控制机器人工具的方法技术

一种控制机器人系统的方法包括以下步骤：提供由机器人系统的可移动机构支撑的工具；提供由保持器支撑的工件；产生该工件的图像；从该图像提取数据，该数据与工件的特征有关；使用从图像提取的数据沿着工件产生连续三维路径；和沿着该路径移动该工具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种用于对机器人编程以遵循所期路径的方法。更具体地，本专利技术涉及一种使用视觉信息来控制机器人系统沿着所期路径移动工具以完成编程过程的方法。
技术介绍
工业机器人越来越多地被用于更加广泛的各种应用。在大多数实例中，有必要向机器人“教导，，机器人必须沿其移动以完成所期操作的路径。例如，在焊接应用中，机器人必须被编程以移动到多个接连的定向中，所述定向将有效地沿着工件上的接缝移动焊炬。向机器人编程或者教导所期路径传统上已手动执行。操作员与机器人控制器交互并且手动使机器人移动到必要的定向中以将工具安置到沿着所期路径的必要位置中。每一个位置然后均被编程到机器人控制器中，机器人控制器稍后重复所编程的路径。该过程通常是耗时的、困难的并且经常准确的不足以在机器人操作结束时给出令人满意的结果。此外，传统的实践包括如下缺陷在教导操作期间使操作员处于机器人工作空间内，这引入了在机器人和操作员之间不希望的碰撞的可能性。已提出了包括用于控制机器人操作的机器人视觉系统的若干系统。然而，无任何所述系统已使用了视觉系统来教导或者编程机器人以遵循程序路径。例如，美国专利号 4，616，121 ；4, 965，499 ；和5，572，103中的每一个均包括与工业机器人相关联的视觉系统， 在机器人操作期间该视觉系统提供用于对预编程路径作出校正的视觉信息。已提出了这种系统以适应在实际所期路径和机器人正遵循的预编程路径之间的偏差。然而，在这些系统中的每一个系统中，有必要以传统方式对机器人预编程。现有技术的缺点在于，对于所处理的每一个部分，用户都必须明确地教导程序。还能够使用接缝跟踪来对机器人系统编程。美国专利4，812，614描述了一种用于焊接机器人的机器视觉接缝跟踪方法和设备。该设备能够自动地探测在实际焊接接缝和教导路径之间的偏差，其中为了校正焊接路径，该设备包括图像形成装置和图像处理器。通过该图像形成装置，来自公共光源的光在被会聚和透射之后，能够被投射到工件上以越过焊接接缝形成光线。沿着焊接接缝的方向置放的固态摄像机能够探测焊接接缝的图像，该图像进而被传输到图像处理器。该图像处理器优选地是包括软件的微型计算机，该软件用于处理分别由对接接头、角接接头、搭接接头和V形槽接头形成的图像从而计算偏差，包括越过焊接接缝的位置误差以及在实际焊接接缝和教导路径之间存在的、在焊炬和工件之间的距离变化(所谓的焊炬高度)。焊接机器人的控制器能够将焊接路径的误差信号转换成对应的数据，利用所述数据，焊接机器人的坐标能够得到校正以与实际焊接接缝相对准。然而，接缝跟踪需要教导路径或者教导程序，其中整条连续教导路径响应于探测到的从教导路径的偏差而偏移。作为现有技术的另一示例，还能够使得机器人沿着由在描述部件的CAD数据中可用的点构成的路径(即CAD-to-Path)移动。在CAD-to-Path编程中，使用以视觉刺激的形式提供的实时信息调节机器人路径。然而，CAD-to-Path的缺点包括l)CAD-to-Path算法耗费太多的时间来执行；2)生产成本过高；3)它并不允许基于不准确的部件安置来更改机器人位置；和4)它并不允许追踪手动绘制的参考点或者线。存在对简化和改进当前的机器人路径教导方法的需要。例如，希望的是消除在路径训练过程期间操作员处于机器人工作包络面(envelope)内的需要。另外，希望的是通过减少所需的时间量来改进在教导机器人路径中的效率。
技术实现思路
与本专利技术相符合且相一致，惊人地发现了一种使用关于工件的在视觉上获取的信息来。通过提供一种用于完全根据从输入图像提取的信息和机器人校准数据来合成机器人程序的手段，本专利技术解决了上述需要，同时避免了现有技术的缺点和缺陷。本专利技术提供了控制机器人系统的方法。一种方法包括以下步骤a.提供由机器人系统的可移动机构支撑的工具；b.提供由保持器支撑的工件；c.产生该工件的图像；d.从该图像提取数据，该数据与工件的特征有关；e.使用从图像提取的数据沿着工件产生连续三维路径；和f.沿着该路径移动该工具。另一种方法包括以下步骤a.提供由机器人系统的可移动机构支撑的工具；b.提供由保持器支撑的工件；c.相对于该保持器校准该可移动机构；d.产生该工件的图像；e.从该图像提取数据，该数据代表该工件的特征；f.使用从该图像提取的数据和来自可移动机构校准的数据向沿着工件特征的多个点中的每一个点分配节点；g.沿着节点产生连续三维路径；和h.沿着该路径移动该工具。又一种方法包括以下步骤a.提供工具；b.提供工件；c.将引导线应用于该工件；d.提取与工件的特征有关的数据；e.定位该工件；f.使用所提取的数据沿着该工件产生该工具的理想路径；g.沿着该理想路径的至少一部分移动该工具；和h.调节该工具的位置以遵循引导线。附图说明根据按照附图考虑时的优选实施例的以下详细说明，对于本领域技术人员而言， 本专利技术的以上以及其它优点将变得显而易见，在附图中图1是根据本专利技术的一个实施例的机器人系统的示意表示；并且图2是根据本专利技术的一个实施例的、用于控制图1的机器人系统的方法的示意流程图3是根据图2的方法置于工件上的机器人路径的示意表示； 图4是根据图2的方法置于工件上的机器人路径的示意表示，示出了在跟踪机器人路径的一部分的工件上的焊接路径；图5是根据本专利技术的另一个实施例的、用于控制图1的机器人系统的方法的示意流程图；以及图6是在工件上的各种路径的示意图。 具体实施例方式以下详细说明和附图描述并且示意了本专利技术的各种实施例。说明和附图用于使得本领域技术人员能够实现并且使用本专利技术，而非旨在以任何方式限制本专利技术的范围。关于所公开的方法，所提出的步骤本质上是示例性的，因此，步骤的次序不是必要的或者关键的。图1示意了包括具有机器人基部14和在基部14上支撑的可移动臂16的机器人 12的机器人系统10。臂16的一端支撑用于执行所期操作的工具18。例如，工具18可以是焊炬、等离子体切割工具、材料移除/去毛刺工具、和用于施加密封剂或者涂料的涂覆工具 /涂覆器中的任何一种。要理解，能够使用任何机器人工具。控制器20适于控制机器人臂16的移动从而在工件22上执行所期操作。工件22 由在机器人工作包络面内的传统工件保持器24支撑。作为非限制示例，该保持器包括平桌。然而，能够使用任何保持器或者支撑器件。视觉系统26被置放成捕捉至少工件22的图像。在所示的实施例中，视觉系统 26包括在机器人臂16上支撑并且能够随之移动的三维激光视觉传感器28 (例如由FANUC Robotics America公司制造的iRVision 传感器)。然而，视觉系统26可以包括能够观察工件26并且收集代表摄像机观察所见东西的图像的数据的二维数字摄像机(未示出)。各种传感器和摄像机是商业可用的，并且本领域技术人员将能够选择一种以满足具体情况的需要。作 为非限制示例，视觉传感器28产生二维图像。然而，要理解，视觉传感器28能够适于或者被定向为产生工件22的三维表示。如图所示，视觉传感器28与控制器20通信从而能够如下所述的那样处理由视觉传感器28获得的图像信息。在某些实施例中，控制器20包括处理器30和存储系统或者器件32。处理器30适于基于指令集34分析由摄像机28捕捉的图像或者从视觉本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种控制机器人系统的方法，所述方法包括以下步骤：ａ．　提供由所述机器人系统的可移动机构支撑的工具；ｂ．　提供由保持器支撑的工件；ｃ．　产生所述工件的图像；ｄ．　从所述图像提取数据，所述数据与所述工件的特征有关；ｅ．　使用从所述图像提取的数据沿着所述工件产生连续三维路径；和ｆ．　沿着所述路径移动所述工具。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K克劳斯，BE科尔德伦，E罗尼，S普雷恩，MM夏普，C丁斯摩尔，
申请(专利权)人：K克劳斯，BE科尔德伦，E罗尼，S普雷恩，MM夏普，C丁斯摩尔，
类型：发明
国别省市：US