控制操纵器的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于控制至少一个操纵器、特别是机器人的方法，在该方法中，通过使相应的指令在状态机(ZM)中经历活跃状态(-A)来处理多条指令(P、B、F)，其中，至少一个指令在状态机中经历在其活跃状态之前的先行状态(-E)和/或在其活跃状态之后的后续状态(-P)；和/或同时处理多个指令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制至少一个操纵器、特别是机器人的方法和装置，其中，指令在状态机中经历活跃状态(aktiver Zustand)。
技术介绍
用于操纵器、特别是用于诸如工业机器人这样的机器人的控制器可以设计为或实现为状态机或状态自动机(英语“state machines”)。在此，特别是通过控制器所控制的一个或多个操纵器的动作、通过状态机的状态以及在这些状态和动作之间的转换或过渡来确定在这些状态中控制器的行为。例如，商业软件“Stateflow”能够在现有工业标准的 MatLab-Simulink中建立和模拟控制状态机。传统的控制状态机以确定的顺序经历各个状态，在这些状态中分别执行指令。在此，只有当实现了稳定的精确停止(Genauhalt)时，才会触及到后续指令(Folgekommando)，这例如使得在位置调节步骤和力调整步骤之间的超循环 (tiberschleifen)困难。迄今为止在实践当中还发现有以下缺点通过稳定的精确停止的命令链接 (Kommandoverknupfung)会导致周期时间损失。另一方面,为了起振(einschwingen)，即产生可用的输出值，滤波器、监视器等需要定期地进行一定的预运行。此外，由于以硬性实现为基础的确定性使得连接外部过程或对控制器的修改困难。专利文献EP 1398680B1提出了一种有限状态机，其以确定的顺序经历多个状态， 以在机器人控制器中预先给出平滑的设定路径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，改善操纵器的控制器，特别是至少部分地克服一个或多个以上所述的缺点。本专利技术的目的通过一种用于控制至少一个操纵器、特别是机器人的方法得以实现。在本专利技术的方法中，通过使相应的指令在状态机中经历活跃状态来处理多条指令，其中，至少一个指令在状态机中经历在其活跃状态之前的先行状态和/或在其活跃状态之后的后续状态；和/或同时处理多个指令。本专利技术还提出了一种装置和一种计算机程序或计算机程序产品，特别是一种数据载体或存储介质，用以执行本专利技术的方法。根据本专利技术，对一个或多个操纵器、特别是(工业)机器人进行控制，其中，分别使多条指令在状态机中经历活跃状态。为了使描述更加紧凑，也将调整(Regelung)(即通过直接和/或间接反馈采集到的实际值(Ist-Gr0Ben )来确定控制参数)概括地称为控制。在此，指令通常可以包括特别是用于一个或多个操纵器的一个或多个运动命令和 /或动作命令。例如，指令可以包括驶入或保持设定姿势、驶入设定路径、施加设定力和/ 或例如打开或关闭夹钳这样的工具动作。为了使描述更加紧凑，在此也将反平行的力偶，即转矩，概括地称为力。指令还可以包括一个或多个用于一个或多个工艺设备的指令，例如胶枪或焊枪，特别是当其控制器集成在操纵器的控制器中时。根据本专利技术的第一个方面，一个或多个指令经历位于其活跃状态之前的先行状态 (Vorlaufzustand)和/或位于其活跃状态之后的后续状态(Nachlaufzustand)。指令的先行状态或起振状态(Einsctwingzustand)特别是通过相应的接口从传感器接收数据，在该状态中，优选已将执行该指令所需的控制组件至少部分地绑定在控制器的控制流和/或数据流中，这有利地使得滤波器、观察器、参数识别器等能够通过这些数据事先至少部分地与当前的、实际的情况同步，从而当指令转入活跃状态时、即被执行时 (在此，在活跃状态下命令被发送到执行器(Aktuator)，如操纵器驱动装置、调节器等等， 而在先行状态下则优选不向执行器发送命令)提供相应的功能。因此，在其活跃状态下通过指令控制的控制组件或控制功能可以在其先行状态中就已经与其它活跃的指令并行地起振或同步。在此，控制组件可以包括硬件组件和/或软件组件，例如，计算装置、微控制器、存储器、数据连接、输入/输出装置、传感器、执行器，尤其是驱动器、程序、程序模块等等，以实现一个或多个控制功能，如传感器值的采集和转换、确定参数、确定和输出调整变量或控制变量，等等。指令的后续状态或维护状态使得能够有利地有序地过渡到其他的活跃的指令，因为这样就可以在处理完指令后始终保持完全确定的状态，在指令的后续状态或维护状态中，在在活跃状态下处理完指令后优选以预先确定的方式控制一个或多个操纵器，特别是在处理完指令后保持一个或多个操纵器的状态。因此，后续状态可以与其前面的活跃状态相等，尤其是还可以在后续状态中向执行器发送命令。在此，在一种优选的实施方式中，可以在活跃状态和后续状态之间修改指令，特别是再参数化。因此，例如包含操纵器的设定姿势的指令能够在活跃状态中以严格的、即精确的位置调节驶入设定姿势，并随后例如通过减少积分分量antegral-Anteil) 或降低PID调节器的调节系数、即对控制功能的再参量化来保持该设定姿势，直至另一指令接管控制。根据本专利技术的第二方面(优选与本专利技术的第一方面一起实现)，对多个指令同时、 优选基本并行地和/或彼此独立地进行处理。特别是，可以在另一指令仍活跃时，就已使一个或多个指令处于先行状态，以同步滤波器、观察器、参数识别器等。然后，该指令可以在处理完后转入后续状态，并在此使一个或多个操纵器保持在有序的状态中，直到另一指令接管控制。同样，也可以将这两个方面彼此独立地实现。因此，例如状态自动机转变到后续状态可以确保始终存在明确定义的状态，即便是例如在两个基于传感器的指令之间触发了程序停止或紧急停车。另一方面，也可以通过在两个活跃状态之间相应的转换或过渡来同步多个同时处理的指令。但是优选将第一和第二方面相结合。因此，本专利技术的基本思想在于，使控制指令分别经历指令状态机，其中，在在其中执行指令的活跃状态前置先行状态及后置后续状态，并可以使多个控制指令同时经历不同的状态。根据一种优选实施方式，指令在状态机中经历更前置于其先行状态之前的预处理状态。与先行状态不同的是，在此优选尚不与数据流集成，以更新控制功能，例如滤波器、观察器、参数识别器，等等。更确切地说，在预处理状态中可以提供例如用于处理指令的资源并预先给定接口，特别是协商或协调接口。优选在预处理状态中通过指令告知例如内插器、力调节器、跟踪器之类的控制功能和/或控制组件，并在必要时相应地对其参数化。例如，可以在指令的用于位置调节地驶入设定轨迹的预处理状态中告知内插器并调整位置调节器。优选这样的预处理状态不是时间关键的，并因此优选在控制时钟之外经历预处理状态。替代地或附加地，指令可以在状态机中经历再后置于其后续状态之后的完成状态。指令一旦变换到活跃状态，可以通过控制组件或控制功能来接管控制。当由第一指令在活跃状态或后续状态中控制的控制组件或控制功能都被另一指令接管时，例如驱动调节器现在由另一指令控制，则该第一指令过渡到完成状态。在该完成状态中，该第一指令可以在控制器内被删除，或者转入等待状态、预处理状态或先行状态，以重新使用。对于以上所述的预处理状态、先行状态、活跃状态、后续状态和完成状态附加地或替代地，可以在状态机中为指令设置一个或多个其他状态。例如，通过紧急停车或其他安全装置触发的行动可以使指令转入安全状态。在安全状态下，例如可以在紧急停车之后对以轨迹精确的停止或力调节器的行为进行控制。不同于传统的控制状态机，这样的特定于指令的安全状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于控制至少一个操纵器、特别是机器人的方法，在该方法中，通过使相应的指令在状态机（ＺＭ）中经历活跃状态（－Ａ）来处理多条指令（Ｐ、Ｂ、Ｆ），其中，至少一个指令在状态机中经历在其活跃状态之前的先行状态（－Ｅ）和／或在其活跃状态之后的后续状态（－Ｐ）；和／或同时处理多个指令。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·芬克迈尔，
申请(专利权)人：库卡实验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：DE