机器人控制器、机器人单元和用于控制机器人单元的操作的方法技术

一种用于控制机器人单元(1)的操作的机器人控制器(3)。机器人单元包括多个机器人臂(5a‑c)，每个机器人臂包括适于使机器人臂运动的至少一个运动机构(7a‑d，8)，其中机器人单元的工具(4)适于沿操作路径(2)运动。机器人控制器适于确定经受于机器人臂(5a‑c)的每个运动机构的动能，并且基于所确定的动能控制每个运动机构的速度，同时保持沿着操作路径的工具运动，以使得所述动能不超过对于至少两个运动机构相同的特定水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制机器人单元的操作的机器人控制器。机器人单元包括多个机器人臂，每个机器人臂包括适于设定机器人臂运动的至少一个运动机构，其中机器人单元的工具适于沿着操作路径移动。机器人控制器适于确定经受于机器人臂的每个运动机构的动能，并且基于确定的动能控制每个运动机构的速度，同时保持沿着操作路径的工具运动，使得经受于每个运动机构的所述动能不超过特定水平。本专利技术还涉及一种机器人单元和用于控制机器人单元的操作的方法。
技术介绍
机器人单元用于许多不同的工业应用中，例如用于组装、涂漆、焊接等。机器人单元根据其指定应用可以有许多不同的配置。机器人单元布置有包括一个或多个运动机构的多个机器人臂。每个运动机构包括旋转轴和平移机构中的一个。旋转轴适于产生机器人臂围绕旋转轴的旋转运动。平移机构适于产生机器人臂的位移运动。每个运动机构包括用于设定运动机构运动的马达单元和用于将运动机构带到停止位置的制动单元。马达单元例如是电动机。制动单元例如是机械制动器。现有技术的机器人单元的问题在于，不同的运动机构需要具有不同制动能力的制动单元，以便使机器人单元能够在某些指定标准(例如时间，距离，旋转角度等)内达到停止位置。因此，现有技术的机器人单元的问题在于，机器人单元包括多个不同类型的制动单元，这导致在制造和修理机器人单元时的不预期的成本和复杂度。US2003233171公开了一种用于限制机器人单元的力作用的方法。该方法包括计算机器人单元的总动能并确定能量是否超过特定水平。如果总动能超过特定水平，则机器人单元的操作速度降低。US7852030公开了一种使用断电制动器控制机器人单元的控制器。控制器包括用于计算机器人单元的关节的速度、确定关节的速度是否超过阈值速度、以及如果速度超过阈值速度，则启动断电制动器的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的机器人单元和机器人控制器。具体地，本专利技术的目的是提供一种机器人控制器，使得其控制的机器人单元具有简化了的设计和减少的数量的不同部件。通过根据权利要求1的机器人控制器实现该目的。机器人控制器的特征在于，所述动能的特定水平对于至少两个运动机制是相同的。机器人控制器确定经受于机器人臂的每个运动机构的动能。通过控制各个运动机构的速度将经受于每个运动机构的动能限制在特定水平。为了保持工具的移动沿着操作路径，可以减小机器人单元的其它运动机构的速度，即使被经受于机器人臂的每个运动机构的动能不超过特定水平。如果其他运动机构的速度不会减小，则机器人单元将使机器人工具沿着与预期的不同的操作路径移动。运动机构包括旋转轴和平移机构。旋转轴提供机器人臂的旋转运动。平移机构提供机器人臂或机器人臂的一部分的位移。平移机构例如是提供机器人臂的位移的丝杠轴、导轨等。通过确定和控制运动机构的速度，使得经受于至少两个运动机构中的每一个的动能不超过相同的特定水平，相同类型的制动单元可以用于至少两个运动机构中，用于制动机器人单元的运动机构。因此，与现有技术的机器人单元相比，机器人单元可以以更简单的方式构造。机器人单元可以使用更少的不同部件制造，这降低了制造和维护机器人单元的成本。特别地，与现有技术的机器人单元相比，机器人单元可以用减少数量的不同类型的制动单元制造。根据本专利技术的一个实施例，机器人控制器适于基于机器人臂中的一个或多个和工具的速度以及一个或多个机器人臂和工具的质量来确定所述动能。对于提供到一个或多个外部机器人臂的连接的内部机器人臂，当确定经受于内部机器人臂的运动机构的动能时，需要考虑这些外部机器人臂的速度和质量。关于旋转运动，机器人控制器适于基于机器人单元的操作以及机器人臂和工具的配置来确定经受于机器人臂的每个运动机构的动能。特别地，旋转轴的动能Er通常基于以下表达式确定：其中I是围绕相对于旋转轴运动的机器人臂中的一个或多个和工具的旋转轴的惯性矩，ω是角速度。关于平移运动，平移机构的动能Ek通常基于以下表达式来确定：其中m是相对于平移机构运动的机器人臂中的一个或多个和工具的质量，v是机器人臂中的一个或多个和工具的位移速度。根据本专利技术的一个实施例，每个运动机构包括马达单元，并且其中机器人控制器适于控制每个运动机构的速度，使得通过使用相应的马达单元调节每个运动机构的速度，所述动能不超过特定水平。根据本专利技术的一个实施例，每个马达单元适于借助于减小来自马达单元的感应功率来调节相应运动机构的速度。通过借助于减小来自马达单元的感应功率来减小运动机构的速度，在控制动能期间没有能量损失。根据本专利技术的一个实施例，每个马达单元适于借助于利用马达单元的马达制动来调节相应机构的速度。通过借助于马达制动减小运动机构的速度，与通过减小来自马达单元的感应功率来减小速度相比，能够获得更快的动能控制。根据本专利技术的一个实施例，每个运动机构包括制动单元，并且其中机器人控制器适于控制每个运动机构的速度，使得通过应用相应的制动单元使所述动能不超过特定水平。通过借助于制动单元减小运动机构的速度，获得几乎立刻的动能控制。上述目的还通过根据权利要求7的机器人单元来实现。根据本专利技术的一个实施例，其中运动机构包括旋转轴和平移机构中的至少一个。根据本专利技术的一个实施例，运动机构的制动单元的大部分具有相同类型。因此，与现有技术的机器人单元相比，运动机构包括减少数量的不同类型的制动单元。通过减少不同类型的制动单元的数量，与现有技术的机器人单元相比，机器人单元可以以更简单的方式构造。此外，降低了制造和维护机器人单元的成本。上述目的还通过根据权利要求10的方法实现。该方法包括以下步骤：-接收与机器人单元的操作有关的信息，-基于所述信息确定经受于机器人臂的每个运动机构的动能，以及-控制每个运动机构的速度，同时保持沿着操作路径的工具运动，使得经受于每个运动机构的所述动能不超过特定水平，其中所述动能的所述特定水平对于至少两个运动机构是相同的。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：-接收关于至少一个运动机构的速度的信息，以及-基于机器人臂和工具中的一个或多个的速度以及一个或多个机器人臂和工具的质量来确定所述动能。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：-通过使用相应的至少一个运动机构的马达单元调节运动机构的速度来控制每个运动机构的速度，使得所述动能不超过特定水平。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：–借助于减少来自马达单元的感应功率来调节每个运动机构的速度。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：-借助于利用马达单元的马达制动来调节每个运动机构的速度。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：-通过应用相应的至少一个运动机构的制动单元来控制每个运动机构的速度，使得所述动能不超过特定水平。附图说明现在将通过对本专利技术的不同实施例的描述并参考附图更详细地解释本专利技术。图1a示出了根据本专利技术的实施例的由机器人控制器控制的机器人单元。图1b示出了图1中的机器人单元的运动机构。图2示出了根据本专利技术实施例的用于控制机器人单元的方法的流程图。具体实施方式图1a示出了根据本专利技术的实施例的由机器人控制器3控制的机器人单元1。机器人单元1包括多个机器人臂5a-c。在图1所公开的实施例中，机器人单元1包括三个机器人臂5a-c和附接到机器人臂5c外部的工具4。机器人臂5a-c包括适于使机器人臂5a-c运动的一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制机器人单元(1)的操作的机器人控制器(3)，所述机器人单元(1)包括多个机器人臂(5a‑c)，每个机器人臂包括适于设定所述机器人臂(5a‑c)运动的至少一个运动机构(7a‑d，8)，其中所述机器人单元(1)的工具(4)适于沿操作路径(2)运动，所述机器人控制器(3)适于确定经受于所述机器人臂(5a‑c)的每个运动机构(7a‑d，8)的动能并且基于所确定的动能控制每个运动机构(7a‑d，8)的速度，同时保持沿着所述操作路径(2)的所述工具(4)的运动，以使得经受于每个运动机构(7a‑d，8)的所述动能不超过特定水平，其特征在于，所述动能的所述特定水平对于至少两个运动机构相同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.12 EP PCT/EP2014/0694831.一种用于控制机器人单元(1)的操作的机器人控制器(3)，所述机器人单元(1)包括多个机器人臂(5a-c)，每个机器人臂包括适于设定所述机器人臂(5a-c)运动的至少一个运动机构(7a-d，8)，其中所述机器人单元(1)的工具(4)适于沿操作路径(2)运动，所述机器人控制器(3)适于确定经受于所述机器人臂(5a-c)的每个运动机构(7a-d，8)的动能并且基于所确定的动能控制每个运动机构(7a-d，8)的速度，同时保持沿着所述操作路径(2)的所述工具(4)的运动，以使得经受于每个运动机构(7a-d，8)的所述动能不超过特定水平，其特征在于，所述动能的所述特定水平对于至少两个运动机构相同。2.根据权利要求1所述的机器人控制器(3)，其中所述机器人控制器(3)适于基于所述机器人臂(5a-c)中的一个或多个和所述工具(4)的速度以及所述一个或多个机器人臂(5a-c)和所述工具(4)的质量来确定所述动能。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的机器人控制器(3)，其中每个运动机构(7a-d，8)包括马达单元(9)，并且其中所述机器人控制器(3)适于通过使用相应的马达单元(9)调节每个运动机构(7a-d，8)的速度来控制每个运动机构(7a-d，8)的速度，以使得所述动能不超过所述特定水平。4.根据权利要求3所述的机器人控制器(3)，其中每个马达单元(9)适于借助于减小来自马达单元(9)的感应功率来调节相应的运动机构(7a-d，8)的速度。5.根据权利要求3所述的机器人控制器(3)，其中每个马达单元(9)适于借助于利用所述马达单元(9)的马达制动来调节相应的机构(7a-d，8)的速度。6.根据前述权利要求中的任一项所述的机器人控制器(3)，其中每个运动机构(7a-d，8)包括制动单元(11)，并且其中所述机器人控制器(3)适于通过应用相应的制动单元(11)来控制每个运动机构(7a-d，8)的速度，以使得所述动能不超过所述特定水平。7.一种机器人单元(1)，包括根据权利要求1-6中的任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·伦德巴克，H·安德森，J·威斯特罗姆，M·塔尔伯格，M·诺尔洛夫，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH