[發明專利]機器人引導通過編程期間控制工業機器人的方法和工業機器人

有效

• 申請號: 201780076374.3
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN110612181B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: A·亨里克森;A·亞蘭達·穆諾茲;E·瓦爾蒂埃南;J·布羅姆;M·拉爾普
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G05B19/423
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝

本發明涉及一種工業機器人(1)，其包括操縱器(3)和被配置為控制操縱器的運動的機器人控制器(2)。機器人控制器被配置為在機器人的引導通過編程期間將機器人位置或機器人取向(TCP)與在空間中限定的至少一個虛擬位置(12)或虛擬取向進行比較，并且當機器人位置或機器人取向與至少一個虛擬位置或虛擬取向之間的差異小于偏差值(L)時，關于至少一個虛擬位置(12)或虛擬取向而主動地控制機器人的運動。

技術領域

本發明涉及一種用于在機器人的引導通過(lead-through)編程期間控制工業機器人的方法、以及一種工業機器人。

背景技術

工業機器人包括機械結構(也稱為操縱器)和控制操縱器的運動的機器人控制器。操縱器具有圍繞多個關節相對于彼此可移動的多個臂部分。臂部分中的至少一個適于支撐工具。大多數機器人能夠使工具圍繞三個正交軸旋轉，并且由此將工具與機器人周圍的任何期望軸對準。

存在幾種用于對工業機器人進行編程以執行任務的方法。用于對機器人編程的傳統方法是使用高級編程語言編寫腳本。這產生了最大的靈活性，但需要先前的專業知識和經驗。例如，機器人的編程可以通過在記錄機器人的運動的同時沿著期望的操作路徑移動機器人來向機器人教導執行任務所需要的運動來完成。操作路徑包括一系列目標點，這些目標點限定機器人在運行時應當遵循的操作路徑。在教導期間，機器人沿著操作路徑被引導通過各個目標點，并且機器人在目標點的位置和取向被存儲在機器人的存儲器中。可以通過很多方法來教導目標點。被稱為導向或引導通過編程的方法，使得用戶能夠將機器人的手臂物理地引導到特定點并且使用圖形用戶界面記錄運動。在引導通過編程期間，用戶用他的手通過工具手動移動機器人手臂。該方法使非編程人員可以控制機器人和對機器人編程。但是，它仍然缺乏傳統機器人編程的很多功能。

在引導通過編程期間，期望使機器人能夠在一個或多個方向上順從以使得用戶能夠用手將機器人移動到期望位置。

WO2010/088959公開了一種通過引導對工業機器人編程的方法。在編程開始之前，機器人控制器切換到浮動控制模式。在機器人控制器處于浮動控制模式的同時，通過引導對機器人進行編程。當機器人處于浮動控制模式時，操縱器的剛度在一個或多個笛卡爾方向和取向上減小。通過將機器人切換到浮動控制模式，操縱器變得順從并且易于用手移動。剛度降低，使得操縱器變得順從，但沒有彈性。當機器人處于浮動控制模式時，用戶很容易通過推或拉機器人來將機器人移動到期望位置，并且當用戶停止移動時，操縱器將保持在期望位置，因為在浮動控制模式下沒有彈性。

在引導通過編程期間，通常被動地控制機器人控制器。當被動地控制機器人時，操縱器的剛度在所有笛卡爾方向和取向上減小，并且由此操縱器變為完全順從。完全順從表示操縱器在所有可能的方向和取向上都是順從的，這使得用戶能夠在任何方向和取向上自由地引導機器人手臂。此外，當用戶在被動引導期間停止機器人手臂的移動時，操縱器將保持在期望位置。這是通過控制機器人補償作用在機器人手臂上的重力來實現的。被動控制的機器人，使得用戶能夠輕松快速地在引導通過編程期間對大型掃描運動進行編程。當用戶需要機器人進行大型掃描運動時，他牢牢抓住機器人手臂并且將手臂自由地引導到期望位置。在引導通過編程期間的機器人的被動控制的缺點在于，難以對更精確的運動進行編程，諸如線性運動。

該問題可以通過在引導通過編程期間主動地控制機器人的運動來解決。例如，可以限制機器人的運動，使得操縱器僅在一個方向上移動。

US2015/0081098公開了一種用于具有力傳感器的機器人的主動引導通過編程的方法。傳感器檢測操作者施加到機器人手臂的導向力。使用力控制來控制機器人的運動，使得在機器人手臂的位置和取向的手動引導的調節期間，由于操作者對機器人手臂的移動，與機器人手臂相關聯的預先指定的參考點僅在所選擇的方向上移動。該方法適用于對線性運動編程。

在對工業機器人編程時，用戶要求機器人既快速又精確。這些標準在使用編碼命令的機器人的傳統編程期間可以容易地滿足，因為用戶可以鍵入精確位置和所確定的速度。但是，當使用引導通過編程時，很難可以既快速又精確。