[发明专利]工业机器人和调节机器人程序的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于调节包括控制工业机器人在工作对象的多个目标点处进行工作的程序指令的程序的方法。本发明还涉及工业机器人，该工业机器人包括具有适应于夹住工作对象的两个臂的工具、操控器和控制器，该两个臂中的至少一个臂被设置成相对于另一个臂沿打开和闭合方向是可移动的，该操控器适应于握住工具或工作对象，该控制器控制操控器的运动和工具臂的运动，并且被配置成在正常控制模式与顺应控制模式之间切换，在顺应控制模式下操控器在至少一个方向上具有减小的刚度。

本发明对于编程使用用于夹住工作对象(诸如点焊和抓夹)的工具的机器人应用是有用的。

本发明还涉及按照本发明的用于编程焊接应用的方法的使用。

背景技术

在工业机器人正常运行期间，机器人在所有的方向和取向上是刚性的。操作这样的机器人的问题在于，它不具有吸收从外面施加的强大的力的能力，例如，在机器人被用于在接收从外部机器施加的力的操作中工作的情形下。为了克服这个问题，给许多机器人提供将机器人切换到顺应控制模式的可能性。在顺应控制模式下，位置环路和速度环路的增益被大大地减小，使得操控器的刚度减小。这允许机器人当在运转期间遇到阻力时像机械弹簧那样有效地执行，由此使得机器人能够偏离所编程的路径，因此成功应付夹具和工具的公差。

US5,994,864公开了包括机器人控制器的工业机器人，该机器人控制器执行操作且同时在位置控制与顺应控制之间切换。当机器人被切换到位置控制时，位置环路和速度环路的增益被设置为大的数值，以使得操控器是刚性的。当机器人控制器被设置为顺应控制时，依照设置的灵活性的程度，位置增益和速度增益被减小。当机器人控制器被切换到顺应控制时，操控器当与障碍物相撞时将像弹簧那样起作用，这意味着，在操控器由于撞击被移动后，它将力求移回到它原先的位置。

也存在顺应控制的变体，其中操控器是顺应的，但它不像弹簧那样起作用。通过这种功能，有可能使得具有它的工具的机器人在笛卡尔空间中沿任意方向“浮动”。例如，当机器人由于与另一个移动的物体碰撞而被移动时，操控器将待在它的新的位置，将不力求移回到它原先的位置。不同的制造商对于顺应控制模式具有不同的名称，诸如，软浮动、软移动、软伺服、软吸收器和伺服浮动。典型的用法是看管压铸或注模机器，其中机器人在零件被排出时被机器推出，使得机器人能够跟随机器，因此减少循环时间。更多的示例是放置/拾取在工具中的工件，把模压的或铸造的零件放置在夹具中，和在周围的机器上进行工具交换。切换到顺应控制是在机器人程序中作出的。

工业机器人是在许多不同的工业应用中使用的高度灵活的设备。机器人程序包括一系列程序指令，其中每个指令告诉机器人控制器做什么和如何做。机器人被编程成跟随包括多个目标点的路径。机器人程序包括目标点的位置。机器人的编程是费时的过程，在编程和教导过程期间使用机器人的传统的方法占用生产设备，从而延迟生产启动。为了节省时间和加速生产启动，非常希望离线地编程机器人。当完成离线编程时，程序可以被传送到真实的机器人。

然而，不能直接使用由离线编程系统准备好的机器人程序在真实的机器人单元中操控机器人，因为在离线环境下机器人与工作对象之间的位置关系可能偏离在真实机器人单元中的机器人与对象之间的位置关系。因此，在使用程序之前，必须调节离线编程的目标点的位置。当今，目标点的调节是通过按照机器人程序中的指令移动操控器到下一个编程的目标点和然后手动地以点动方式控制操控器以使得工具接触到目标点处的工作对象而完成的。存储操控器和工具的位置，根据所存储的操控器和工具的位置，调节用于移动在目标点处的操控器和工具的程序指令。对于工作对象的每个目标点，重复这个过程。对目标点的位置的调节的缺陷是它是费时的。

发明内容

本发明的目的是加速目标点的位置的调节。

按照本发明的一方面，这个目的是通过如在权利要求1中限定的方法达到的。

方法包括按照程序指令移动操控器和工具，直至达到要被调节的一个目标点为止，把控制器切换到顺应控制模式以使得操控器在工具的所述打开的和闭合的方向上具有减小的刚度，沿闭合方向移动工具臂，直至工作对象在工具臂之间被夹住为止，由此移动操控器到相对于工作对象的正确的位置，以及存储操控器的轴的位置和工具的位置，并根据它调节用于在目标点处操控器和工具的运动的程序指令。

当机器人处在顺应模式时，当工具被闭合以及工作对象被夹在工具臂之间时，操控器被自动移动到相对于工作对象的正确的位置。有可能对于每个目标点自动执行方法中的所有步骤。这个方法是自动的，由此用于执行程序调节的时间被大大地减小。