CN104461472A - 末端执行器要经过的轨迹的设定方法 - Google Patents

Abstract

末端执行器要经过的轨迹的设定方法。本发明涉及一种从用户(9)处接收多个局部坐标系(K1至K4)的编程装置(1)。每个局部坐标系(K1至K4)都直接或通过至少一个其他局部坐标系(K1至K4)参考运动控制的机器的全局机器坐标系(K)。编程装置从分别与局部坐标系中的一个相关的用户(9)处接收多个末端执行器(5)要靠近的位置(A1至A4)和/或多个末端执行器(5)要绕过的障碍物(8)。根据从用户(9)处接收到的要靠近的位置(A1至A4)和从用户(9)处接收到的障碍物(8)，编程装置在全局机器坐标系(K)中测定末端执行器(5)要经过的轨迹(7)。编程装置将末端执行器(5)要经过的轨迹(7)作为第一文件(10)存储起来，从而其能在以后的时间点重新被调用。

Description

末端执行器要经过的轨迹的设定方法

技术领域

本发明涉及一种末端执行器要经过的轨迹的设定方法。

此外，本发明还涉及一种计算机程序模块，该程序包括机器码，该机器码可以由编程装置直接处理，其中对机器码进行的处理通过编程装置引起，编程装置执行这种设定方法。

背景技术

在对位置控制的运动进行编程时，对程序员来说必须给出这种可能性，即对末端执行器要经过的轨迹的插值点进行适配。程序员也必须具备这种可能性，即添加新的插值点或删除插值点。在现有技术条件下常常在CAD辅助程序模块中实现预设。

为了按顺序地预设插值点，要在CAD程序模块中执行一个用于编程的、运动控制的机器的模型。由于模型相对现实情况的不精确性和简化，在个别情况下可能需要，程序员必须对插值点重新调整或引入新的插值点。

由文献WO 84/04980A1已知了一种末端执行器要经过的轨迹的设定方法，在该方法中，编程装置从用户处接收多个局部坐标系。每个局部坐标系都直接或通过至少一个其他局部坐标系参考运动控制的机器的全局机器坐标系。编程装置从用户处接收分别与局部坐标系中的一个相关的多个末端执行器要靠近的位置。根据从用户处接收到的要靠近的位置，所述编程装置在全局机器坐标系内测定末端执行器要经过的轨迹。

发明内容

本发明的目的在于，给出这样一种可行性，即通过该可行性可以以简单的方式实现位置控制的运动的程序化。

该目的由一种具有权利要求1所述特征的设定方法实现。根据本发明所述的设定方法的优选的设计方案为从属权利要求2至13所述的内容。

依据本发明得到一种末端执行器要经过的轨迹的设定方法，

-其中，编程装置从用户处接收多个局部坐标系，

-其中，每个局部坐标系都直接或通过至少一个其他局部坐标系参考运动控制的机器的全局机器坐标系，

-其中，编程装置从用户处分别接收与局部坐标系中的一个相关的多个末端执行器要靠近的位置和多个末端执行器要绕过的障碍物，

-其中，根据从用户处接收到的要靠近的位置和从用户处接收到的要绕过的障碍物，所述编程装置在全局机器坐标系内测定末端执行器要经过的轨迹，

-其中，编程装置将末端执行器要经过的轨迹作为第一文件存储起来，因此在以后的时间点可以重新调用该第一文件。

优选地编程装置在第二文件中存储了所述局部坐标系对所述全局机器坐标系的参考关系和在与相应的局部坐标系相关的情况下，相对于相应的局部坐标系所接收的、末端执行器要靠近的位置和末端执行器要绕过的障碍物。由此随时都可以实现，重新生成用户所设置的原始编程配置。

第二文件可以是与第一文件不同的文件或是与第一文件相同的文件。采用两种方式中的哪种，取决于具体情况。后面以此为出发点，即涉及彼此不相同的文件。但这并不是必须的。

由于存储了第二文件，尤其可以实现的是，编程装置从用户处接收对第二文件的调用指令，由此调用第二文件且提供给用户用于进行处理，并且，参考相应的局部坐标系，接收与相应的局部坐标系相关地接收的、末端执行器要靠近的位置和末端执行器要绕过的障碍物的变化。尤其是所述变化包括对末端执行器要靠近的位置和/或末端执行器要绕过的障碍物进行删除和/或添加。

在本发明的一个优选设计方案中，编程装置从用户处接收对相应局部坐标系的选择，通过显示装置示出所选局部坐标系的平面的二维显示并且将从用户接收的、末端执行器要靠近的位置和末端执行器要绕过的障碍物投影地显现在所示的平面内。通过该设计方案对于用户来说可以对由其给出的输入特别简单地并直观地进行追踪。

原则上可以通过任意的方式和方法实现对末端执行器要靠近的位置和末端执行器要绕过的障碍物的预设。而尤其简单并直观的是，编程装置接收位于所示平面内的用于接收末端执行器要靠近的位置和末端执行器要绕过的障碍物的标记。然而如果编程装置必须从所显示平面中接收末端执行器要靠近的位置和末端执行器要绕过的障碍物的偏移，则可以优选地通过数字输入来实现。

在一个特别优选的设计方案中编程装置从用户处除了接收末端执行器要靠近的位置外，还接收相应的允许公差。通过这种方式使得精确地测定末端执行器要经过的轨迹变得简单。

原则上编程装置所接收的、末端执行器要靠近的位置构成了末端执行器要经过的轨迹的插值点。在这种情况下编程装置优选地通过在插值点之间的插值测定在机器坐标系下的要经过的轨迹。

优选地编程装置按下述方式测定末端执行器要经过的轨迹，即它满足预定的优化标准。可以根据需要来确定该优化标准。优化标准例如可以是，在考虑运动控制的机器的位置控制的轴的驱动限制的情况下，时间优化地或能量优化地经过末端执行器要经过的轨迹。

在某些情况下所述局部坐标系构成序列。在这种情况下，当从当前所选的局部坐标系出发的编程装置根据对所有坐标系来说相同的翻页指令从局部坐标系序列中选出之前和/或之后的局部坐标系，则它可以导致特别有效率的并且轻松的编程环境。

在另一个优选的设计方案中，根据所测定的轨迹编程装置测定对于运动控制的机器的位置控制的轴来说的位置额定值序列，借助该位置额定值序列使末端执行器沿着要经过的轨迹运动。编程装置优选地直接测定可以由运动控制的机器的控制装置执行的控制程序模块。

此外，所述目的由一种具有权利要求14所述特征的计算机程序模块实现。根据对机器码进行处理本发明通过编程装置来引起，编程装置执行根据本发明所述的设定方法。特别的，可以将该计算机程序模块以机器可读的形式存储在数据载体内。

附图说明

结合下述的实施实例说明，这些实施实例被结合附图进一步阐述，对本发明的上述特性、特征和优点及如何实现它们的方式和方法，进行更清晰和易懂地阐述。在此，示意性地示出：

图1示出编程环境，

图2示出在透视图中的末端执行器要经过的轨迹的简单实例，

图3示出流程图，

图4示出流程图，

图5示出显示图，

图6示出与局部坐标系相关联的平面及

图7示出流程图。

具体实施方式

依据图1编程装置1经由计算机程序模块2进行程序化。举例来说可以通过数据载体3-在图1中纯示例性的将数据载体3示意为USB-记忆棒-将计算机程序模块2输入给编程装置1。该计算机程序模块2包括机器码4，该机器码可以由编程装置1直接处理。通过编程装置1对机器码4进行处理导致，编程装置1执行一种后面将于结合其他附图进行详细阐述的设定方法。

根据图2的纯示例性图示，运动控制的机器的末端执行器5-例如抓取装置-应当借助多个位置控制的驱动器6沿着末端执行器5要经过的轨迹7从起始位置A1向终点位置A4运动。这里应当绕过一个障碍物8。

为使编程装置1可以以简单的方式预设要经过的轨迹7，用户9(见图1)为编程装置1预设多个局部坐标系K1至K4。依据图3，编程装置1在步骤S1中接收局部坐标系K1至K4。在图2中局部坐标系K1至K4分别由平面E1至E4示出。通常局部坐标系K1至K4为直角笛卡尔坐标系。在这种情况下所示的各个平面E1至E4优选地包含相应的局部坐标系K1至K4的原点及相应的局部坐标系K1至K4的两个轴。在这种情况下相应的局部坐标系K1至K4的第三轴线垂直于相应的平面E1至E4。

在预设相应的局部坐标系K1至K4的范畴内，编程装置1从用户9处接收参考关系。可以直接参考运动控制的机器的全局机器坐标系K。在这种情况下是直接参考全局机器坐标系K。可替代地，可参考由用户9已经预设的局部坐标系K1至K4。在这种情况下是间接地参考全局机器坐标系K，也就是说通过至少一个其他的、已经预设的局部坐标系K1至K4。这些局部坐标系K1至K4同样参考全局机器坐标系K。可替代地，这些参考可以为直接或间接的。也可以对全局机器坐标系K进行多级的、递归参考。

此外，以其中一个局部坐标系K1至K4为参考，用户9为编程装置1分别预设多个末端执行器5要靠近的位置A1至A4。例如用户9在平面E1中预设起始位置A1并在平面E3中预设终点位置A4。如果需要，用户9可以附加地预设中间位置A2，A3，末端执行器5在从起始位置A1驶向末位置A4时需靠近这些中间位置。例如用户9可以在平面E1中给出第一个中间位置A2并在平面E2中给出第二个中间位置A3。此外用户9为编程装置1预设障碍物8的位置。编程装置1在步骤S2中接收用户9的相应的预设。

根据从用户9处所接收的位置A1至A4及障碍物8，在步骤S3内，编程装置1在全局机器坐标系K中测定末端执行器5要经过的轨迹7。要经过的轨迹7，即相应的在全局机器坐标系K中的坐标序列，在步骤S4中编程装置1将其存入第一文件10。由于存储了第一文件10，随时都可以在随后的时间点重新调用该第一文件10。例如-见图2-它被转输给机器控制装置11，通过该机器控制装置，在其位置控制的驱动器6的控制下而对该第一文件进行处理。

另外甚至可以实现，根据所测定的轨迹7，编程装置1测定对于运动控制的机器的位置控制的轴6来说的位置额定值p序列。该测定实现了，即根据位置额定值p序列该末端执行器5沿着要经过的轨迹7运动。根据图2中所示，可以将该位置额定值p序列存储在第一文件10内或存储在另一个、未在图中示意出的文件中。

根据上面所述并结合图3所进行的说明，首先实现对局部坐标系K1至K4进行预设并接着才对要靠近的位置A1至A4和要绕过的障碍物8进行预设。然而一种混合式方法也是可行的，即通过该方法根据每个已定义的并优选地已参考的局部坐标系K1至K4可以随时对要靠近的位置A1至A4和要绕过的障碍物8进行预设。

根据图4所示，为了给位置A1至A4和障碍物8进行预设，编程装置1优选地首先在步骤S11中接收对相应的局部坐标系K1至K4的选择。在步骤S12中编程装置1则通过显示装置12(见图1)描述了平面的二维显示，尤其是所选局部坐标系K1至K4的相应的平面E1至E4。图5示意了-纯示例性地-平面E1。在所示平面E1至E4中，编程装置1在步骤S13中将从用户9接收的位置A1至A4和障碍物8显现出来。只要位置A1至A4和障碍物8不是所示平面E1至E4本身的组成部分，编程装置1便可以接收在所示平面E1至E4内的投影。优选地，在显现的范畴内，只有这些位置A1至A4可以显示出来，即那些由用户9以所示平面E1至E4的局部坐标系K1至K4为参考所预设的位置。根据图5所示，如果例如所示为平面E1，则只显现出起始位置A1、中间位置A2和障碍物8，因为仅有这些是以平面E1的局部坐标系K1为参考所预设的。

在-有可能重复执行的-步骤S14中编程装置1则根据步骤S2可能的实施接收相应的局部坐标系K1至K4的位置A1至A4和障碍物8。这里，尤其是根据图5所示，可以实现，为了接收位置A1至A4和障碍物8，编程装置1在步骤S14的范畴内，在所示平面E1中接收直接标记M，例如游标的定位连同确认指令的预设。只要预设的位置A1至A4或预设的障碍物8不直接位于所示平面E1，则编程装置1从用户9处另外接收一个相应的偏移OFF。根据图5，通过在输入区13内预设相应的数字输入实现了对偏移OFF的预设。

此外优选地，用户9能够在除了相应的要靠近的位置A1至A4外还给编程装置1-甚至优选地分别对每个单独的要靠近的位置A1至A4-预设相应的允许的公差δP。举例来说，根据图5所示，用户9可以在另外的输入区14执行相应的数字输入。根据图5所述的允许的公差δP也显现在所示平面E1至E4内。

由用户9预设的、由编程装置1所接收的位置A1至A4形成了要经过的轨迹7的插值点。因此根据图3所示，编程装置1通过网络点A1至A4之间的插值测定要经过的轨迹7。轨迹7，如图3所描述的，是在机器坐标系中测定的。

显而易见，在考虑预设的要靠近的位置A1至A4和预设的要绕过的障碍物8的情况下，实现通过编程装置1测定要经过的轨迹7。此外编程装置1按如下方式测定要经过的轨迹7，即它满足优化标准OK。作为替代地可以将优化标准OK固定的输入给编程装置1或由用户9输入给编程装置1。例如下述情况下可以存在优化标准OK，即在考虑运动控制的机器的位置控制的轴6的驱动限制的情况下，时间优化地或能量优化地经过要经过的轨迹7。这种方法对专业人员来说是众所周知的。位置控制的轴6的驱动限制可以例如是最大可允许的正和负速度、最大可允许的正和负加速度及最大可允许的正和负摇晃。行程限制也可以在考虑之内。

局部坐标系K1至K4-其是强制的、是例如由于其定义顺序、是例如由于用户9的任意测定-可以构成一个序列。例如根据图6所示-关于与局域坐标系K1至K4相关联的平面E1至E4-可以存在顺序E1-E2-E3-E4。无论局部坐标系K1至K4是否形成一个序列，它始终可以由用户9直接选择。然而如果局部坐标系K1至K4形成一个序列，除了根据翻页的形式而进行非直接选择外还可以实现对局部坐标系K1至K4的选择。在这种情况下用户9-见图6-可以预设用于向前翻页的翻页指令UP或可替代地预设用于向后翻页的翻页指令DOWN。当用户9预设了用于向前翻页的翻页指令UP，编程装置1，以在预设翻页指令UP的时间点所选的局部坐标系K1至K4为出发点，选择紧随其后的局部坐标系K1至K4。当用户9预设了用于向后翻页的翻页指令DOWN，编程装置1，以在预设翻页指令DOWN的时间点所选的局部坐标系K1至K4为出发点，选择紧随其后的局部坐标系K1至K4。

依据图7-另见图1-优选地编程装置1在步骤S21中在第二文件15中存储了

-包括了其参考关系的局部坐标系K1至K4(并且因此作为结果，对全局机器坐标系K的参考关系)及

-在参照相应的局部坐标系K1至K4的情况下，与相应的局部坐标系K1至K4相关地接收到的位置A1至A4和障碍物8。

在可能的情况下，可以基于适当的存储指令实现存储。然而与之相独立地，基于第二文件15的存储可以实现，用户9为编程装置1预设调用指令C，编程装置1在步骤S22中接收该调用指令。由于调用指令C，编程装置1在步骤S23调用第二文件15并且在通常的方法中它递交给用户9来处理。特别地，用户9给出下述可能性，即在-有可能重复执行的-步骤S24中将变化预设给编程装置1。该变化可以是关于相应的局部坐标系K1至K4的，已定义的要靠近的位置A1至A4的变化或已定义的障碍物8的变化。作为替代地可以是现有局部坐标系K1至K4的参考关系的变化。另作为替代地可以在现有局部坐标系K1至K4中对要靠近的位置A1至A4和障碍物8进行删除或添加。另作为替代地可以定义新的局部坐标系并且直接或间接地对全局机器坐标系K进行参考并且以新的局部坐标系为参考预设要靠近的位置和要绕过的障碍物。显而易见地，在这种情况下也可以在步骤S25和S26中实现对相应修改过的第一文件10和相应修改过的第二文件15的存储。

因此，总结来说本发明涉及下述事实：

编程装置1从用户9处接收多个局部坐标系K1至K4。每个局部坐标系K1至K4都直接或通过至少一个其他局部坐标系K1至K4参考运动控制的机器的全局机器坐标系K。编程装置1从用户9处分别接收以局部坐标系K1至K4为参考系的多个末端执行器5要靠近的位置A1至A4和多个末端执行器5要绕过的障碍物8。根据从用户9处接收到的要靠近的位置A1至A4和从用户9处接收到的要绕过的障碍物8，编程装置1在全局机器坐标系K内测定末端执行器5要经过的轨迹7。编程装置1将末端执行器5要经过的轨迹7作为第一文件10存储起来，因此在以后的时间点可以重新调用该文件。

本发明具有很多优点。尤其是可以以简单、灵活并可靠的方式实现，将相关信息(要靠近的位置A1至A4和要绕过的障碍物8)预设给编程装置1以及，如果需要，对这些信息进行调整。

虽然通过优选实施实例对本发明进行了进一步详述与说明，但本发明并不局限于所公开的实例并且在不超出本发明的保护范围的前提下，可以由专业人员推演出其它方案。

Claims (15)

1.一种对末端执行器(5)要经过的轨迹(7)的设定方法，

其中编程装置(1)从用户(9)处接收多个局部坐标系(K1至K4)，

其中每个局部坐标系(K1至K4)都直接或通过至少一个其他局部坐标系(K1至K4)参考运动控制的机器的全局机器坐标系(K)，

-其中所述编程装置(1)从所述用户(9)处接收分别与所述局部坐标系(K1至K4)中的一个相关的多个所述末端执行器(5)要靠近的位置(A1至A4)和/或多个所述末端执行器(5)要绕过的障碍物(8)，

-其中所述编程装置(1)根据从所述用户(9)处接收到的要靠近的所述位置(A1至A4)和从所述用户(9)处接收到的要绕过的所述障碍物(8)在所述全局机器坐标系(K)中测定所述末端执行器(5)要经过的所述轨迹(7)，

-其中所述编程装置(1)将所述末端执行器(5)要经过的所述轨迹(7)作为第一文件(10)存储起来，从而能够在以后的时间点重新调用所述第一文件。

2.根据权利要求1所述的设定方法，其特征在于，所述编程装置(1)在第二文件(15)中存储所述局部坐标系(K1至K4)与所述全局机器坐标系(K)的参考关系和在与相应的所述局部坐标系(K1至K4)相关的情况下，相对于相应的所述局部坐标系(K1至K4)所接收的、所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)和所述末端执行器(5)要绕过的所述障碍物(8)。

3.根据权利要求2所述的设定方法，其特征在于，所述编程装置(1)从所述用户(9)处接收对所述第二文件(15)的调用指令(C)，由此调用所述第二文件(15)并且提供给所述用户(9)用于进行处理，并且参考相应的所述局部坐标系(K1至K4)，接收与相应的所述局部坐标系(K1至K4)相关地接收的、所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)和所述末端执行器(5)要绕过的所述障碍物(8)的变化。

4.根据权利要求3所述的设定方法，其特征在于，所述变化包括对所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)和/或所述末端执行器(5)要绕过的所述障碍物(8)进行删除和/或添加。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设定方法，其特征在于，所述编程装置(1)从所述用户(9)处接收相应的所述局部坐标系(K1至K4)的选择，所述编程装置(1)通过显示装置(11)示出所选的所述局部坐标系(K1至K4)的平面(E1至E4)的二维显示并且将从所述用户(9)接收的、所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)和所述末端执行器(5)要绕过的所述障碍物(8)投影地显现在所显示的平面(E1至E4)内。

6.根据权利要求5所述的设定方法，其特征在于，为了接收所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)和所述末端执行器(5)要绕过的所述障碍物(8)，所述编程装置(1)接收在所示的所述平面(E1至E4)内的直接标记(M)。

7.根据权利要求5或6所述的设定方法，其特征在于，为了接收所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)和所述末端执行器(5)要绕过的所述障碍物(8)的偏移(OFF)，所述编程装置(1)从所示的所述平面(E1至E4)中接收数字输入。

8.根据权利要求5，6或7所述的设定方法，其特征在于，所述编程装置(1)从所述用户(9)处除了接收所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)外还接收相应的允许公差(δP)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设定方法，其特征在于，由所述编程装置(1)所接收的、所述末端执行器(5)要靠近的所述位置(A1至A4)构成了所述末端执行器(5)要经过的所述轨迹(7)的插值点并且所述编程装置(1)在所述全局机器坐标系(K)中通过所述插值点(A1至A4)之间的插值测定要经过的所述轨迹(7)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设定方法，其特征在于，所述编程装置(1)测定所述末端执行器(5)要经过的所述轨迹(7)，使得所述轨迹满足预定的优化标准(OK)。

11.根据权利要求10所述的设定方法，其特征在于，所述优化标准(OK)为，在考虑运动控制的所述机器的位置调节的轴(6)的驱动限制的情况下，时间优化地或能量优化地经过所述末端执行器(5)要经过的所述轨迹(7)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设定方法，其特征在于，所述局部坐标系(K1至K4)构成序列并且所述编程装置(1)从当前所选的所述局部坐标系(K1至K4)出发，根据对所有所述局部坐标系(K1至K4)来说相同的翻页指令(UP，DOWN)从所述局部坐标系(K1至K4)的所述序列中选出之前和/或之后的所述局部坐标系(K1至K4)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的设定方法，其特征在于，所述编程装置(1)根据所测定的所述轨迹(7)对于运动控制的所述机器的位置控制的所述轴(6)测定位置额定值(p)的序列，借助所述位置额定值的所述序列使所述末端执行器(5)沿着要经过的所述轨迹(7)运动。

14.一种计算机程序模块，所述计算机程序模块包括机器码(4)，所述机器码能由所述编程装置(1)直接处理，其中对所述机器码(4)的所述处理是通过所述编程装置(1)引起的，所述编程装置(1)执行根据前述权利要求中任一项所述的设定方法。

15.根据权利要求14所述的计算机程序模块，其特征在于，所述计算机程序模块以机器可读的形式存储在数据载体(3)内。