用于在工业机器人的编程期间对准工具的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种工业机器人(1)，包括用于支撑工具(8)的可移动机械臂(5)，以及被配置为控制机器人的运动的控制单元(2)。该控制单元设置有对准功能，以用于将工具与至少一个指定的轴线XW、YW、ZW对准。控制单元被配置为监控机器人的运动并且被配置为：在检测到机器人的运动已经停止并且对准功能被激活时，自动地调整工具的取向，使得将工具与所指定的轴线对准。本发明专利技术还涉及一种用于控制工业机器人的方法以及该方法用于通过示教法编程来教导机器人包括多个目标点(12)的路径(10)的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在工业机器人的编程期间对准工具的方法和系统
本专利技术涉及具有用于支撑工具的可移动机械臂的工业机器人，其中，机器人设置有用于将工具与至少一个指定的轴线对准的对准功能。本专利技术还涉及一种用于控制设置有对准功能的机器人的方法，该对准功能用于将工具与至少一个指定的轴线对准。本专利技术还涉及该方法用于机器人的示教法编程(lead-throughprogramming)的用途。
技术介绍
工业机器人包括还称为操作器的机械结构以及用于控制操作器的运动的控制单元。操作器具有多个可绕多个关节相对于彼此移动的臂部件。臂部件中的至少一个适于支撑工具。大多数机器人具有绕三个正交轴线旋转工具的能力，并且通过该能力将工具与机器人周围的任何期望轴线对准。存在几种方法来编程工业机器人以执行任务。例如，机器人的编程可以通过在记录机器人的运动的同时通过沿着期望的操作路径移动机器人来教导机器人执行任务所需的运动而进行。操作路径包括一序列目标点，它们定义了机器人在运行时应遵循的操作路径。在教导期间，机器人沿着操作路径通过各个目标点被引导，并且机器人在目标点中的位置和取向被存储在机器人的存储器中。目标点可以通过多种方法被教导。用于教导机器人目标点的优选方法被称为示教法编程。在示教法编程期间，机器人操作员使用他的手手动地移动具有工具的机械臂。US2015/0081098公开了具有力传感器的机器人的示教法编程。传感器检测由操作员施加到机械臂的引导力。使用力控制来控制机器人的运动，使得由于手动引导调整机械臂的位置和取向期间由操作员移动机械臂，而使与机械臂相关联的预先指定的参考点仅在所选定方向上移动。在通过示教法教导机器人期间，通常期望工具与机器人周围的轴线对准的情况下作业。例如，对于胶粘和电弧焊应用，必须保持工具竖直，以使得胶水和焊料顺利流动。但是，手工进行该对准非常困难。已知具有如下对准功能，其在激活时将工具与世界坐标系中的轴线对准。世界坐标系意指相对于机器人周围的固定点所定义的坐标系。对准功能必须通过在每次执行对准时单击HMI或便携式示教单元(TPU)上的按钮来手动激活。点击该按钮后，调整工具取向，使工具的z轴线与对准轴线对准。如果在整个任务期间要将工具与对准轴线对准，则必须为路径上的每个目标点激活对准功能。为了点击按钮并激活对准功能，机器人操作员必须将一只或两只手从机械臂移动到HMI/TPU。问题在于这会导致编程中的干扰，并且机器人操作员可能会失去对机器人的关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地克服上述问题，并帮助机器人操作者执行期望的对准，而不必每次都手动地激活对准。该目的通过根据权利要求1所限定的方法来实现。该方法包括：-激活对准，-检测机器人的运动，以及-在检测到机器人的运动已经停止时，自动地调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。根据本专利技术，当机器人的运动已经停止并且对准功能被激活时，系统自动地执行工具对准。这意味着用户已经停止移动机器人，例如，通过示教法或其他手段。机器人操作员通过停止移动机械臂来启动对准。优选地，对准功能在整个教导环节(session)期间被激活。这意味着对准功能仅在教导环节期间必需被激活一次。备选地，当机器人被切换到教导模式时，对准功能被自动地激活。本专利技术使得可以在一次教导环节期间为每个目标点重复对准而无需点击HMI/示教器上的任何按钮。根据本专利技术的方法节省了时间并且增加了整体的易用性。本专利技术还提供了更快和更准确的教导，更快的调试以及更好的感觉，特别是在易用性方面。优选地，只要对准功能被激活，该方法就被重复。所指定的轴线可以是机器人周围的任何线性轴线。例如，该轴线可以是竖直线。术语“自动地”意指该步骤由机器(例如机器人的控制单元)实行。本专利技术特别适用于通过示教法编程来教导机器人包括多个目标点的路径。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：在检测到机器人的运动已经停止达一限定的时间段时，调整工具的取向，使得工具与所指定的轴线对准。当持有工具的机器人已经静止不动某一时间段并且对准功能被激活时，系统自动地执行工具对准。因此，工具对准在在操作员停止移动机器人之后某一时间段后启动，例如，1秒钟后。该实施例确保如果操作者短时间停止移动臂，则不会错误地启动对准。根据本专利技术的一个实施例，工具的取向保持与所指定的轴线对准，直到检测到机器人的运动已经恢复。只要机器人静止不动，该工具保持与所指定的轴线对准。因此，当记录机器人的位置和取向时(例如在目标点处)，可以保持工具与所指定的轴线对准。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括在检测到机器人的运动已经恢复时释放工具的对准。当机器人移动时，该工具不再与任何轴线对准，并且机器人操作员在机器人移动期间自由地改变工具的取向。因此，机器人操作员可以在机器人运动期间对工具重新定向，从而可以在教导环节期间可以将对准从一个所指定的轴线改变到另一所指定的轴线。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括：-确定工具相对于所指定的轴线的角度，以及-如果工具相对于所指定的轴线的角度小于极限值，则调整工具的取向，使得将工具与所指定的轴线对准。优选地，该极限值小于45°，并且更优选地小于30°。因此，如果工具与所指定的轴线之间的角度小于特定的极限值，并且检测到机器人静止不动，该工具自动地“对齐”到所指定的轴线。如果存在多于一个所指定的轴线，该工具可以自动地“对齐”到最近的轴线。根据本专利技术的一个实施例，已经指定了多个正交轴线，并且该方法包括：-通过计算工具相对于所指定的轴线的角度来确定工具的取向，以及-调整工具的取向，使得工具与最近的所指定的轴线对准。可以指定多于一个的轴线，例如，可以指定世界坐标系中的X、Y和Z轴。这个实施例使得可以改变对准，例如在一个教导环节期间从X改变到Z，而无需点击HMI/示教器上的任何按钮。当操作员停止移动机器人并且对准功能被激活时，该工具可以自动地“对齐”到最近的所指定的轴线。对齐对准节省时间并且增加易用性。根据本专利技术的一个实施例，如果工具相对于最近轴线的角度小于极限值，则工具与最近的所指定的轴线对准。如果角度差小于特定极限，根据工具方向最近哪个轴，工具沿着例如X、Y或Z轴被对准。根据本专利技术的一个实施例，机器人被教导包括多个目标点的路径，该方法包括：-激活对准功能，-手动地将具有工具的机器人朝向路径上的目标点移动，-检测何时机器人的运动已经停止，-在检测到机器人的运动已经停止在目标点时，自动地调整工具的取向，使得工具与最近的所指定的轴线对准，-存储在目标点处机器人的位置和取向，-手动地将具有工具的机器人朝向下一目标点移动，-检测何时机器人的运动已经恢复，-在检测到机器人的运动已经恢复时，释放工具的对准，-重复该方法，直到路径上的最后目标点已经被教导。当需要工具与机器人周围的所指定的轴线对准时，该实施例促进具有大量目标点的操作路径的编程。如果指定了多于一个的轴线，则当检测到机器人的运动已经停止在目标点处时，工具的取向被调整，使得工具与最近的所指定的轴线对准。本专利技术的目的还通过根据权利要求12所限定的工业机器人来实现。机器人包括用于支撑工具的可移动机械臂，以及被配置为控制机械臂的运动的控制单元，其中，控制单元设置有用于将工具与至少一个所指定的轴线对准的对准功能。控制单元被配置为检测机器人的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制工业机器人(1)的方法，所述工业机器人(1)具有用于支撑工具(8)的可移动机械臂(5)，其中所述机器人设置有对准功能，以用于将所述工具与至少一个指定的轴线(XW、YW、ZW)对准，其特征在于，所述方法包括：‑激活所述对准功能，‑检测所述机器人的运动，以及‑在检测到所述机器人的所述运动已经停止时，自动调整所述工具的取向，使得所述工具与所指定的轴线对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制工业机器人(1)的方法，所述工业机器人(1)具有用于支撑工具(8)的可移动机械臂(5)，其中所述机器人设置有对准功能，以用于将所述工具与至少一个指定的轴线(XW、YW、ZW)对准，其特征在于，所述方法包括：-激活所述对准功能，-检测所述机器人的运动，以及-在检测到所述机器人的所述运动已经停止时，自动调整所述工具的取向，使得所述工具与所指定的轴线对准。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：在检测到所述机器人的所述运动已经停止达一限定的时间段时，调整所述工具(8)的所述取向(ZT)，使得所述工具与所指定的轴线(XW、YW、ZW)对准。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述工具(8)保持与所指定的轴线(XW、YW、ZW)对准，直到检测到所述机器人的所述运动已经恢复。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括：在检测到所述机器人的运动已经恢复时，释放所述工具(8)的所述对准。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括：-确定所述工具相对于所指定的轴线的角度(Vx、Vy、Vz)，以及-如果所述工具相对于所指定的轴线的所述角度小于极限值，则调整所述工具的所述取向，使得则所述工具与所指定的轴线(XW、YW、ZW)对准。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述极限值小于45°，并且优选地小于30°。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中多个轴线(XW、YW、ZW)已经被指定，并且所述方法包括：-计算所述工具相对于所指定的轴线的所述角度(Vx、Vy、Vz)，以及-当检测到所述机器人的所述运动已经停止时，调整所述工具的所述取向，使得所述工具与所指定的轴线中最近的轴线对准。8.根据权利要求7所述的方法，其中如果所述工具相对于所述最近轴线的所述角度(Vx、Vy、Vz)小于极限值，则使所述工具与所指定的轴线(XW、YW、ZW)中最近的轴线对准。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中只要所述对准功能被激活，则重复所述方法。10.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·赫德伦德，I·伦德伯格，J·斯蒂鲁德，M·诺德瓦尔，R·斯乔博格，T·格罗思，
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