[发明专利]机器人引导通过编程期间控制工业机器人的方法和工业机器人

说明书

本发明涉及一种工业机器人(1)，其包括操纵器(3)和被配置为控制操纵器的运动的机器人控制器(2)。机器人控制器被配置为在机器人的引导通过编程期间将机器人位置或机器人取向(TCP)与在空间中限定的至少一个虚拟位置(12)或虚拟取向进行比较，并且当机器人位置或机器人取向与至少一个虚拟位置或虚拟取向之间的差异小于偏差值(L)时，关于至少一个虚拟位置(12)或虚拟取向而主动地控制机器人的运动。

技术领域

本发明涉及一种用于在机器人的引导通过(lead-through)编程期间控制工业机器人的方法、以及一种工业机器人。

背景技术

工业机器人包括机械结构(也称为操纵器)和控制操纵器的运动的机器人控制器。操纵器具有围绕多个关节相对于彼此可移动的多个臂部分。臂部分中的至少一个适于支撑工具。大多数机器人能够使工具围绕三个正交轴旋转，并且由此将工具与机器人周围的任何期望轴对准。

存在几种用于对工业机器人进行编程以执行任务的方法。用于对机器人编程的传统方法是使用高级编程语言编写脚本。这产生了最大的灵活性，但需要先前的专业知识和经验。例如，机器人的编程可以通过在记录机器人的运动的同时沿着期望的操作路径移动机器人来向机器人教导执行任务所需要的运动来完成。操作路径包括一系列目标点，这些目标点限定机器人在运行时应当遵循的操作路径。在教导期间，机器人沿着操作路径被引导通过各个目标点，并且机器人在目标点的位置和取向被存储在机器人的存储器中。可以通过很多方法来教导目标点。被称为导向或引导通过编程的方法，使得用户能够将机器人的手臂物理地引导到特定点并且使用图形用户界面记录运动。在引导通过编程期间，用户用他的手通过工具手动移动机器人手臂。该方法使非编程人员可以控制机器人和对机器人编程。但是，它仍然缺乏传统机器人编程的很多功能。

在引导通过编程期间，期望使机器人能够在一个或多个方向上顺从以使得用户能够用手将机器人移动到期望位置。

WO2010/088959公开了一种通过引导对工业机器人编程的方法。在编程开始之前，机器人控制器切换到浮动控制模式。在机器人控制器处于浮动控制模式的同时，通过引导对机器人进行编程。当机器人处于浮动控制模式时，操纵器的刚度在一个或多个笛卡尔方向和取向上减小。通过将机器人切换到浮动控制模式，操纵器变得顺从并且易于用手移动。刚度降低，使得操纵器变得顺从，但没有弹性。当机器人处于浮动控制模式时，用户很容易通过推或拉机器人来将机器人移动到期望位置，并且当用户停止移动时，操纵器将保持在期望位置，因为在浮动控制模式下没有弹性。

在引导通过编程期间，通常被动地控制机器人控制器。当被动地控制机器人时，操纵器的刚度在所有笛卡尔方向和取向上减小，并且由此操纵器变为完全顺从。完全顺从表示操纵器在所有可能的方向和取向上都是顺从的，这使得用户能够在任何方向和取向上自由地引导机器人手臂。此外，当用户在被动引导期间停止机器人手臂的移动时，操纵器将保持在期望位置。这是通过控制机器人补偿作用在机器人手臂上的重力来实现的。被动控制的机器人，使得用户能够轻松快速地在引导通过编程期间对大型扫描运动进行编程。当用户需要机器人进行大型扫描运动时，他牢牢抓住机器人手臂并且将手臂自由地引导到期望位置。在引导通过编程期间的机器人的被动控制的缺点在于，难以对更精确的运动进行编程，诸如线性运动。

该问题可以通过在引导通过编程期间主动地控制机器人的运动来解决。例如，可以限制机器人的运动，使得操纵器仅在一个方向上移动。

US2015/0081098公开了一种用于具有力传感器的机器人的主动引导通过编程的方法。传感器检测操作者施加到机器人手臂的导向力。使用力控制来控制机器人的运动，使得在机器人手臂的位置和取向的手动引导的调节期间，由于操作者对机器人手臂的移动，与机器人手臂相关联的预先指定的参考点仅在所选择的方向上移动。该方法适用于对线性运动编程。

在对工业机器人编程时，用户要求机器人既快速又精确。这些标准在使用编码命令的机器人的传统编程期间可以容易地满足，因为用户可以键入精确位置和所确定的速度。但是，当使用引导通过编程时，很难可以既快速又精确。