[发明专利]用于规划和/或控制机器人应用的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于系统参数和/或过程参数对机器人应用进行规划和/或控制的方法和装置。 

背景技术

目前，对一个或多个机器人的工作过程部分是基于过程模型和/或机器人模型离线地进行规划，并在运行中基于诸如调节器系数和经校正的模型参数的系统参数对其进行控制。迄今为止，对这样的系统参数和过程参数是分开管理的，例如，一部分在路径规划系统中，一部分在全系统控制器中，还有一部分是在各个机器人控制器中。这使得对机器人应用的规划和/或控制变得困难，特别是使对其的优化和对现有机器人的替换和去除以及添加诸如其它机器人工具、其它机器人等新的应用组件变得困难。 

专利文献WO 0025185 A1提出一种分层的知识库，用以将工件样本与过程样本、也就是所谓的模板相关联。专利文献DE 10206903 A1提出一种树结构的制造执行系统(英语：“Manufacturing Execution System”，MES)，在该系统中，将传感器对象、执行器对象和SPS对象彼此相关联。但是采用图结构管理机器人应用的系统参数和过程参数并非源于该面向对象的解决方案。 

发明内容

本发明的目的在于：改善基于系统参数和/或过程参数对机器人应用的规划和/或控制。 

本发明的目的通过一种基于系统参数和/或过程参数对机器人应用进行规划和/或控制的方法得以实现。本发明还提出了一种基于系统参数和/或过程参数对机器人应用进行规划和/或控制的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，用以执行本发明所提出的方法。 

根据本发明的方法或装置用以在系统参数和/或过程参数的基础上，对机器人应用进行规划和/或控制。 

在此，在本发明意义下的机器人应用特别是包括一个或多个机器人、优选是工业机器人的组成和/工作过程。对机器人应用的规划相应地可以特别包括：一方面是对至少一个机器人、机器人操作的工具和/或机器人控制装置的选择、确定大小、配置和/或参数化；另一方面是过程规划、特别是轨迹规划并优选对其进行优化。对机器人应用的控制可以相应地特别是包括对一个或多个机器人以及其他诸如机器人操作的工具、传输装置等应用组件的工作流程、特别是运动流程的控制。在此，为了更紧凑地显示，也将调整(Regelung)、也就是在反馈传感器值的情况下向执行器的调整参数的输出称为本发明意义下的控制。 

对于应用基于所存储的系统参数和/或过程参数来规划或控制。这些参数特别是可以包括应用组件的、尤其是机器人或机器人组件的运动学模型或动态模型的模型参数，例如质量(n)、重心位置(n)、惯性力矩(e)、刚度(en)、衰减(en)、摩擦系数(en)、几何尺寸(n)(如轴位置(n)和一个或多个轴距)、传动比(en)、控制参数(例如调节器系数)和/或诸如工件参数、接触刚度(en)、材料粘度(en)等环境参数和过程参数。例如，可以基于动态模型的参数对因弹性变形或温度引起的变形而引起的机器人TCP的位置和/或方向的偏离进行补偿。 

根据本发明，对这样的参数、优选对所有在规划或控制时考虑的应用的参数，利用图结构(Graphenstruktur)、优选利用中央图结构进行管理，特别是进行存储。 

在此，在本发明的意义下，图结构特别是包括一个或多个节点，这些节点被分别赋予一个或多个参数，并且在这些节点之间存在单射、满射和双射关系，这些关系在图论中也称为线或边。图结构可以设计为有方向或没有方向的、有多条边或没有多条边以及多重图或超图，并优选具有树结构，在树结构中每个节点都恰好对应一个前辈 

优选在中央图结构中对参数进行管理，这使得可以对参数值进行更有效地存储和访问，以例如在(再)校准、参数识别或优化时对这些参数值赋值。此外，还可以保证应用的参数的一致性。 

特别是可以针对各个具体应用或应用组件来个性化地调整参数值。因此，可以例如在更换组件后进行绝对校准的机器人当中，对所更换组件的参数有目的地进行识别和/或更新。 

还可以针对应用或应用组件来个性化地调整图结构。因此，例如可以针对应用的机器人的运动学、驱动技术和/或传感技术来调整图结构。 

然后，可以借助图结构由这些参数连续地、例如动态地建立诸如机器人模型或过程模型这样的应用或应用组件的模型。这可以确保始终利用当前的参数值进行规划或调整。