[发明专利]获得机器人臂的振动特性的方法

说明书

本发明涉及一种被配置成获得机器人臂的惯性‑振动模型的方法和机器人控制器。该惯性‑振动模型限定了该机器人臂的惯性和该机器人臂的振动特性之间的关系，并且已经通过将该机器人臂设置在多个不同物理配置中，并且针对所述机器人臂的所述物理配置中的每个物理配置，获得了该机器人臂的这些振动特性和该惯性。该惯性‑振动模型使得可以简单且有效的方式获得该机器人臂的不同物理配置的这些振动特性，从而可根据该机器人臂的这些振动特性来控制该机器人臂。这使得可以在该机器人臂的移动期间减少该机器人臂的这些振动。

技术领域

本发明涉及用于控制机器人臂的方法和机器人控制器，该机器人臂包括多个机器人关节，该多个机器人关节连接机器人基座和机器人工具凸缘。

背景技术

包括多个机器人关节和连杆的机器人臂(其中马达或致动器可使机器人臂的一部分相对于彼此移动)在机器人学领域中是已知的。通常，机器人臂包括：机器人基座，其用作机器人臂的安装基座；和机器人工具凸缘，其中各种工具可附接到该机器人工具凸缘。机器人控制器被配置成控制机器人关节，以相对于基座移动机器人工具凸缘。例如，为了指示机器人臂执行多个工作指令。机器人关节可以是被配置成使机器人臂的部分相对于彼此旋转的旋转机器人关节，被配置成使机器人臂的部分相对于彼此平移的棱柱关节和/或被配置成使机器人臂的部分相对于彼此移动的任何其他种类的机器人关节。

通常，机器人控制器被配置成基于机器人臂的动态模型控制机器人关节，其中该动态模型限定了作用于机器人臂上的力和所得的机器人臂的加速度之间的关系。通常，动态模型包括机器人臂的运动学模型、关于机器人臂的惯性的知识以及影响机器人臂移动的其他参数。运动学模型限定了机器人臂的不同部分之间的关系，并且可包括机器人臂的信息(诸如关节和连杆的长度、尺寸)，并且可例如由Denavit-Hartenberg参数等来描述。动态模型使得控制器能够确定为了(例如)以指定速度、加速度移动机器人关节或为了将机器人臂保持在静态姿势，关节马达或致动器将提供哪些扭矩和/或力。

机器人臂需要由限定用于机器人臂的各种指令的用户或机器人集成商编程，各种指令诸如预定义的移动模式和工作指令，诸如抓握、等待、释放、螺纹接合指令。指令可基于通常提供用于停止或启动给定指令的触发信号的各种传感器或输入信号。触发信号可由各种指示器提供，诸如安全帘、视觉系统、位置指示器等。

通常，可以将各种末端执行器附接到机器人臂的机器人工具凸缘或其他部分，诸如夹持器、真空夹持器、磁性夹持器、螺纹车床、焊接装备、分配系统、视觉系统等。

协作机器人是设计用于与人类直接交互的机器人。当机器人被设计成协作时，轻量化设计是主要关注点之一。这是为了减少与人类或障碍物在发生潜在碰撞时产生的影响。因此，该设计将是低质量和高刚度之间的折衷。轻量化设计是当前机器人、起重机和汽车行业发展的主要目标，仅举例来说。轻量化设计通过例如提高性能、提高安全性、减少环境占有面积、降低能量消耗和降低价格来促动。与通常基于铸铁设计的传统重型刚性工业机器人相比，轻量化设计将具有增加的机械灵活性量。

具有机械灵活性的机器人在性能方面面临挑战。例如，当期望快速的点对点运动时，机械振动是不可接受的。因此，期望抑制机器人臂中的机械振动。例如，这可通过利用输入整形方法来实现，该方法通过智能地添加时间延迟来略微修改机器人臂的目标运动。所修改的(整形)轨迹线将减少系统临界固有频率下的振动量。