[发明专利]工业机器人和控制工业机器人运动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机器人和一种用于控制工业机器人运动的方法。

背景技术

工业机器人通常是执行机器，其装备有特定的工具，并对多个运动轴，特别是关于方向、位置和工作流程是可编程的，以自动地处理对象。工业机器人通常包括机器人手臂、控制装置，必要时还有执行器，执行器例如可以设计为夹持器用以抓住工具，并连接到机器人手臂，或者紧固在机器人手臂上。机器人手臂基本上可以被描述为工业机器人的可运动部件，并具有多个轴，例如，利用控制装置的电驱动可以控制所述轴，用于工业机器人的运动，从而使得例如执行器沿预先给定的路径移动。

用于控制工业机器人运动的常规方法的基础在于，工业机器人的控制装置利用如图1所示的流程图来设置工业机器人将要通过的路径。

尤其是在工业机器人的运动过程中，为了计划工业机器人的运动路径，由控制装置的解释器Ipr，或者说在控制装置上运行的运算程序的解释器Ipr，生成包括几何图形分布和速度分布的单个数据组，所述的运算程序源自于，例如存储在控制装置的存储器中并对应于路径的程序化的点。每一个对于工业机器人的单独的运动指令都对应单独的单个数据组，全部运动指令确定了工业机器人在通过路径时的运动。而后，在控制装置的限定长度的缓冲器(“预运行缓冲器”V)中写入这些由解释器Ipr所设定的单个数据组(“预运行”)。同样，单独的技术命令(也称为工艺(technologische)指令或技术(technologie)指令)连同相对于路径的时间关系和/或几何关系一起被写入预运行缓冲器中。另外，工艺指令可以理解为，对模拟或数字输出、与速度成比例的模拟输出以及几何摆动或热摆动等所进行的可能与路径相关的设置或删除。单独的程序化的点，例如，可以借助于直接或间接的编程方法提前确定。

所计划的单个数据组在工业机器人运动期间由控制装置的所谓的插值器Ipol从预运行缓冲器V取出，以特别是获得用于工业机器人运动的位置额定值(“主运行”)。按照固定的运算法则从单个数据组中计算出位置额定值，并将其称为“插值”。单个数据组的插值和计划表示不同的任务。控制装置的多任务使得在“预运行”的范围内可以几乎与插值并行地计划下一个单个数据组。

此外，需要在“预运行”中对运动进行计划，以便由单个数据组(运动指令)来实施运动的外循环或对样条轮廓(Spline-Kontur)的计算。为了能够计算在当前完成的工业机器人运动的部分运动之后的部分运动，除了对应工业机器人的当前的部分运动的单个数据组(运动指令)之外，还需要至少一个紧接着该当前单个数据组的计划的单个数据组，包括至当前由工业机器人完成的单个数据组的外循环连接。由此可以实现外循环，其中，预先计划多个单个数据组(运动指令)。

一般来说，需要相对较短的时间来计划单个数据组，在使用当前的控制装置时其数量级在30ms以下。而在工业机器人中对应于单个数据组的部分运动的实际执行时间一般来说要明显较长，例如，在几百ms到若干秒范围内。

根据常规的方法，可以对未详细示出的工业机器人运动的运算或计划做如下说明：

其中，使用用于“外循环”的标识“C_DIS”来表示运动。

现在，对于所述的常规控制的举例而言，工业机器人在它的主运行/插值(简称：HL)期间执行了它的整体运动中的一个部分运动，该部分运动对应单个数据组(运动指令)LIN P2 C_DIS。为了例如驱动工业机器人以真正实现对应于单个数据组LIN P2 D_DIS的运动指令，插值器Ipol由该单个数据组生成相应的用于驱动的命令。

在该当前的部分运动之前的、对应单个数据组LIN P1 C_DIS的部分运动已由工业机器人完成。

如果工业机器人以对应单个数据组LIN P3 C_DIS的部分运动开始它的运动，则预运行从预运行缓冲器V中取出在预运行(简称：VL)范围内计划的单个数据组LIN P3 C_DIS，此时，计划可以将新计划好的单个数据组LIN P6 C_DIS插入到预运行缓冲器中现在空出的位置。

这种常规计划的优点在于，插值器Ipol能够相对较早地开始例如外循环的轮廓的实际实施，甚至是在工业机器人在其上运动的运动路径的轮廓尚不完全清晰的情况下。

然而，控制装置的运算能力还可用于其他任务，以致于控制装置的利用率是不确定的。当控制装置在运动指令之间执行其他的、特别是潜在的运算密集的操作时，尤其如此。下面对此做示例性的说明：