工业机器人的系统和混合位置力控制方法技术方案

本控制工业机器人的方法包括以下步骤：在计算模块中计算(S204)轴控制器模块的控制关节力设定点，在关节转换器中根据关节位置计算(S206)关节转换矩阵，向轴控制器模块提供(S210)施加在执行器上的多维外力，在轴控制器模块中计算(S212)关节力矢量，在轴控制器模块中考虑到关节力矢量和关节力设定点而计算(S214)电流环路控制设定点，在轴控制器模块中根据电流环路控制设定点计算(S216)电力单元的控制设定点。的控制设定点。的控制设定点。

【技术实现步骤摘要】
工业机器人的系统和混合位置力控制方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人，更具体地涉及用于控制可手动引导的工业机器人的系统和方法。

技术介绍

[0002]工业机器人，诸如机器人手臂，越来越多地用于直接的操作员协作应用中，其中操作员可以直接对机器人进行操作。例如，手术应用或某些工业制造方法等就是这种情况。
[0003]例如，操作员可以通过操纵和移动机器人手臂的一部分来直接作用于机器人。这种运动由机器人上的传感器检测到。取决于这种反馈，机器人控制系统相应地修改发送到机器人电机的设定点，以例如将机器人手臂带到或保持在操作员选择的位置，或者跟随由操作员对机器人进行的手动移动。
[0004]通常，机器人“手动”引导的性能可以通过不同的标准来衡量，诸如机器人可以被移动的难易程度(透明度)，在操作员的作用下没有弹性(刚性)和稳定性，这在机器人到达由编程或用户施加的极限位置时进行评估。
[0005]目前可用和已知的机器人控制解决方案都不能达到满足这三个标准的结果，这三个标准通常难以协调。
[0006]实际上，在实际应用中，刚性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于工业机器人(2)的控制方法，机器人包括：多轴机器人手臂(4)，包括至少两个电动致动器(M1、M2、M3、M4、M5、M6)，每个电动致动器适于使机器人手臂的一个部件相对于机器人手臂的另一个部件围绕或沿着移动轴而移动，每个电动致动器都与被配置用于测量相应致动器的关节位置(q
r
)的传感器(C1、C2、C3、C4、C5、C6)相关联，执行器(6)，置于机器人手臂的端部，机器人控制系统(8)，包括：中央单元(5)和单个辅助单元(7)，中央单元和辅助单元(7)通过数据总线(18)进行通信，轴控制器模块(12)，被配置用于根据关节力设定点(τ)计算电力单元(15)的控制设定点并且由所述单个辅助单元(7)实现，电力单元(15)将合适的电流传送至致动器(M1、M2、M3、M4、M5、M6)；以及计算模块(10)，被配置用于为轴控制器模块(12)确定关节力设定点(τ)，计算模块(10)连接到轴控制器模块(12)，数据采集接口(14)，被配置用于接收由与致动器(M1、M2、M3、M4、M5、M6)相关联的传感器(C1、C2、C3、C4、C5、C6)测量的致动器的位置(q
r
)并且将位置(q
r
)发送至计算模块(10)和轴控制器模块(12)，多轴力传感器(20)，适于测量施加在机器人手臂上的多维外力(F
s
)并且置于机器人手臂(4)的端部和执行器(6)之间，以及适于将多维外力(F
s
)发送到轴控制器模块(12)，其中，所述控制方法包括以下步骤：在计算模块(10)中计算(S204)用于控制轴控制器模块的关节力设定点(τ)，以及在由中央单元(5)实现的关节转换器(47)中根据关节位置(q
r
)计算(S206)关节转换矩阵(T
f
)，关节转换矩阵(T
f
)被发送到辅助单元(7)，向轴控制器模块(12)提供(S210)施加在执行器(6)上的多维外力(F
s
)，在轴控制器模块(12)中通过使用关节转换矩阵(T
f
)根据施加在执行器(6)上的外力(F
s
)计算(S212)关节力矢量(τ
s
)，在轴控制器模块(12)中考虑到关节力矢量(τ
s
)和关节力设定点(τ)而计算(S214)电流环路控制设定点(τ
cmd
)，在轴控制器模块(12)中根据电流环路控制设定点(τ
cmd
)计算(S216)电力单元(15)的控制设定点。2.根据权利要求1所述的控制方法，其中在轴控制器模块(12)中使用关节转换矩阵(T
f
)和根据施加在执行器(6)上的外力(F
s
)计算(S212)关节力矢量(τ
s
)之前的步骤包括：在重力补偿器(43)中根据关节位置(q
r
)计算(S208)执行器的重量(F
g
)，其中关节力矢量(τ
s
)是在轴控制器模块(12)中通过从多维外力(F
s
)中减去执行器的重量(F
g
)从而忽略执行器的重量并且通过将转换矩阵(T
f
)应用到结果以将所述结果在关节域中转换而计算(S212)的。3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，中央单元(5)实现重力补偿器(43)，重力补偿器(43)计算执行器的重量(F
g
)并将执行器的重量(F
g
)发送到辅助单元(7)以考虑施加在执行器(6)上的多维外力(F
s
)。4.根据权利要求1至3中的一项所述的控制方法，其中，数据采集接口(14)、多轴力传感器(20)和辅助单元(7)经由数据总线(18)进行通信，所述数据总线(18)被以如下方式配置：数据帧(30)沿着连接数据采集接口(14)、多轴力传感器(20)和辅助单元(7)的通信环
路而在数据总线(18)上单向行进，数据采集接口(14)和多轴力传感器(20)以任意顺序置于辅助单元(7)之前，数据采集接口(14)在帧通过期间能将致动器的关节位置(q
r
)添加到数据帧(30)，多轴力传感器在帧通过期间将施加在机器人手臂(4)上的外力(F
s
)添加到数据帧，辅助单元(7)在帧通过期间读取数据帧(30)中的致动器的关节位置(q
r
)和施加在机器人手臂(4)上的多维外力(F
s
)。5.根据权利要求1至4中的一项所述的控制方法，其中在计算(S204)用于控制轴控制器模块的关节力设定点(τ)之前的步骤包括：根据目标轨迹计算(S2040)定义了关节力和速度的时间相关的复合设定点(u)，以及计算(S2042)描述了机器人手臂的期望行为的行为矩阵(Y)，行为矩阵(Y)定义了所计算的复合设定点(u)应当应用的方向，则计算(S204)用于控制轴控制器模块的关节力设定点(τ)包括计算在关节位置处的均匀内部状态(q
mv
)的时间导数关节力设定点(τ)的计算根据以下项来执行：先前计算的所述复合设定点(u)、先前计算的所述行为矩阵(Y)、所测量的关节位置(q
r

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：史陶比尔法万举公司，
类型：发明
国别省市：