[发明专利]用于控制机器人系统的外围组件的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制机器人系统的至少一个外围组件、特别是由机器人引导的工具的一种方法和一种装置，以及用于预先给定外围组件的功率的一种计算装置。

背景技术

在过去，特别是在对机器人系统，即一个或多个特别是相互协作的机器人的灵活性、生产速度和精度进行优化时，从环保和经济的角度看，关注的焦点在于其能源消耗的增加。

在运行中，除了一个或多个机器人本身，即其驱动器之外，还有例如气动夹持器、保持磁铁等这样的外围组件也在消耗能量。但是到目前为止，它们的功率在大多数情况下都不能完全符合工艺条件，其中，在大多数情况下出于安全原因都是以最大值为基础的。通过对一个或多个外围组件的接收功率或输出功率进行优化，可以降低机器人系统的能源消耗。

发明内容

因此，本发明的目的在于降低机器人系统的能源消耗。

该目的通过一种具有如权利要求1的特征的方法实现。权利要求12提供了一种用于执行根据本发明的方法的装置，权利要求13提供了一种用于设定机器人系统的外围组件的功率的计算装置。在本发明的思想中，装置可以同样包括软件和/或硬件，即，特别是计算机程序或者计算机模块或计算机，或者是集成在机器人控制器、机身控制器或设备控制器或系统控制器中的处理单元，也可以是计算机程序产品，例如其中存储有程序的数据载体或存储器，其在执行根据本发明的方法时用于设定外围组件的功率和/或用于控制外围组件。从属权利要求提出了优选的扩展方案。

根据这种设想，本发明可以在运行期间改变机器人系统的一个或多个外围组件的功率，特别是已施加或可施加的力，并因此与在运行期间起作用并通常根据一个或多个机器人姿势、特别是整个机器人路径而变化的力相适应。

因此，为了表述得更加紧凑，本发明也将例如重力、惯性力这样的单力和在过程中所表现出的力（例如摩擦力）以及反平行力偶、即转矩的集合统称为力。与此相反的是，在本发明的思想中，力也可以被看作是一个或多个分量，特别是在外围组件的作用方向上，例如在气动夹持器或保持磁铁的夹持方向上。

在本发明的思想中，特别是将可控的或通过电力供应可开动的设备理解为外围组件，其被集成在机器人系统的工作过程中，特别是优选用于保持工件或有效载荷的工具，例如特别是：机械夹持器，例如钳式夹持器或滑动夹持器；气动夹持器，其在一个或多个喷嘴中产生相对于周围环境的负压；或电磁夹持器，其具有一个或多个可控的电磁铁，用以吸引工件。

用专业术语概括，本发明特别是将在设备侧或系统侧受到外围组件支配的、由外围组件接收或发出的物理学意义的功率，以及由外围组件施加的力称为功率。这种功率特别可以通过控制阀的控制加以调整，其例如可以影响气动夹持器的压缩空气供给，或者通过控制所施加的电压加以调整，例如一个或多个电磁铁和/或电动机。特别是可以通过控制外围组件的能量消耗来调整它们的功率。因此在本发明的意义下，例如保持工件所需的静态夹持力也可以构成功率，尽管在此由于缺乏路径而没有物理意义上的功率。因此，在本发明思想下的功率也不是将功率的大小在物理意义上限定为工作和路径的乘积除以时间，而是特别可以如上所述地是外围组件能够施加或能够最大限度地施加在周围环境中的力，特别是施加在工件上，优选是被由外围组件所保持或固定的工件。

除了特别是恒定地预先设定逐段的姿势或轨迹，即严格控制之外，对功率的调整特别还包括将一个或多个检测得到并反馈回来的实际值与相应的目标值进行对比，即进行调节。为了表述得更加紧凑，在本文中，无论是无反馈的控制（“前馈控制”）还是有反馈的调节（“反馈控制”）在本发明思想下均被称为调整，其中，在优选的实施方式中预先设定目标功率，并将其与检测到的实际功率进行比较，并根据该调节差来调整功率。