[发明专利]用于命令机器人的系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过可编程逻辑控制器(PLC)来命令机器人的系统，所述系统包括：可编程逻辑控制器；至少两个功能块，所述功能块具有至少一个输入端用于触发隶属PLC功能的执行，并且具有指示所述隶属功能块的状况的至少一个输出端，而每个功能块对应于要命令的机器人的移动路径的移动区段；机器人控制器接口，其被预设成将当前执行的功能块编排成机器人命令；以及命令队列，其被预设成存储编排的机器人命令并按顺序将它们发送到机器人。 

已知的是，机器人被广泛用在工业应用中，诸如取和放、机器照看和码垛。通常，多个机器人沿公共生产线一起工作，而每个机器人被预设用于某一生产步骤。对那些机器人的总体控制通常通过基于可编程逻辑控制器(PLC)的系统来实现。可编程逻辑控制器例如根据输送机系统的位置来协调不同机器人的工作序列的触发，用输送机系统沿机器人的不同工作位置运送要组装的工件。PLC的编程例如由IEC61131以更广泛方式标准化，因此擅长PLC编程的人能够操作关于这个问题的广泛范围的不同PLC控制的生产线。而且，PLCOpen编程标准的描述提供了有关PLC编程的信息，这是本领域技术人员已知的。 

正常情况下，机器人包括具有多个(例如6个或7个)移动自由度的机器人操纵器，而在机器人操纵器的末端通常预设末端执行器（比如抓取器）或其它工具（比如焊枪）。 

具有至少6个移动自由度的机器人操纵器能够在每个方位在其工作范围的每个坐标内定位隶属工具。因而，沿机器人工具移动路径的坐标需要6个值，3个用于隶属坐标，并且3个用于隶属方位。机器人的工作范围取决于机器人，并且例如可能在以隶属机器人底座为中心的1m到3m的半径内。 

而且具有较少移动自由度的其它任意运动学机构(诸如仅具有2个移动自由度的机器工具)也将被视为本专利申请内的机器人。 

机器人的移动通常由专用机器人控制器来控制，该控制器在一侧包括一种计算机系统，并且在另一侧包括多个放大器用于机器人的隶属驱动器。通常，每个移动自由度都需要专用驱动器，诸如电动机。机器人的期望移动正常情况下包含在机器人程序内，该程序存储在机器人控制器的计算机系统上。移动路径由给定坐标之间的一系列移动线段构成，这些坐标在机器人程序内规定了。因而，机器人程序可能包含内容为“以速度[z]从当前坐标到坐标[x1,x2,x3,o1,o2,o3]的线性移动”、“以速度[z]从当前坐标到当前坐标+Δ[x1,x2,x3,o1,o2,o3]的线性移动”或“在平面[y1,y2,y3]中开始角为[a]、结束角为[b]以坐标[x1,x2,x3]为中心转圈”的命令。机器人控制器计算不同发动机的隶属控制信号，使得机器人操纵器的顶端执行期望运动。也可想到，两个或更多机器人由公共机器人控制器来控制。 

因而，对机器人的编程是相当费时的任务，并且需要专业知识。由于每个机器人制造商通常为他的机器人提供了不同编程语言，因此，如果在制造厂的同一生产线内安装了不同种类的机器人，则编程工作也增加了。与此同时，允许通过PLC来命令机器人的系统是已知的。此类系统例如在专利申请PCT/EP2011/000243和PCT/EP2011/000244中描述了。 

通过可编程逻辑控制器(PLC)来命令机器人的示范系统包括：至少两个功能块，所述至少两个功能块具有至少一个输入端用于触发隶属PLC功能的执行，并且具有指示隶属功能块的状况的至少一个输出端，而每个功能块对应于要命令的机器人的移动路径的移动区段；机器人控制器接口，其将当前在执行的功能块编排成机器人命令，而这些功能块按顺序链接，使得随后功能块的执行由前一功能块的输出端来触发，而编排的机器人命令可应用于机器人控制器，并且机器人控制器接口被制备成接收机器人控制器的反馈信号，其影响隶属功能块的输出状况。 

在此现有技术内不利的是，机器人和/或操纵器的移动操作仅在已编程移动路径和/或其移动区段的方向上是有可能的。由于这些功能块的按顺序链接，向后运动是不可能的。但恰恰在一些情况下可能需要这种功能性，例如在机器人紧急停止之后，其中机器人可能已经离开了已编程移动路径，并停止在移动路径上或移动路径外的停止位置。为了使机器人程序重新开始，机器人和/或机器人臂的工具中心点不得不从已编程路径上或已编程路径附近的停止位置优选至少移动回到位于移动路径上的中断点。此外，在大多数情况下，在使程序执行重新开始之前，期望沿已编程移动路径的一个或多个移动区段的向后移动。在使用PLC的机器人程序的人工教导期间，可能也需要此类向后移动。