手动引导地调节机器人臂姿势的方法和相应的工业机器人技术

本发明专利技术涉及一种用于手动引导地调节工业机器人(1)的机器人臂(2)的姿势的方法，具有步骤：检测由所述工业机器人(1)的操作者施加于所述机器人臂(2)的引导力(S4)；将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度(S5)；力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的、与所述机器人臂连接的基准点(P)(S6)。

【技术实现步骤摘要】
手动引导地调节机器人臂姿势的方法和相应的工业机器人
本专利技术涉及一种用于手动引导调节工业机器人的机器人臂的姿势的方法和具有机器人控制器的工业机器人，该机器人控制器设计和/或设置为用于执行该方法。
技术介绍
从DE102008062622A1已知一种用于将命令输入机械手的控制器特别是机器人的控制器的方法，该方法具有步骤：检测第一力，该第一力在第一方向上作用于机械手；将所检测的第一力与存储的力比较，所述存储的力分别包括一个命令；如果所检测的第一力与存储的力一致，将属于该存储的力的命令输出到机械手的控制器。在此优选地，机械手设计为顺从的，也就是说通过用于命令输入、由操作者手动施加给该机械手的力，该机械手以可辨认的方式可移动。这可通过具有相应的小比例常数的纯比例位置调节器实现。同样地，该顺从的机械手也可被力调节，该顺从的机械手在此特别是也位于刚性位置调节器中。此外，例如可在该机械手的控制器中根据数学等效模型算出在该机械手的当前位置中正好补偿重力和摩擦力的力。如果所述力将机械手的马达的力调节调为理论值，该机械手可已被相对小的力从当前位置移动。使机械手顺从，也就是说通过用于命令输入、施加给该机械手的力该机械手可辨认地可移动的另一种可能是，检测施加给该机械手的力，以在所述力的方向上的相应的移动对所述力作出反应，优选地以相应于所述力的大小的移动速度对所述力作出反应。对于该顺从的机械手，就是说用于命令输入所施加给该机械手的力导致该机械手的可测量的移动，优选地也导致被操作者可辨认的移动，该移动准确地在通过手动引导由该机械手的操作者预定的方向上。
技术实现思路
本专利技术的目的是，改进用于手动引导地调节工业机器人的机器人臂的姿势的方法，特别是简化由操作者对工业机器人的操纵和/或编程。本专利技术的目的由一种用于手动引导调节工业机器人的机器人臂的姿势的方法实现，该方法具有步骤：检测由工业机器人的操作者施加于机器人臂的引导力；将参考坐标系的这种自由度确定为选取的自由度，引导力在这种自由度的方向上具有最大的力方向分量；力调节地这样控制工业机器人的驱动器：只在选取的自由度上在手动引导调节机器人臂的姿势期间通过机器人臂的运动来调节预定的、连接于该机器人臂的基准点。具有配属的机器人控制器的机器人臂，特别是工业机器人是工作机械，该工作机械可配备工具以用于自动操纵和/或加工物体，并且在多个运动轴线上例如就方位、位置和工作进程等是可编程的。工业机器人通常具有带有多个通过关节连接的肢的机器人臂和可编程的机器人控制器(控制装置)，机器人控制器在操作期间自动控制或调节机器人臂的运动过程。肢通过驱动器，特别是由机器人控制器控制的电驱动器，特别是关于工业机器人的表示关节的运动自由度的运动轴线运动。机器人臂可例如包括支架和借助关节相对于该支架可转动安置的基座(Karussell)，在该旋转件上安置借助另一关节可摆动的摇臂。在该摇臂上可在此安置借助另一关节可摆动的悬臂。悬臂在此携带机器人手，其中在此该悬臂和/或该机器人手可具有多个其他关节。具有多个通过关节连接的肢的机器人臂可构造为具有多个连续相继设置的肢和关节的弯臂机器人，特别是该机器人臂设计为六轴弯臂机器人。具有附属的机器人控制器的机器人臂(如工业机器人)特别是也可为所谓的轻型结构机器人，所述轻型结构机器人不同于传统的工业机器人首先在于，所述轻型结构机器人具有有利于人机合作的结构尺寸，在此具有对于所述轻型结构机器人的自重相对高的承载能力。此外，轻型结构机器人可特别是被力调节地而不是位置调节地操作，这例如简化了手动调节机器人臂的姿势。此外，因此可实现更安全的人机合作，因为例如可这样或防止或至少削弱机器人臂与人的无意碰撞，使得不对人产生伤害。该机器人臂或该轻型结构机器人可具有多于六个自由度，使得在此实现超定系统，因此相同方位中的空间中的相同的点可在该机器人臂的多个不同姿势中实现。轻型结构机器人可对外部力作用以适当的方式作出反应。可使用力传感器用于力测量，所述力传感器可在所有三个空间方向上测量力和扭矩。替代地或补充地，也可无传感器地(例如根据所测量的轻型结构机器人的关节上的驱动器的马达电流)估量外部力。作为调节计划，例如通过将轻型结构机器人建模为机械阻力(阻抗)可使用间接的力调节，或可使用直接的力调节。机器人臂的姿势一般理解为该机器人臂的关节的所有关节位置的总和，这些关节可调节地连接机器人臂的各个肢。在狭义上，对于唯一确定的系统，例如也可将姿势理解为基准点(例如，机器人臂的工具基准点(工具中心点，Tool-Center-Points/TCP))的位置和方位。工具基准点例如可由机器人臂的手掌上的适当的点构成，卡抓、工具或其他装置固定在该工具基准点上，以便能够通过调节该机器人臂的姿势使它们在空间中运动。工具基准点一般还可为机器人臂之外的虚拟的空间点，但该空间点几何刚性地连接于该机器人臂的肢中的一个，特别是该机器人臂的手掌。手动引导地调节机器人臂的姿势特别是被理解为，这样改变机器人臂的现时的(momentan)关节状态：工业机器人的操作者在一个或多个关节上用手接触该机器人臂，例如通过压、拉和/或转动所抓住的一个关节或多个关节而改变也就是说调节该机器人臂的姿势。在一基本实施例中，可在机器人臂的处于运动链最后的关节上，也就是说在该机器人臂的手掌上例如固定有把手或至少设有特别是刚性固定有把手部分，通过该把手部分可将引导力导入该机器人臂的机械结构。由工业机器人的操作者施加到机器人臂的该引导力例如可由特别是为此设计和设置的传感器特别是力传感器直接测量，或由机器人臂的现有的关节传感器特别是力/力矩传感器的测量值间接计算出，或间接地由工业机器人的关节的驱动器的马达电流来确定。参考坐标系可例如是工业机器人的工作场所的世界坐标系、工业机器人的底座中的基础坐标系或在工业机器人上固定的工具、卡抓或其他装置的工具坐标系，所述工具、卡抓或其他装置应能够通过对机器人臂的姿势的调节而在空间中运动。预定的参考坐标系特别可以是具有六个自由度的三维笛卡尔坐标系。替代地，参考坐标系也可为其他任意的坐标系。因此，对于某些应用可适宜地例如使用极坐标系、柱坐标系或球坐标系。然而也可这样预先给定任意的其他坐标系：该坐标系由工业机器人的操作者单独预先给定。特别地，通过点和/或线的“示教(Teachen)”借助工业机器人自身来限定单独的坐标系。自由度例如可理解为在三维笛卡尔坐标系的情况下三个在空间中处于彼此垂直的空间方向，以及围绕所述三个在空间中处于彼此垂直的空间方向的三个基础旋转(Grundrotationen)。在其他参考坐标系的情况下，自由度由各种相应于所述参考坐标系的“坐标轴”形成。对于根据本专利技术的方法首先进行检测由工业机器人的操作者施加给机器人臂的引导力，也就是说借助传感器特别是力传感器直接测量该引导力，或由机器人臂的已有的关节传感器特别是力/力矩传感器上的测量值间接算出该引导力，或若有可能间接地由工业机器人的关节的驱动器的马达电流确定该引导力，以便可确定由操作者在机器人臂上例如所施加的压、拉和/或转动所抓住的该机器人臂的一个关节或多个关节的关于导入该机器人臂的结构的该引导力的量和方向。对于根据本专利技术的方法，然后基于由操作者导入的该引导力的量和方向确定参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于手动引导地调节工业机器人(1)的机器人臂(2)的姿势的方法，该方法具有步骤：检测由所述工业机器人(1)的操作者施加于所述机器人臂(2)的引导力(S4)；将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度(S5)；力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的、与所述机器人臂连接的基准点(P)(S6)。

【技术特征摘要】
2013.09.19 DE 102013218823.41.一种用于手动引导地调节工业机器人(1)的机器人臂(2)的姿势的方法，该方法具有步骤：检测由所述工业机器人(1)的操作者施加于所述机器人臂(2)的引导力；将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度；力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的、与所述机器人臂连接的基准点(P)，其特征在于，当检测到的由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力超过预定最小力时，才实施将所述引导力在其方向上具有最大的力方向分量的参考坐标系(R，RW，RB，RZ，RP)的自由度确定为选出的自由度，并且在达到所述预定最小力之前保持在施加所述引导力期间的参数化的刚性，当达到和/或超过所述预定最小力之后所述引导力又减小时，才减小所述刚性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述检测由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力之前，力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，所述驱动器被设计和设置为用于自动调节所述机器人臂(2)的姿势。3.根据权利要求1所述的方法，其中，当检测到的由所述工业机器人(1)的操作者施加给所述机器人臂(2)的引导力超过预定最小力时，才实施力调节地控制所述工业机器人(1)的驱动器，使得只在所述选出的自由度上在手动引导地调节所述机器人臂(2)的姿势期间通过所述机器人臂(2)的运动来调节预定的基准点(P)。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在施加所述引导力期间，在达到和/或超过预定最小力时减小力调节地控制的所述工业机器人(1)的在达到所述预定最小力之前的参数化的刚性。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·库甘，
申请(专利权)人：库卡实验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE