安全的、具有轨迹前进变量的机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种用于控制操纵器并特别是多轴关节臂机器人的方法。在此，根据本发明专利技术的方法包括：提供多个优选在之前被监控的参考行驶期间记录下的参考数据组。在运行行驶期间生成轨迹前进变量，并优选用于根据参考数据组监控操纵器的运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制操纵器的方法，特别是用于控制多轴关节臂机器人的方 法。
技术介绍
机器人、特别是工业机器人被应用于各种工作进程，例如在工业环境中用于制造、 组装或加工各种不同的工件。在此，例如当工件同时由机器人和人进行处理时，机器人也可 以与人划分工作空间。这样的应用或者说这样的工作环境也被称为人机合作(MRK)。 机器人可以包括多个可自由编程的轴。机器人的主要机械机构是操纵器。操纵器 或机器人臂可以由一系列刚性的节肢组成，这些节肢通过关节连接。因此可以根据各个关 节的姿态来描述机器人的位置或姿态。 为了确保机器人在运行期间不会与其周围环境发生碰撞，并由此使自身和/或周 围环境受到伤害，对机器人运动的安全监控在现在的机器人系统中已经发展成一种重要的 性能。因此，特别是在MRK中的应用带来了严格的安全要求。例如，在激光应用中，必须确保 机器人驶入被准确定义的轨迹，并且不能偏离该轨迹或离开所定义的工作空间。在此，大多 数安全系统均是以对位置值和/或其他动态参数(例如速度值)的精确检测为基础的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于能够实现对操纵器的安全控制，特别是改进现有的安全理念。 在此，特别是应当提出一种方法，通过该方法能够灵活地控制机器人，并同时对机器人运动 的实行安全监控。 本专利技术的目的和其他在阅读本专利技术在下面的说明书时显而易见的目的均通过一 种用于控制操纵器、特别是多轴关节臂机器人的方法和一种机器人系统来实现。 本专利技术包括一种用于控制操纵器的方法，并特别用于控制多轴关节臂机器人。根 据本专利技术的方法在此优选适用于在运行行驶期间、即在常规工作运行期间控制操纵器，这 种运行行驶优选是根据轨迹规划被自动或程序控制地控制。在此，根据本专利技术的方法包括 提供多个参考数据组，其中，每个参考数据组描述一个参考操纵器姿态。优选这种提供也可 以包括建立多个参考数据组。优选参考数据组是彼此不同的，因此其描述了不同的参考操 纵器姿态。在此，优选参考数据组可以描述多个参考操纵器姿态，操纵器在例如参考行驶 和/或常规工作运行期间，在根据轨迹规划行驶期间将占据这些参考操纵器姿态。在此优选 将行驶理解为操纵器的工具中心点沿着行进轨迹或(运动)轨迹的运动或行驶，因此，优选 将操纵器的行驶理解为操纵器的运动。 此外，根据本专利技术的方法还包括对实际操纵器姿态的检测。在此，本领域技术人员 需要明白，术语"参考操纵器姿态"和"实际操纵器姿态"或者通常的术语"操纵器姿态"描述 了对操纵器的配置，或者也描述了操纵器的姿态、位置或状态。因此，操纵器姿态例如可以 是针对操纵器的定向或位姿的典型特征。例如，操纵器姿态可以包括描述了操纵器的某个 轴位置的轴变量或轴角度。因此，对操纵器姿态或实际操纵器姿态的检测可以通过相应的 传感装置来实现，例如增量编码器。当然，本领域技术人员需要理解的是，操纵器姿态还可 以考虑到其他的附加轴、异步轴、钳子或夹具的轴的状态和更复杂的运动机构的状态，例如 协作机器人。 另外，根据本专利技术的方法还将基于所检测到的实际操纵器姿态和事先所检测到的 实际操纵器姿态来确定实际的轨迹前进变量(实际BFV)。因此，所确定的实际BFV是以当前 所检测到的实际操纵器姿态为基础的，也可以能够包括至少一个事先所检测到的实际操纵 器姿态的历史为基础。因此，实际BFV对于关于轨迹规划的机器人运动的前进是典型特征。 此外，根据本专利技术的方法还包括根据至少一个所提供的参考数据组来确定参考操 纵器姿态，在此，这种确定是以所确定的实际BFV为基础的。由此，在所确定的实际BFV的基 础上，调集至少一个所提供的参考数据组，并确定参考操纵器姿态。 接下来，根据本专利技术的方法确认:所确定的参考操纵器姿态和所检测到的实际操 纵器姿态之间的差是否大于预定义的边界值。即，检查所确定的参考操纵器姿态和所检测 到的实际操纵器姿态的一致性程度是否良好。本领域技术人员应当明白，所确定的参考操 纵器姿态和所检测到的实际操纵器姿态之间的一致性在最好的情况下，即例如在运行过程 中不存在干扰时，是100%的。当然，由于在现实中总是要考虑某些不确定性，因此本领域技 术人员应该知道对相应的公差或者说容许误差进行调整，并相应地设定预定义的边界值。 这种用于比较所确定的参考操纵器姿态和所检测到的实际操纵器姿态的公差边界优选可 以在相应的配置步骤中设定。 根据本专利技术的方法，将依据对这种设定的反应来控制操纵器。即，当确认所确定的 参考操纵器姿态和所检测到的实际操纵器姿态之间的差大于预定义的边界值时，可以相应 地控制操纵器，以便能够有利地关于所确定的偏差做出反应。优选这种控制包括使操纵器停止和/或导入反应策略。本领域技术人员应该明白， 当所确定的参考操纵器姿态和所检测到的实际操纵器姿态之间的差大于预定义的边界值 时，通常会据此做出反应，并且还根据该反应做出反应。在此，对相应反应的选择是根据操 纵器的使用或当前的应用来实现的。因此例如可以使操纵器紧急停止，或者也可以使操纵 器根据预设的轨迹转换方向或被重新定位。替代地或附加地，也可以根据对该确认的反应 来控制末端执行器。因此，例如在末端执行器包括激光时，如果确认所确定的参考操纵器姿 态和所检测到的实际操纵器姿态之间的差大于预定义的边界值，则使该末端执行器失活。 因此，根据本专利技术的方法允许选择合适的参考操纵器姿态，并根据该参考操纵器 姿态检查操纵器的当前运动或位置。在此，使用轨迹前进变量使得能够有效、快速地确定合 适的参考操纵器姿态。由于轨迹前进变量是在当前的实际操纵器姿态和至少一个事先的实 际操纵器姿态的基础上确定的，因此机器人也可以如下的速度运动：该速度不同于为了记 录参考操纵器姿态而执行参考行驶时的速度。因此，利用根据本专利技术的方法，也可以不同的 操纵器速度来确保对运动的准确检查。优选每个参考数据组均对应一参考轨迹前进变量(参考BFV)。在此特别优选每个 参考组均对应唯一的参考BFV。因此，一个参考数据组的参考BFV与其他的参考数据组的参 考BFV是不同的。由此，可以根据轨迹前进变量来确定实际操纵器姿态和参考操纵器姿态之 间的--对应。 此外，优选对参考操纵器姿态的确定包括基于所确定的实际BFV选择参考数据组。 在此，这种选择被这样进行：使所选择的参考数据组的参考BFV最接近所确定的实际BFV。 即，选择匹配最好的参考数据组，从而使所选择的参考数据组的参考BFV和所确定的实际 BFV之间的差最小。通过这种方式所确定的相应参考操纵器姿态应当在最优的（无干扰的） 情况下与检测到的实际操纵器姿态一致。由于只需要实际BFV和各个参考BFV来用于找到匹 配的参考数据组，因此，利用根据本专利技术的方法能够非常有效地确定所需要的参考操纵器 姿态，以监控操纵器的运动。有利的是，当根据实际值直接搜寻匹配的参考轴值时，例如曾 经是必不可少的在多维区域或多维矩阵中成本高昂的搜寻将不再是必须的。 优选对参考操纵器姿态的确定包括基于实际BFV选择至少两个不同的参考数据 组，以使所选择的参考数据组的两个参考BFV最接近所确定的实际BFV;对参考操纵器姿态 的确定还包括基于对所选择的参考数据组的内插来计算参考操纵器姿态。因此需要调集两 个能够最好地反映操纵器当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制操纵器和特别是多轴关节臂机器人的方法，具有以下步骤：提供多个参考数据组，其中，每个参考数据组描述一个参考操纵器姿态；检测实际操纵器姿态；基于所检测到的实际操纵器姿态和事先所检测到的实际操纵器姿态，确定实际轨迹前进变量(实际BFV)；基于所确定的实际BFV，从至少一个所提供的参考数据组中确定参考操纵器姿态；确认所确定的参考操纵器姿态和所检测到的实际操纵器姿态之间的差是否大于预定义的边界值，并关于所述确认做出反应：控制所述操纵器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乌韦·齐默尔曼，格哈德·希藤曼，
申请(专利权)人：库卡罗伯特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE