läge, vilket betecknas av vektorn Ä erhålles härefter ur: Ä = A ' A + o fa A Givarens 30 läge har nu bestämts.As can be seen from Fig. 6, the direction from the light source a to b is given by the vector Éq and from the light source a to c by the vector É2. The direction from the light source a to the sensor 30 is denoted by the unit vector A. The vector É3 constitutes the vector product of the vectors ÉJ and ÉQ. The vector A can now be solved from the following system of equations: Bïx Bïy B12 AX cosn Bzx Bzy B22 Ay: cosw B3X B3y B32 AZ cos (n-Ö) The position of the sensor 30, which is denoted by the vector Ä is obtained from: Ä = A 'A + o fa A The position of the sensor 30 has now been determined.
Härefter bestäms givarens orientering genom att följande vektorer bildas: Z _ ii? _ Ä *e ' [P - XI -n-a ni Eb _š -b Eb ' Ä' Z 3G -c _ P - X! l-c - Härefter erhålles komponenterna na, nb och nc hos normalvektorn till givaren detektoryta 302 ur ekvationssystemet: 10 15 20 25 30 8404246-4 13 Givarens vridningsvinkel a runt denna normal till ytan erhålles till slut direkt ur någondera av aa, ab och ac.Then the orientation of the sensor is determined by forming the following vectors: Z _ ii? _ Ä * e '[P - XI -n-a ni Eb _š -b Eb' Ä 'Z 3G -c _ P - X! l-c - Hereinafter, the components na, nb and nc of the normal vector to the sensor detector surface 302 are obtained from the equation system: 10 15 20 25 30 8404246-4 13 The sensor's rotation angle a around this normal to the surface is finally obtained directly from either aa, ab and ac.
Om så är erforderligt erhålles därefter robothandens translations- och vrid- ningshastighet med hjälp av differentiering av signalerna Ä och Ä.If necessary, the translation and rotation speeds of the robot hand are then obtained by means of differentiation of the signals Ä and Ä.
Ovan har beskrivits hur givaranordningen enligt uppfinningen används både för läges- och orienteringsbestämning, men givetvis kan utrustningen enbart användas för lägesbestämning.It has been described above how the sensor device according to the invention is used for both position and orientation determination, but of course the equipment can only be used for position determination.
I fig 1 har för enkelhets skull en industrirobot med endast fyra axlar visats, men givetvis är uppfinningen lika tillämplig även vid robotar med ett arniat antal frihetsgrader. Uppfinningen ger vidare samma fördelar även vid andra arbetsorgan än det i fig 1 visade gripdonet, t ex svetsutrust- ningar, bearbetningsverktyg, montageverktyg etc.In Fig. 1, for the sake of simplicity, an industrial robot with only four axes has been shown, but of course the invention is equally applicable to robots with an arniate number of degrees of freedom. The invention furthermore provides the same advantages also with other working means than the gripper shown in Fig. 1, for example welding equipment, machining tools, assembly tools, etc.
Ovan har beskrivits hur vid den visade tvådimensionella analoga fotodetektorn ljuskällorna lämpligen pulsas så att endast en åt gången är lysande. Vid en diodarray (CCD-array) är en dylik pulsning ej nödvändig, eftersom styrutrust- ningen enkelt kan hålla reda på vilken av alla ljusfläckar på detektorn som tillhör respektive ljuskälla, detta speciellt som roboten typiskt sett rör sig relativt långsamt.It has been described above how in the shown two-dimensional analog photodetector the light sources are suitably pulsed so that only one is lit at a time. In the case of a diode array (CCD array), such a pulse is not necessary, since the control equipment can easily keep track of which of all light spots on the detector belongs to the respective light source, especially since the robot typically moves relatively slowly.
Givaren enligt uppfinningen kan utformas på ett stort antal andra sätt än det i fig 2 visade. Exempelvis kan den bestå-av en samling detektorrutor med mot- svarande optik, exempelvis sex stycken rutor av vilka var och en täcker 1/6 av rymden (anordnade som sidorna i en kub).The sensor according to the invention can be designed in a large number of other ways than that shown in Fig. 2. For example, it may consist of a collection of detector windows with corresponding optics, for example six windows, each of which covers 1/6 of the space (arranged as the sides of a cube).
Självfallet är det så att ljuskällornas lägen enbart behöver vara kända relativt den arbetspunkt dit man önskar att roboten skall röra sig. Om arbetspunkten för roboten befinner sig på ett rörligt föremål sätts där- för med fördel ljuskällorna fast på detta, varigenom automatisk följning av föremålet erhålles. I detta fall torde det dock ofta vara lämpligt att även ha ett antal fasta ljuskällor så att kontroll hela tiden erhålles på robotens läge relativt ett fast koordinatsystem (så att systemet inte dri- ver iväg). Växlingen mellan dessa två system kan ske kontinuerligt, och styrsystemet kan exempelvis samtidigt hålla reda på robotens läge i bägge systemen men enbart styra robotens rörelse med hjälp av det ena systemet, 'företrädesvis då det som ger den största noggrannheten (om detta är möjligt). 10 15 20 25 30 35 8404246-4 n» Ljuskällorna bör enligt kända geometriska principer för att ernå högsta möj- liga noggrannhet placeras så att, när roboten befinner sig i sitt önskade arbetsområde, syftlinjerna mellan givaren och de använda ljuskällorna bildar vinklar med varandra som inte är alltför små.Of course, the positions of the light sources only need to be known relative to the working point where you want the robot to move. If the operating point of the robot is on a moving object, the light sources are therefore advantageously attached to it, whereby automatic tracking of the object is obtained. In this case, however, it should often be appropriate to also have a number of fixed light sources so that control is always obtained at the robot's position relative to a fixed coordinate system (so that the system does not drift away). The switching between these two systems can take place continuously, and the control system can, for example, simultaneously keep track of the robot's position in both systems but only control the robot's movement by means of one system, preferably the one that provides the greatest accuracy (if possible). 10 15 20 25 30 35 8404246-4 n »According to known geometric principles, the light sources should be placed in order to achieve the highest possible accuracy so that, when the robot is in its desired working range, the aiming lines between the sensor and the light sources used form angles with each other. are not too small.
Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till en utrustning som arbetar med optisk strålning. Det är därvid självklart att den använda strålningen kan ligga såväl inom som utanför det synliga våglängdsbandet. En utrustning enligt uppfinningen kan emellertid anordnas att arbeta även med andra signa- ler än ljus. Ett exempel på en sådan signalform är ultraljud. I detta fall ersätts ljuskällorna i den ovan beskrivna anordningen med ultraljudgeneratorer, och givarna 30 etc med riktningskännande ultraljudmottagare. Beräkningsgång och fördelar blir i detta fall desamma.The invention has been described above in connection with an equipment which works with optical radiation. It is then obvious that the radiation used can be both inside and outside the visible wavelength band. However, equipment according to the invention can be arranged to work with signals other than light. An example of such a signal form is ultrasound. In this case, the light sources in the above-described device are replaced with ultrasonic generators, and the sensors 30 etc. with direction-sensing ultrasonic receivers. Calculation process and benefits will in this case be the same.
Som framgår av ovanstående beskrivning erbjuder en industrirobot enligt upp- finningen stora fördelar jämfört med hittills kända och använda robotar.As can be seen from the above description, an industrial robot according to the invention offers great advantages compared with hitherto known and used robots.
Genom att robothandens läge direkt bestäms av givaren, som är anordnad vid eller på handen, erhålles en hög noggrannhet hos lägesbestämningen oberoende av tillverknings- och monteringstoleranser hos robotens delar och oberoende av fel i signalerna från de i robotens olika axlar anordnade vinkelgivarna.By determining the position of the robot hand directly by the sensor, which is arranged at or on the hand, a high accuracy of the position determination is obtained regardless of manufacturing and mounting tolerances of the robot parts and independent of errors in the signals from the angle sensors arranged in the robot's different axes.
Likaså bibehålles den höga noggrannheten i lägesbestämningen oberoende av de deformatioåer som vid hög belastning eller höga accelerationer kan uppträda i roboten. Dessa fakta gör det möjligt att åstadkomma en robot som trots be- tydligt lägre toleranskrav och styvhetskrav uppvisar en mycket hög noggrann~ het i lägesbestämningen.Likewise, the high accuracy in the position determination is maintained regardless of the deformations that can occur in the robot at high load or high accelerations. These facts make it possible to achieve a robot which, despite significantly lower tolerance requirements and stiffness requirements, exhibits a very high accuracy in the position determination.
En ytterligare väsentlig fördel hos uppfinningen är att ett robotexemplar direkt kan utbytas mot ett annat, t ex vid driftavbrott, utan att någon som helst omprogrammering erfordras.A further essential advantage of the invention is that one robot can be directly exchanged for another, for example in the event of an interruption of operation, without any reprogramming being required.
Genom att de signalutsändande organen (ljuskällorna) lämpligen kan anbringas fast förbundna med ett arbetsstycke och nära den aktuella arbetspunkten för roboten erhålles den viktiga fördelen, att roboten automatiskt kommer att följa rörelser eller lägesavvikelser hos arbetsstycket. Vidare erhålles genom att placera de signalutsändande organen nära arbetspunkten en mycket hög nog- grannhet i närheten av arbetspunkten, där detta är synnerligen önskvärt, medan längre från arbetspunkten en lägre noggrannhet erhålles, vilket kan accepteras utan olägenheter. Genom att enligt uppfinningen lägesbestämningen erhålles med önskad hög noggrannhet utan att robotens fastsättningspunktBecause the signal emitting means (light sources) can suitably be fixedly connected to a workpiece and close to the actual working point of the robot, the important advantage is obtained that the robot will automatically follow movements or position deviations of the workpiece. Furthermore, by placing the signal transmitting means near the operating point, a very high accuracy is obtained in the vicinity of the operating point, where this is highly desirable, while further from the operating point a lower accuracy is obtained, which can be accepted without inconveniences. By according to the invention the position determination is obtained with the desired high accuracy without the attachment point of the robot
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8404246A SE444530B (en) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | Industry robot equipped with a positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8404246A SE444530B (en) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | Industry robot equipped with a positioning device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8404246D0 SE8404246D0 (en) | 1984-08-27 |
| SE8404246L SE8404246L (en) | 1986-02-28 |
| SE444530B true SE444530B (en) | 1986-04-21 |
Family
ID=20356807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8404246A SE444530B (en) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | Industry robot equipped with a positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE444530B (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009918A1 (en) * | 1994-09-28 | 1996-04-04 | Faeger Jan G | Control equipment with a movable control member |
| US6131296A (en) * | 1995-06-19 | 2000-10-17 | Faeger; Jan G. | Method and device for determining positions of objects |
| WO2002056050A1 (en) * | 2001-01-11 | 2002-07-18 | Sony Corporation | Information processing device |
| WO2002095442A1 (en) * | 2001-05-18 | 2002-11-28 | Faeger Jan G | A device for determining the position and/or orientation of a creature relative to an environment |
| WO2004033162A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-22 | Stotz Feinmesstechnik Gmbh | Method and device for handling an object with the aid of a location system |
| EP3054311B1 (en) * | 2015-01-15 | 2023-01-11 | Atracsys Sàrl | Positioning system and method |
-
1984
- 1984-08-27 SE SE8404246A patent/SE444530B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009918A1 (en) * | 1994-09-28 | 1996-04-04 | Faeger Jan G | Control equipment with a movable control member |
| US6157368A (en) * | 1994-09-28 | 2000-12-05 | Faeger; Jan G. | Control equipment with a movable control member |
| US6131296A (en) * | 1995-06-19 | 2000-10-17 | Faeger; Jan G. | Method and device for determining positions of objects |
| WO2002056050A1 (en) * | 2001-01-11 | 2002-07-18 | Sony Corporation | Information processing device |
| WO2002095442A1 (en) * | 2001-05-18 | 2002-11-28 | Faeger Jan G | A device for determining the position and/or orientation of a creature relative to an environment |
| US7061429B2 (en) | 2001-05-18 | 2006-06-13 | Fager Jan G | Device for determining the position and/or orientation of a creature relative to an environment |
| WO2004033162A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-22 | Stotz Feinmesstechnik Gmbh | Method and device for handling an object with the aid of a location system |
| US8442679B2 (en) | 2002-10-08 | 2013-05-14 | Stotz Feinmesstechnik Gmbh | Method and device for handling an object with the aid of a location system |
| EP3054311B1 (en) * | 2015-01-15 | 2023-01-11 | Atracsys Sàrl | Positioning system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8404246L (en) | 1986-02-28 |
| SE8404246D0 (en) | 1984-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0225588A2 (en) | Micropositioning apparatus for a robotic arm | |
| SE464855B (en) | PROCEDURE OF AN INDUSTRIAL BOTTOM FOR CALIBRATION OF A SENSOR | |
| US6081257A (en) | Control stick rotatably positionable in three axes | |
| EP0045174B1 (en) | Gripping device | |
| CN201253852Y (en) | Apparatus capable of making robot to high precisely trace designated route | |
| EP0129245A1 (en) | Method and apparatus for controlling a robot | |
| US9746320B2 (en) | Device for adjusting the light source of an electronic alignment device, operation being simplified by motorized adjustment of the light source, and a method in which this device is used | |
| JPH0435885A (en) | Calibration method for visual sensor | |
| CN101623867A (en) | Device and method for making robot track given route at high accuracy | |
| CN110480128A (en) | A kind of real-time welding seam tracking method of six degree of freedom welding robot line laser | |
| US4798461A (en) | System for monitoring the geometry of a mechanical structure | |
| SE444530B (en) | Industry robot equipped with a positioning device | |
| JP2021082170A (en) | Trajectory control device | |
| JPH03263208A (en) | Servo motor controller | |
| US5883803A (en) | Six degree of freedom sensor | |
| Krotkov et al. | An agile stereo camera system for flexible image acquisition | |
| CN208246822U (en) | A kind of 3D vision positioning robot | |
| EP1214632B1 (en) | Machine system having optical endpoint control | |
| EP0067880A1 (en) | Robot control system | |
| JP7343349B2 (en) | How to determine the position of the robot, measurement jig, and tool tip | |
| JPH055628B2 (en) | ||
| JP3021202B2 (en) | Robot position and orientation guidance method | |
| Pretlove et al. | The surrey attentive robot vision system | |
| SE458427B (en) | Robot equipment with position indicator on robot hand | |
| Lu et al. | Double position sensitive detectors (PSDs) based measurement system of trajectory tracking of a moving target |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 8404246-4 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |