机器人调节制造技术

一种根据本发明专利技术的用于调节机器人(1)的方法，基于机器人的姿势和固定于机器人的参照物的至少一个笛卡尔自由度的所设定的力和位置权重，调节(S20)至少一个用于调节机器人的关节的关节调节器(31‑36)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人调节
本专利技术涉及用于调节机器人的方法和系统，以及用于执行该方法的计算机程序产品。
技术介绍
机器人通常应该是以固定于机器人的参照物来接近设定的笛卡尔(目标)位置，或者是在机器人的笛卡尔自由度或工作空间中对其周围环境施加(目标)力。为此，机器人通常具有关节调节器。该关节调节器在纯位置调节中是基于设定的笛卡尔目标位置来下达命令，在纯力调节中则是基于设定的笛卡尔目标力来下达命令。在本专利技术中，为了更紧凑地表示，也以本领域常用的方式概括地将反平行力偶或转矩称为力，将方向称为位置，从而使得在工作空间中所设定的(目标)转矩或(目标)方向也能够通过力或位置调节来转换。根据企业内部实践，关节调节器针对纯位置调节的设置相比于纯力调节有所不同，优选是(更)硬的，因此纯位置调节能够(更)精确地接近(目标)位置。相反，根据企业内部实践，关节调节器针对纯力调节的设置相比于纯位置调节相应地(更)柔和，因此纯力调节对干扰力的反应(更)灵敏。在某些机器人应用中，应该设定或实现(目标)位置或(目标)力。例如，针对机器人辅助磨削，适宜的是设定垂直于磨削表面的力和在其他笛卡尔自由度、特别是横向于力方向的平移自由度中的位置。对此，根据企业内部实践已知的是混合力-位置调节，在这种调节中，借助于设定的互补选择矩阵，根据力调节分量和位置调节分量来确定关节调节器的相应输入变量。在此，被固定设置的关节调节器不能(应用程序)最佳地转换这种输入变量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善对机器人的调节。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8和9请求保护用于执行在此所述方法的一种系统或一种计算机程序产品。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，(分别)基于或根据机器人的姿势和固定于机器人的参照物的一个或多个笛卡尔自由度的设定的力和位置权重，调节或设置或改变一个或多个关节调节器，特别是一个或多个单一关节调节器(Einzelgelenkregler)，所述关节调节器(分别)调节机器人的至少一个、在一种实施方式中为正好一个关节或者轴或(为此)命令机器人的关节驱动器，或者为此目的而设置、特别是设计或使用。在一种实施方式中，特别是与被设置用于纯位置调节或纯力调节的关节调节器相比，通过考虑固定于机器人的参照物的一个或多个笛卡尔自由度的姿势和设定的力和位置权重，可以改善机器人的调节表现。在一种实施方式中，机器人具有至少三个、特别是至少六个、在一种实施方式中为至少七个、关节或(运动)轴，在一种实施方式中为转动关节。本专利技术由于其多样性而对这种机器人是特别有利的。一个或多个所述关节调节器可以相应地包括一个或多个特别是级联的关节位置调节器，关节速度调节器，关节力调节器、特别是关节力矩调节器，(驱动)电流调节器和/或(驱动)电压调节器(级)，特别是比例调节器、积分调节器和/或微分调节器(级)，特别可以是这样的调节器。固定于机器人的参照物可以特别是包括末端执行器侧的和/或接触点，特别是工具参照点或工具坐标系(工具中心点，TCP)，特别可以是这样的点或这样的坐标系。笛卡尔自由度可以特别是包括(固定于机器人的参照物)在机器人的(笛卡尔)工作空间中的平移自由度和/或旋转自由度，特别可以是这样的自由度。在一种实施方式中，机器人的姿势由其关节的位置来确定。在一种实施方式中，在机器人的运行、特别是运动期间，基于机器人的当前的和/或预测的姿势和设定的力和位置权重，在一种实施方式中为在线地或即时地(on-the-fly)，对一个或多个关节调节器进行调节，在一种实施方式中是以内插时钟的方式进行调节。由此可以(进一步)改善机器人的调节性能。在一种实施方式中，关节控制器基于或根据设定的笛卡尔目标力和设定的笛卡尔目标位置，特别是基于或利用(借助于)混合力-位置调节，来(分别)命令机器人的至少一个、在一种实施方式中为正好一个关节驱动器，在一种实施方式中为电的关节驱动器，该电关节驱动器在一种实施方式中具有电动机和/或传动机构，特别是如下地或者按照这样的标准进行：即，实现该目标力或目标位置或者减小与该目标力或目标位置的偏差，或者关节控制器为此目的而设计或使用。正如在引言中所述，在本专利技术中也将笛卡尔目标方向概括性地称为目标位置，并将目标转矩概括性地称为目标力。相应地，在一种实施方式中，目标位置和/或目标力具有六个维度，它们可以特别是所谓的扭转(Wrench)或扭曲(Twist)。如果狭义地用f表示力，t表示转矩，则它们可以因此组合成本专利技术意义下的力F，特别是以F＝[fT,tT]T的形式。类似的还有位置和方向。在一种实施方式中，混合力-位置调节是借助于选择矩阵，根据目标力与所采集的、特别是动态模型辅助确定的或关于固定于机器人的参照物传感技术地采集到的实际力之间的偏差，来确定力调节分量；借助于选择矩阵，在一种实施方式中为互补的选择矩阵，根据目标位置与所采集的、特别是动态模型辅助确定的实际位置之间的偏差，来确定位置调节分量，将两个调节分量相加并作为输入变量输送到一个或多个关节调节器。由此可以(进一步)改善机器人的调节性能。在一种实施方式中，力和位置权重取决于：在相应的笛卡尔自由度中力调节应该有多强，或者在该自由度中所施加的力应为何值，或者在该自由度中由机器人施加的力或从外部作用到机器人上的力有多重要；以及在该自由度中位置调节应该有多强，或者在该自由度中精确的定位有多重要，或者关于此施加什么值，特别是相互之间的关系，它可以特别是对此进行说明或量化。相应地，在一种实施方式中，该力和位置权重包括一力权重和一位置权重。在一种实施方式中，力和位置权重是、特别是被提前设定或者说在机器人的运行、运动之前设定。附加地或替代地，在一种实施方式中，力和位置权重是、特别是被基于机器人应用来设定。因此在一种实施方式中，可以根据应用，在不同的笛卡尔自由度中使待调节的力或者待调节的位置获得更大的权重或者说被首选。因此，在开头示例性提到的机器人辅助磨削中，可以在垂直于磨削表面的平移方向上使力获得更大的权重或者说被首选，并在其它的笛卡尔自由度中、特别是在横向于力方向的平移自由度中使位置获得更大的权重或者说被首选。附加地或替代地，在一种实施方式中，力和位置权重是、特别是被操作者来设定，在一种实施方式中是由操作者来选择或调节，优选是在设定的调节范围内，该调节范围可以例如在0与1之间等等，特别是通过或基于相应的用户输入来设定。附加地或替代地，在一种实施方式中，力和位置权重是、特别是被借助于至少一个选择矩阵来设定，在一种实施方式中是借助于用于力权重的选择矩阵和用于位置权重的选择矩阵来设定，在一种扩展方案中，用于力权重的选择矩阵和用于位置权重的选择矩阵不是(必须)互补的。由此可以分别、特别是以两个或更多个上述特征组合的方式，(进一步)改善机器人的调节性能，特别是(更)特定地和/或(更)简单地协调机器人的调节性能。...

【技术保护点】
1.一种用于调节机器人(1)的方法，其中，基于所述机器人的姿势和固定于机器人的参照物的至少一个笛卡尔自由度的所设定的力和位置权重，调节(S20)至少一个用于调节所述机器人的关节的关节调节器(31-36)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180823 DE 102018214257.21.一种用于调节机器人(1)的方法，其中，基于所述机器人的姿势和固定于机器人的参照物的至少一个笛卡尔自由度的所设定的力和位置权重，调节(S20)至少一个用于调节所述机器人的关节的关节调节器(31-36)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机器人运行期间，基于所述机器人的当前的和/或预测的姿势和所设定的力和位置权重，调节所述关节调节器。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述关节调节器基于所设定的笛卡尔目标力和所设定的笛卡尔目标位置，特别是基于混合的力-位置调节，对所述机器人的关节驱动器下达命令。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于机器人应用，由操作者和/或借助于至少一个选择矩阵，提前设定所述力和位置权重。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于至少一个笛卡尔自由度的所设定的力和位置权重将所述关节调节器调节为，使得所述关节调节器在该自由度中在位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·赛德迈耶，
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