以机器人驶过预先设定的工作轨迹制造技术

一种根据本发明专利技术的、用于基于针对预先设定的工作轨迹所规划的速度曲线以机器人(1)驶过(S100)该工作轨迹的方法，利用预先设定的曲线参数($ACC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以机器人驶过预先设定的工作轨迹
本专利技术涉及到用于以机器人驶过预先设定的工作轨迹的一种方法和一种控制器，一种具有所述机器人和控制器的机器人单元，和一种用于执行所述方法的计算机程序产品。
技术介绍
根据企业内部实践已知，为机器人预先设定工作轨迹，并提前以预先设定的曲线参数为机器人规划速度曲线。因此，例如可以在工作空间中预先设定机器人TCP的线性轨迹，并在工作空间中为其规划梯形的速度曲线，该速度曲线的加速度和恒定行驶速度可以通过预先规定相应的曲线参数来提供，在此，根据轨迹的长度可能会达不到恒定行驶速度。在以规划的速度曲线实际驶过预先设定的工作轨迹时，可能会发生不可接受的高的轴负载、轴速度和/或轴加速度，到目前为止，这是需要对预先设定的曲线参数进行繁琐的再调整，或者需要对其进行不必要的、被动的初始选择。
技术实现思路
本专利技术的目的在于更好地以机器人驶过预先设定的工作轨迹。本专利技术的目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现。权利要求13至15请求保护用于执行在此所述方法的一种控制器或一种计算机程序产品或者一种具有在此所述控制器的机器人单元。优选的扩展方案由从属权利要求给出。根据本专利技术的一种实施方式，在以机器人基于针对工作轨迹所规划的速度曲线驶过预先设定的工作轨迹的方法中，在行驶之前利用预先设定的曲线参数来规划速度曲线，如果在利用预先设定的曲线参数所规划的速度曲线中，预测到速度、力或加速度会超过预先设定的边界，则在行驶之前修改速度曲线。由此，在一种实施方式中，可以降低在驶过预先设定的工作轨迹时发生不可接受的高的轴载荷、轴速度和/或轴加速度的风险，特别是避免了繁琐的再调整。在一种实施方式中，由此可以主动地选择预先设定的曲线参数，使得该方法自动地修改相应的速度曲线，从而(预估地)遵守预先设定的边界。为了更紧凑地说明，在本专利技术的意义下，也将反平行力偶或转矩概括地称为力。在一种实施方式中，机器人具有多轴的、特别是至少三轴的，在一种实施方式中为至少六轴的、特别是至少七轴的机器人臂。本专利技术的方法特别适用于这种机器人。在一种实施方式中，为了修改速度曲线，根据所预测的对预先设定边界的超过，在一种实施方式中则是与该预测的超过成比例地，修改利用预先设定的曲线参数所规划的速度曲线，特别是沿横坐标、特别是时间轴的方向延长和/或沿纵坐标、特别是速度轴的方向压缩。附加地或替代地，特别是为此目的，在一种实施方式中，为了修改速度曲线，利用所修改的速度曲线、特别是根据所预测的对预先设定边界的超过所修改的速度曲线、在一种实施方式中则是与该预测的超过成比例地修改的速度曲线，特别是减小的速度曲线，重新规划曲线参数，在一种实施方式中则是以与利用预先设定的曲线参数规划的速度曲线相同的方式重新规划曲线参数。由此，在一种实施方式中，可以有利地、特别是在计算技术方面修改速度曲线，特别是可以改善迭代修改的收敛性。附加地或替代地，在一种实施方式中，由此可以使速度曲线的(几何或基本)形状并因此使所希望的或所期望的机器人在驶过轨迹时的行为原则上保持不变。在一种实施方式中，在减弱由预先设定的固定的基本运动和/或静态载荷所引起的和/或不是由(因为)驶过预先设定的工作轨迹(而产生的动态载荷)所引起的那一部分速度、力或加速度减弱的情况下，对所预测的超过进行预测。这是基于这样的想法：修改速度曲线只是能够降低驶过预先设定的工作轨迹时所引起的速度、力或加速度(以低于边界)。相应的，在一种实施方式中提出，在修改时也仅考虑速度、力或加速度的该部分。为此，在一种实施方式中，不仅是利用在以所规划的速度曲线驶过预先设定的工作轨迹时所得到的速度、力或加速度，而且还是在假设速度曲线恒等于零的情况下，来分析机器人的动力学模型。后者对应于预先设定的固定的基本运动或静态载荷，从而能够通过求差来确定基于驶过预先设定的工作轨迹所引起的那一部分。在一种实施方式中，工作轨迹是通过特定于机器人的参照物在机器人的工作空间、特别是笛卡尔工作空间中的一个或多个姿势来预先确定的。在此，姿势可以包括一维、二维或三维的位置和/或一维、二维或三维的方向，特别可以是一维、二维或三维的位置和/或一维、二维或三维的方向。该特定于机器人的参照物可以特别是包括机器人的TCP，特别可以是机器人的TCP。在一种实施方式中，工作轨迹是利用一个或多个姿势通过编程指令来预先设定和/或具有预先设定的几何形状，该工作轨迹可以特别是包括线性运动和/或圆形运动和/或至少一个样条，特别可以是线性运动和/或圆形运动和/或至少一个样条。附加地或替代地，在一种实施方式中，速度曲线包括特定于机器人的参照物在机器人的工作空间中的平移速度的曲线和/或一个或多个旋转速度的曲线。因此，在一种实施方式中，定义或者说预先设定或者说规划在机器人或特定于机器人的参照物的工作空间中的工作轨迹和/或速度曲线。由此，在一种实施方式中，可以实现所希望的或所期望的机器人在驶过轨迹时的行为。预先设定的边界可以包括机器人的一个或多个轴、特别是电机和/或传动装置的速度，力、特别是转矩和/或加速度的边界，特别可以是机器人的一个或多个轴、特别是电机和/或传动装置的速度，力、特别是转矩和/或加速度的边界。换句话说，在一种实施方式中，针对在机器人或特定于机器人的参照物的工作空间中所定义的工作轨迹和速度曲线，考虑了在机器人的轴空间中的速度边界、加速度边界和/或力边界、特别是转矩边界。在一种实施方式中，由此可以降低电机和/或传动装置过载的风险。在一种实施方式中，曲线参数包括预先设定的速度、特别是最小速度、最大速度和/或平均速度、特别是恒定速度，和/或预先设定的加速度、特别是最小加速度、最大加速度和/或平均加速度、特别是恒定加速度。因此，在一种实施方式中，曲线参数可以是多维的，并且特别是以已知的方式包括针对加速和减速阶段(在一种实施方式中，它们是对称的)、特别是加速和减速斜坡的加速度，和/或梯形曲线的恒定行驶速度，其中，该恒定行驶速度可能会达不到。相应地，速度曲线可以包括、特别可以是初始加速阶段、最终减速阶段和/或恒定行驶阶段，特别是梯形或三角形曲线。这在机器人技术中是非常普遍的，因此在一种实施方式中，可以有利地简单地使用现有的控制(算法)。在一种实施方式中，基于机器人的运动学模型和/或动力学模型和/或在离散的曲线点上、特别是在加速度变化的点上，预测对预先设定边界的超过。在一种实施方式中，借助机器人的运动学模型，可以针对在工作空间中所定义的工作轨迹和速度曲线的某些点，确定相应的轴速度和轴加速度，并由此检测对相应边界的超过。因此，通过本专利技术意义下的运动学模型，使工作空间中的特定于机器人的参照物的轴坐标和/或其时间导数与姿势和/或其时间导数相互变换。在一种实施方式中，借助于机器人的动力学模型，可以针对在工作空间中所定义的工作轨迹和速度曲线的某些点，确定相应的轴力，特别是电机力矩和/或传动力矩，并由此检测对相应边界的超过。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使机器人(1)基于针对预先设定的工作轨迹所规划的速度曲线驶过(S100)所述工作轨迹的方法，其中，利用预先设定的曲线参数($ACC

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171208 DE 102017011334.31.一种用于使机器人(1)基于针对预先设定的工作轨迹所规划的速度曲线驶过(S100)所述工作轨迹的方法，其中，利用预先设定的曲线参数($ACC1，$VEL1)规划(S10)所述速度曲线，并且，如果在利用所述预先设定的曲线参数所规划的速度曲线中预测到对速度、力或加速度的预先设定的边界的超过，则在所述驶过之前修改(S85，S95)所述速度曲线。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了修改所述速度曲线，根据所预测的对所述预先设定的边界的超过，特别是与所预测的对所述预先设定的边界的超过成比例地，修改利用所述预先设定的曲线参数所规划的速度曲线。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了修改所述速度曲线，利用修改过的曲线参数，特别是利用根据所预测的对所述预先设定的边界的超过而修改过的曲线参数，特别是以与利用所述预先设定的曲线参数所规划的速度曲线一样的方式，重新规划所述速度曲线。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在减弱由预先设定的固定的基本运动和/或静态载荷所引起的和/或不是由驶过预先设定的工作轨迹所引起的那一部分速度、力或加速度的情况下，对所预测的超过进行预测。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述工作轨迹通过特定于机器人的参照物在机器人的工作空间中的至少一个姿势来预先设定。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述速度曲线包括特定于机器人的参照物在机器人的工作空间中的平移速度的曲线和/或至少一个旋转速度的曲线。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预先设定的边界包括机器人的至少一个轴的速度、...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·布尔卡特，曼弗雷德·许滕霍弗，R·施赖特米勒，京特·韦德曼，
申请(专利权)人：库卡德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE