多轴机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种移动有效载荷的方法，包括：接收将有效载荷从第一定位携带到第二定位的命令，使用机器人臂沿着所述第一定位和所述第二定位之间的路径的第一部分移动所述有效载荷，所述第一部分包括所述第一定位，使用机器人臂沿着所述路径的第二部分移动所述有效载荷，所述第二部分包括所述第二定位，其中，在沿着所述路径的所述第一部分的所述移动期间，机器人臂的至少一个致动器被驱动以施加预先确定的力来加速所述有效载荷，并且所述致动器的位置由位置检测器确定以生成第一位置数据，并且其中，在沿着所述路径的所述第二部分的所述移动期间，机器人臂的所述至少一个致动器被驱动以遵循预先确定的位置序列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多轴机器人
本专利技术涉及多轴机器人、用于操作机器人的方法以及用于执行该方法的机器人系统。
技术介绍
选择顺应性组装机器人臂(SCARA)型机器人用于各种任务。然而，现有的SCARA机器人需要很大的工作空间体积以便操作。具体地讲，SCARA机器人通常用于“拾取和放置”操作，其中该机器人可携带很大的有效载荷。在此类操作中，机器人通常表现出高度的抖动，这可导致振动，该振动对机器人造成损坏并且可能对有效载荷有害。该问题并非对于SCARA机器人独有，因为其他机器人诸如Delta机器人也遭受感应振动影响。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种移动有效载荷的方法，该方法包括以下步骤中的一个或多个：接收将有效载荷从第一定位携带到第二定位的命令，使用机器人臂沿着第一定位和第二定位之间的路径的第一部分移动有效载荷，该第一部分包括该第一定位，使用该机器人臂沿着该路径的第二部分移动该有效载荷，该第二部分包括该第二定位，其中，在沿着该路径的第一部分的移动期间，该机器人臂的至少一个致动器被驱动以施加预先确定的力来加速有效载荷，并且该致动器的位置由至少一个位置检测器确定以生成第一位置数据，并且其中，在沿着该路径的第二部分的移动期间，该机器人臂的至少一个致动器被驱动以遵循预先确定的位置序列，或者施加可变力以使有效载荷减速，该预先确定的位置序列和/或变化的力是至少部分地基于预先确定的力和第一位置数据来确定的。利用此类方法，可以减少机器人臂内的振动，特别是在移动开始和结束时的振动，使得机器人臂中的内应力减小，因此可以增加运动的总体速度，并且可以减小对机器人臂造成损坏的可能性。该方法还可包括在第一定位处利用机器人臂拾取有效载荷，并且在第二定位处利用机器人臂设置有效载荷。这将意味着该方法执行完整的“拾取和放置”过程。该有效载荷可在第一定位处移动之前保持静止，并且可在第二定位处移动之后保持静止。这可允许分别在第一定位处和第二定位处更精确地拾取和设置有效载荷。另选地，其可允许在第一定位和/或第二定位处使用有效载荷。可变力可以在与机器人臂的移动方向相反的方向上。这可允许有效载荷以更大的速率和/或更均匀地减速。路径的第一部分和/或第二部分可在路径的至少20％上延伸。利用此类布置方式，有效载荷可在移动的高部分内加速并且在移动的高部分内减速，使得可减少移动时间并且减速可更平缓，从而进一步减少结构内的振动。预先确定的力可为能够由致动器生成的最大力的至少80％。这可允许进一步减少移动所需的时间。该方法还可包括：在路径的第二部分期间确定致动器的位置以产生第二位置数据，沿路径重复有效载荷或另外的类似的有效载荷的移动，以及至少部分地基于第二位置数据确定预先确定的力。这可允许机器人多次执行该方法，并且允许机器人通过使用学习算法内的先前数据来改善移动速度和振动减少。第二位置数据也可用于确定变化的力。有效载荷可在沿路径的第一部分移动期间落后机器人臂，并且有效载荷可在沿路径的第二部分移动期间领先机器人臂。利用此类布置方式，可进一步减少机器人臂内的振动。关于端部执行器的位置具有更高精度的控制方案，即位置控制模式，可在移动序列开始时暂时使用，例如以在拾取和放置操作开始时控制初始路径。然后可在力或扭矩模式下控制路径的后一部分，其中沿路径的位置不太关键。因此，即使端部执行器最初以位置控制模式短暂移动，致动器仍可生成预先确定的力以使端部执行器基本上在第一定位处或从第一定位移动。根据本专利技术的第二方面，提供了一种机器人系统，该机器人系统包括以下特征中的一个或多个：端部执行器，该端部执行器被布置成携带有效载荷；第一致动器，该第一致动器被布置成产生使端部执行器移动的力；控制系统，该控制系统被布置成控制第一致动器，和第一位置检测器，该第一位置检测器被布置成确定第一致动器的位置并将第一位置数据输出到控制系统，其中控制系统被布置成：接收将有效载荷从第一定位携带到第二定位的命令，驱动第一致动器使用机器人臂沿着第一定位和第二定位之间的路径的第一部分移动有效载荷，路径的第一部分包括第一定位置，驱动第一致动器以使用机器人臂沿着路径的第二部分移动有效载荷，路径的第二部分包括第二定位，机器人系统被进一步布置成使得在沿着路径的第一部分的移动期间，控制系统使得第一致动器施加预先确定的力以加速有效载荷，并且第一位置检测器确定第一致动器的位置并将第一位置数据输出到控制系统，并且，在沿路径的第二部分的移动期间，第一致动器遵循预先确定的位置序列，或者施加变化的力以使有效载荷减速，该预先确定的位置序列和/或该变化的力是至少部分地基于预先确定的力和第一位置数据来确定的。利用此类布置方式，提供了机器人臂，该机器人臂可具有较短的移动有效载荷的时间，并且在移动有效载荷时可具有减少的内部振动。机器人臂还可包括：第二致动器，该第二致动器被布置成产生使端部执行器移动的力；和第二位置检测器，该第二位置检测器被布置成确定第二致动器的位置并将第二位置数据输出到控制系统，其中第一致动器和第二致动器在沿着路径的第一部分移动期间用预先确定的力驱动，并且在沿着路径的第二部分移动期间用不同的力驱动。在沿路径的第一部分移动期间，可用具有相同量值和方向的力驱动第一致动器和第二致动器。利用此类布置方式，第二致动器可改善移动速度，而第一致动器和第二致动器的不同驱动力可避免系统中不必要地产生的内应力。第一致动器和第二致动器可彼此弹性联接。利用此类布置方式，弹性联接可允许节省由第一致动器和第二致动器的分离所产生的能量，使得机器人臂的总效率增加。第二致动器可在垂直于路径的方向上从第一致动器偏移，第二致动器比第一致动器更靠近有效载荷的质心，第二致动器的Z位置可在第一移动部分期间落后第一致动器的位置，并且第二致动器的位置可在第二移动部分期间领先第一致动器的位置。利用此类布置方式，两个致动器可被布置成协调以改善有效载荷的移动速度，而不会不必要地产生内应力。第一致动器和第二致动器可为同轴旋转致动器，其被布置成围绕共用旋转轴线产生扭矩，并且第一致动器和第二致动器可沿共用旋转轴线间隔开。共用旋转轴线可为竖直的。位置检测器可具有布置在致动器内的编码器的形式，或者可形成为具有计算积分器的加速度计或急动度计。位置检测器可应用于端部执行器或应用于联接致动器和端部执行器的机构，因此可直接或间接地确定相关致动器的位置。光学布置诸如成像系统也可用作位置检测器。第一方面和第二方面可应用于SCARA机器人、Delta机器人或其他机器人。根据本专利技术的第三方面，提供了一种机器人，该机器人包括以下特征中的一个或多个：端部执行器；两个同轴的第一致动器，该两个同轴的第一致动器具有竖直的第一轴线，被布置成使端部执行器水平地移动，和两个同轴的第二致动器，该第二致动器具有水平轴，该水平轴被布置成使端部执行器竖直地移动，其中机器人被布置成独立地致动致动器中的每个致动器以改变端部执行器的位置和方向。利用此类布置方式，提供了一种机器人，该机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动有效载荷的方法，包括：/n接收将有效载荷从第一定位携带到第二定位的命令，/n使用机器人臂沿着所述第一定位和所述第二定位之间的路径的第一部分移动所述有效载荷，所述第一部分包括所述第一定位，/n使用所述机器人臂沿着所述路径的第二部分移动所述有效载荷，所述第二部分包括所述第二定位，/n其中，在沿着所述路径的所述第一部分的移动期间，所述机器人臂的至少一个致动器被驱动以施加预先确定的力来加速所述有效载荷，并且所述致动器的位置由位置检测器确定以生成第一位置数据，并且/n其中，在沿着所述路径的所述第二部分的移动期间，所述机器人臂的所述至少一个致动器被驱动以遵循预先确定的位置序列，或者施加可变力以使所述有效载荷减速，所述预先确定的位置序列和/或所述可变力是至少部分地基于所述第一位置数据来确定的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 US 62/597,203;20171223 US 62/610,1851.一种移动有效载荷的方法，包括：
接收将有效载荷从第一定位携带到第二定位的命令，
使用机器人臂沿着所述第一定位和所述第二定位之间的路径的第一部分移动所述有效载荷，所述第一部分包括所述第一定位，
使用所述机器人臂沿着所述路径的第二部分移动所述有效载荷，所述第二部分包括所述第二定位，
其中，在沿着所述路径的所述第一部分的移动期间，所述机器人臂的至少一个致动器被驱动以施加预先确定的力来加速所述有效载荷，并且所述致动器的位置由位置检测器确定以生成第一位置数据，并且
其中，在沿着所述路径的所述第二部分的移动期间，所述机器人臂的所述至少一个致动器被驱动以遵循预先确定的位置序列，或者施加可变力以使所述有效载荷减速，所述预先确定的位置序列和/或所述可变力是至少部分地基于所述第一位置数据来确定的。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：
在所述第一定位处利用所述机器人臂拾取所述有效载荷，以及
在所述第二定位处利用所述机器人臂存置所述有效载荷。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述有效载荷在所述第一定位处的移动之前保持静止，并且在所述第二定位处的移动之后保持静止。


4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述可变力的方向与所述机器人臂的移动方向相反。


5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述路径的所述第一部分和/或所述第二部分在所述路径的至少20％上延伸。


6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述预先确定的力为能够由所述致动器生成的最大力的至少80％。


7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：
在所述路径的所述第二部分期间确定所述致动器的位置以产生第二位置数据，
沿所述路径重复所述有效载荷或另外的类似的有效载荷的移动，以及
至少部分地基于所述第二位置数据确定所述预先确定的力。


8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述有效载荷在沿所述路径的所述第一部分的移动期间落后所述机器人臂，并且所述有效载荷在沿所述路径的所述第二部分的移动期间领先所述机器人臂。


9.一种机器人系统，包括：
端部执行器，所述端部执行器被布置成携带有效载荷，
第一致动器，所述第一致动器被布置成生成用于移动所述端部执行器的力，
控制系统，所述控制系统被布置成控制所述第一致动器，和
第一位置检测器，所述第一位置检测器被布置成确定所述第一致动器的位置并将第一位置数据输出到所述控制系统，
其中所述控制系统被布置成：
接收将所述有效载荷从第一定位携带到第二定位的命令，
驱动所述第一致动器以使用所述端部执行器沿着所述第一定位和所述第二定位之间的路径的第一部分移动所述有效载荷，所述路径的所述第一部分包括所述第一定位，
驱动所述第一致动器以使用所述端部执行器沿着所述路径的第二部分移动所述有效载荷，所述路径的所述第二部分包括所述第二定位，
所述机器人系统被进一步布置成使得：
在沿所述路径的所述第一部分的移动期间，所述控制系统使所述第一致动器施加预先确定的力以加速所述有效载荷，并且所述第一位置检测器确定所述第一致动器的位置并将第一位置数据输出到所述控制系统，以及
在沿所述路径的所述第二部分的移动期间，所述第一致动器遵循预先确定的位置序列，或者施加变化的力以使所述有效载荷减速，所述预先确定的位置序列和/或变化的力是至少部分地基于所述预先确定的力和所述第一位置数据来确定的。


10.根据权利要求9所述的机器人系统，还包括：
第二致动器，所述第二致动器被布置成生成用于移动所述端部执行器的力，和
第二位置检测器，所述第二位置检测器被布置成确定所述第二致动器的位置并将所述第二位置数据输出到所述控制系统，
其中在沿着所述路径的所述第一部分的移动期间用相同的预先确定的力驱动所述第一致动器和所述第二致动器，并且在沿着所述路径的所述第二部分的移动期间用不同的力驱动所述第一致动器和所述第二致动器。


11.根据权利要求10所述的机器人系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·克拉森，
申请(专利权)人：詹尼斯机器人移动技术加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA