DE102013225890A1

DE102013225890A1 - Method for controlling a manipulator

Info

Publication number: DE102013225890A1
Application number: DE102013225890.9A
Authority: DE
Inventors: Gunter Burchardt; Julien Rausch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Manipulators (2) entlang eines Bahnverlaufs (BV), wobei der Bahnverlauf (BV) einen ersten Teilabschnitt (BV1, BV3) und einen zweiten Teilabschnitt (BV2) aufweist, wobei der erste Teilabschnitt (BV1) in einer ersten Satzbetriebsart und der zweite Teilabschnitt (BV2) in einer zyklischen Betriebsart abgefahren wird, wobei ein modifizierter Bahnverlauf (BV') mit einem Überschleifabschnitt (UA1, UA2) zwischen den Teilabschnitten (BV1, BV2, BV3) erzeugt wird. Eine entsprechende Steuereinheit (4) und ein Computerprogramm sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The invention relates to a method for controlling a manipulator (2) along a path (BV), the path (BV) having a first section (BV1, BV3) and a second section (BV2), wherein the first section (BV1) in a first set mode and the second section (BV2) is traversed in a cyclic mode, wherein a modified trajectory (BV ') with a smoothing section (UA1, UA2) between the sections (BV1, BV2, BV3) is generated. A corresponding control unit (4) and a computer program are likewise provided by the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Manipulators sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for controlling a manipulator as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung behandelt grundsätzlich die Bewegungssteuerung eines Manipulators, wie z. B. eines Roboters, wie z. B. in der EP 2 255 931 A2 oder EP 1 332 841 A2 beschrieben.The invention basically deals with the motion control of a manipulator, such. B. a robot such. B. in the EP 2 255 931 A2 or EP 1 332 841 A2 described.

Es ist möglich, einen Manipulator in einer ersten Betriebsart, einer sogenannten Satzbetriebsart zu betreiben. Hierbei wird der ToolCenterPoint (TCP) des Manipulators satzweise auf Punkte im Raum verlagert, d. h. es werden vom Anwender mit jedem Satz ein neuer Zielpunkt und Bewegungsgrenzwerte vorgegeben. Der Manipulator fährt diese Zielpunkte nacheinander ab und generiert dazu zyklisch Zwischenpunkte die den Bewegungsgrenzwerten entsprechen. Ferner ist es möglich, einen Manipulator in einer zweiten Betriebsart, einer sogenannten zyklischen Betriebsart zu betreiben. Hierbei werden zyklisch vom Anwender (in jedem Bewegungstakt) Soll-Positionswerte des Manipulators im Raum vorgegeben. Ein Wechsel der Betriebsart erfordert jedoch, dass sich der Manipulator im Stillstand befindet. Das Abstoppen und das Wieder-in-Bewegung-Versetzen des Manipulators belastet jedoch den Manipulator und seinen Antrieb mechanisch, und führt aufgrund des zeitweisen Stillstands zu einer Verlängerung der Zeitdauer, die der Manipulator für das Abfahren eines vorgegebenen Bahnverlaufs bei einem Betriebsartwechsel benötigt, sowie zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs aufgrund des Abstoppens und Wieder-in-Bewegung-Versetzens des Manipulators.It is possible to operate a manipulator in a first operating mode, a so-called set mode. Here, the Manipulator's ToolCenterPoint (TCP) is relocated to points in space, d. H. The user specifies a new target point and movement limit values with each block. The manipulator drives these target points one after the other and cyclically generates intermediate points that correspond to the movement limit values. Furthermore, it is possible to operate a manipulator in a second operating mode, a so-called cyclic operating mode. In this case, the user specifies cyclically the target position values of the manipulator in space (in each movement cycle). However, a change of operating mode requires that the manipulator is at a standstill. However, the stopping and re-engagement of the manipulator mechanically stresses the manipulator and its drive, and due to the temporary standstill results in an increase in the amount of time that the manipulator requires for traversing a given trajectory in a mode change an increase in power consumption due to the stoppage and re-movement of the manipulator.

Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zu einer zeitoptimalen Steuerung eines Manipulators bei einem Betriebsartwechsel.There is therefore a need for a method for time-optimized control of a manipulator during a mode change.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Manipulators, eine Steuereinheit sowie ein Computerprogramm mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor.Against this background, the present invention proposes a method for controlling a manipulator, a control unit and a computer program having the features of the independent patent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei einem Verfahren zur Steuerung eines Manipulator entlang eines Bahnverlaufs, wobei der Bahnverlauf einen ersten Teilabschnitt und einen zweiten Teilabschnitt aufweist, wobei der erste Teilabschnitt in einer Satzbetriebsart und der zweite Teilabschnitt in einer zyklischen Betriebsart abgefahren wird, ein modifizierter Bahnverlaufs mit einem Überschleifabschnitt zwischen den Teilabschnitten erzeugt wird. Hierdurch wird erreicht, dass durch den eingefügten Überschleifabschnitt der Manipulator bei einem Betriebsartwechsel nicht vollständig abgestoppt und anschließend wieder angefahren werden muss, so dass ein vorgegebener Bahnverlauf schneller abgefahren werden kann. Ferner werden der Manipulator und sein Antrieb weniger mechanisch belastet, da das Abstoppen und das Wieder-in-Bewegung-Versetzen des Manipulators entfallen. Des Weiteren wird der Energieverbrauch des Manipulators reduziert.An essential aspect of the present invention is that in a method for controlling a manipulator along a trajectory, wherein the trajectory has a first subsection and a second subsection, wherein the first subsection is traversed in a sentence mode and the second subsection in a cyclic mode , a modified trajectory is generated with a smoothing section between the subsections. This ensures that the manipulator does not have to be stopped completely and then approached again during a mode change due to the inserted sanding section, so that a predetermined path can be traveled faster. Furthermore, the manipulator and its drive are less mechanically stressed, since the stopping and the re-in-movement displacement of the manipulator omitted. Furthermore, the power consumption of the manipulator is reduced.

Die Erfindung umfasst gleichermaßen einen Wechseln von einem eignet sich betrifft sowohl den Wechsel aus einer Satzbetriebsart in eine zyklische Betriebsart als auch umgekehrt, d. h. die Reihenfolge, in denen der erste Teilabschnitt und der zweite Teilabschnitt abgefahren werden, ist beliebig.The invention equally includes switching from one to both the change from a set mode to a cyclic mode and vice versa. H. the order in which the first subsection and the second subsection are traversed is arbitrary.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte Einlesen von Punktdatensätzen von Punkten des Bahnverlaufs, Bestimmen zumindest einer Satzvorgabe in dem ersten Teilabschnitt des Bahnverlaufs aus den Punktdatensätzen, Bestimmen zumindest einer zyklischen Punktvorgabe in dem zweiten Teilabschnitt des Bahnverlaufs aus den Punktdatensätzen, Bilden einer modifizierten Satzvorgabe und einer modifizierten zyklischen Punktvorgabe aus der Satzvorgabe und der zyklischen Punktvorgabe mit einem Überschleifabschnitt zwischen den Teilabschnitten und Bilden des modifizierten Bahnverlaufs unter Verwendung der modifizierten Satzvorgabe und der modifizierten zyklischen Punktvorgabe mit dem Überschleifabschnitt. Hierdurch wird erreicht, dass in einem Zwischenschritt eine Satzvorgabe und eine zyklische Punktvorgabe ohne Überschleifabschnitt gebildet werden, in die dann besonders einfach der Überschleifabschnitt eingefügt werden kann.According to a further embodiment, the method comprises the steps of reading in point data sets of points of the trajectory, determining at least one sentence preset in the first subsection of the trajectory from the point data sets, determining at least one cyclical point prescription in the second subsection of the trajectory from the point data sets, forming a modified sentence default and a modified cyclical point presetting from the sentence presetting and the cyclical point presetting with a smoothing section between the subsections and forming the modified trajectory using the modified sentence presetting and the modified cyclical point presetting with the smoothing section. In this way, it is achieved that, in an intermediate step, a block specification and a cyclic point specification are formed without a smoothing section, into which the smoothing section can then be inserted in a particularly simple manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden der modifizierte Bahnverlauf, z. B. mit der modifizierten Satzvorgabe und der modifizierten zyklischen Punktvorgabe, durch vektorielle Addition gebildet. Hierdurch wird erreicht, dass auf besonders einfach Weise der modifizierte Bahnverlauf gebildet wird.According to another embodiment, the modified trajectory, z. B. with the modified sentence default and the modified cyclic point specification, formed by vectorial addition. This ensures that the modified trajectory is formed in a particularly simple manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird beim Bilden des modifizierten Bahnverlaufs, z. B. mit der modifizierten Satzvorgabe und der modifizierten zyklischen Punktvorgabe, eine Sollwertangabe berücksichtigt. Hierdurch wird erreicht, dass u. a. Benutzereingaben berücksichtigt werden können. So wird z. B. ein schnelles Abfahren des vorgegebenen Bahnverlaufs erreicht.According to another embodiment, when forming the modified trajectory, e.g. B. with the modified block specification and the modified cyclic point specification, a reference value is taken into account. This ensures that u. a. User input can be considered. So z. B. achieved a quick shutdown of the given trajectory.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sollwertangabe eine Geschwindigkeitsangabe auf. Diese Geschwindigkeitsangabe kann z. B. automatisch durch Differenzierung der letzten beiden Sollwertangaben bestimmt werden. Hierdurch wird ein besonders schnelles Abfahren des vorgegebenen Bahnverlaufs bei gleichzeitig minimaler mechanischer Belastung des Manipulators erreicht. According to a further embodiment, the setpoint specification has a speed indication. This speed indication can z. B. be determined automatically by differentiating the last two setpoint specifications. As a result, a particularly fast traversing of the predetermined trajectory is achieved while minimizing mechanical stress on the manipulator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sollwertangabe eine Richtungsangabe auf. Diese Richtungsangabe kann z. B. automatisch durch Differenzierung der letzten Sollwertangaben bestimmt werden. Hierdurch wird ein besonders schnelles Abfahren des vorgegebenen Bahnverlaufs bei gleichzeitig minimaler mechanischer Belastung des Manipulators erreicht.According to a further embodiment, the setpoint specification has a direction indication. This direction can z. B. be determined automatically by differentiating the last setpoint specifications. As a result, a particularly fast traversing of the predetermined trajectory is achieved while minimizing mechanical stress on the manipulator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sollwertangabe einen Verzögerungswert und/oder einen Verzögerungsruck auf. Die Größe des Verzögerungswerts und/oder des Verzögerungsruck können von einem Anwender vorgegeben werden, oder es handelt sich um unveränderliche Werte. Hierdurch wird erreicht, dass besonders die mechanischen Belastungen des Manipulators reduziert sind.According to a further embodiment, the setpoint value has a delay value and / or a deceleration pressure. The magnitude of the delay value and / or the deceleration pressure may be specified by a user, or they may be fixed values. This ensures that especially the mechanical loads of the manipulator are reduced.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird aus dem Verzögerungswert und dem Verzögerungsruck an einem Punkt des Bahnverlaufs aus der ermittelten Geschwindigkeitsangabe und/oder der ermittelten Richtungsangabe ein Anhalteweg des Manipulators mit einem Punkt bestimmt. Hierdurch wird erreicht, dass eine modifizierte Satzvorgabe gebildet werden kann, die an dem Punkt endet. Somit ist der Punkt zugleich das Ende des Anhalteweges.According to a further embodiment, a stopping distance of the manipulator with a point is determined from the deceleration value and the deceleration pressure at a point of the trajectory from the ascertained speed indication and / or the determined direction indication. This ensures that a modified set default can be formed, which ends at the point. Thus, the point is at the same time the end of the stopping path.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Geschwindigkeitsangabe und/oder die Richtungsangabe aus der Sollwertangabe durch Differenzierung an dem Punkt ermittelt. Hierdurch wird erreicht, dass die modifizierte Satzvorgabe besonders genau bestimmt werden kann.According to a further embodiment, the speed indication and / or the direction indication is determined from the setpoint specification by differentiation at the point. This ensures that the modified sentence specification can be determined particularly accurately.

Ein weiterer Aspekt betrifft eine Steuereinheit zur Steuerung eines Bahnverlaufs eines Manipulators, die, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Sie weist insbesondere eine Einleseeinheit zum Einlesen von Punktdatensätzen von Punkten des Bahnverlaufs, eine Auswerteeinheit zum Steuern des Manipulators in einem ersten Teilabschnitt des Bahnverlaufs in einer Satzbetriebsart und in einem zweiten Teilabschnitt des Bahnverlaufs in einer zyklischen Betriebsart, und zum Erzeugen eines modifizierten Bahnverlaufs mit einem Überschleifabschnitt zwischen den Teilabschnitten basierend auf den Punktdatensätzen der Punkte, und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben des modifizierten Bahnverlaufs auf.Another aspect relates to a control unit for controlling a trajectory of a manipulator, which, in particular programmatically, is set up for carrying out a method according to the invention. It has, in particular, a read-in unit for reading in point data sets of points of the web course, an evaluation unit for controlling the manipulator in a first subsection of the web course in a batch mode and in a second subsection of the web course in a cyclic mode, and for generating a modified web course with a sanding section between the subsections based on the point data sets of the points, and an output unit for outputting the modified trajectory.

Auch eine Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn die ausführende Steuereinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Dabei kann das Computerprogramm Bestandteile aufweisen, die zum Betrieb der Steuereinheit gemäß dem Verfahren ausgebildet sind.An implementation of the method in the form of a computer program is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if the executing control unit is still used for further tasks and therefore exists anyway. Suitable data carriers for the provision of the computer program are in particular floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. a. m. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.). In this case, the computer program may have components that are designed to operate the control unit according to the method.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Bewegungsablaufvorgabe für einen Manipulator in schematischer Darstellung, 1 shows a movement procedure for a manipulator in a schematic representation,

2 zeigt eine modifizierte Bewegungsablaufvorgabe des Bewegungsablaufs in der 1, 2 shows a modified sequence of movement of the movement in the 1 .

3 zeigt eine Steuereinheit für den Manipulator in schematischer Darstellung, und 3 shows a control unit for the manipulator in a schematic representation, and

4 zeigt einen Verfahrensablauf zur Steuerung des Manipulators in schematischer Darstellung. 4 shows a procedure for controlling the manipulator in a schematic representation.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist ein ToolCenterPoint bzw. Referenzpunkt TCP an einem distalen Ende 2 eines Manipulators dargestellt, der in dem in 1 dargestellten Szenario entlang eines Bahnverlaufs BV verlagert werden soll. Bei dem Manipulator kann es sich insbesondere um einen Roboter, wie z. B. einen mehrachsigen (z. B. sechsachsigen) Roboter, handeln.In 1 is a ToolCenterPoint or reference point TCP at a distal end 2 a manipulator shown in the in 1 scenario is to be shifted along a trajectory BV. The manipulator may in particular be a robot, such. B. a multi-axis (eg., Six-axis) robot act.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Bahnverlauf BV einen ersten Abschnitt BV1, beginnend am Startpunkt SP, einen zweiten Abschnitt BV2, beginnend am Punkt P1, und einen dritten Abschnitt BV3, beginnend am Punkt P2, auf.In the present exemplary embodiment, the path BV has a first section BV1, starting at the starting point SP, a second section BV2, starting at point P1, and a third section BV3, starting at point P2.

Der Bahnverlauf BV des Referenzpunkts TCP wird in dem ersten Abschnitt BV1 durch eine Satzvorgabe SV1 vorgegeben. Somit soll im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Referenzpunkt TCP gemäß einer ersten Betriebsart satzweise auf den Punkt P1 im Raum verlagert werden. Somit bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Satz-Endpunkt SP1 das Ende des ersten Abschnitts BV1.The trajectory BV of the reference point TCP is specified in the first section BV1 by a sentence default SV1. Thus, in the present exemplary embodiment, the reference point TCP is to be relocated block by block to the point P1 in space in accordance with a first operating mode. Thus, in the present embodiment, a set end point SP1 forms the end of the first section BV1.

Ferner wird der Bahnverlauf BV des Referenzpunktes TCP in dem zweiten Abschnitt BV2 durch eine zyklische Punktvorgabe ZPV vorgegeben. Somit soll im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Referenzpunkt TCP nach einem Betriebsartwechsel gemäß einer zweiten, zyklischen Betriebsart auf den Punkt P2 im Raum verlagert werden. Somit bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Zyklus-Endpunkt ZEP das Ende des zweiten Abschnitts BV2.Furthermore, the trajectory BV of the reference point TCP in the second section BV2 is predetermined by a cyclical point specification ZPV. Thus, in the present exemplary embodiment, the reference point TCP is to be moved to the point P2 in space after a mode change according to a second, cyclical operating mode. Thus, in the present embodiment, a cycle end point ZEP forms the end of the second section BV2.

Des Weiteren wird der Bahnverlauf BV des Referenzpunkts TCP in dem dritten Abschnitt BV3 durch eine zweite Satzvorgabe SV2 vorgegeben. Somit soll im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Referenzpunkt TCP wieder gemäß der ersten Betriebsart satzweise auf den Punkt P3 im Raum verlagert werden.Furthermore, the trajectory BV of the reference point TCP in the third section BV3 is predetermined by a second set default SV2. Thus, in the present exemplary embodiment, the reference point TCP is to be relocated block by block to the point P3 in the room in accordance with the first operating mode.

In 2 ist dargestellt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Einfügen von einem ersten Überschleifabschnitt UA1 und einem zweiten Überschleifabschnitt UA2 in den Bahnverlauf BV ein modifizierter Bahnverlauf BV' gebildet wurde, um so ein Verlagern des Referenzpunkts TCP des Manipulators 2 von dem Startpunkt SP bis zum dem Punkt P3 zu ermöglichen.In 2 is shown that in the present embodiment by inserting a first blending section UA1 and a second blending section UA2 in the path BV, a modified trajectory BV 'was formed so as to shift the reference point of the manipulator TCP 2 from the starting point SP to the point P3.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der erste Überschleifabschnitt UA1 zwischen dem ersten Teilabschnitt BV1 und dem zweiten Teilabschnitt BV2 eingefügt, wobei beim Wechseln vom ersten Teilabschnitt BV1 in den zweiten Teilabschnitt BV2 ein Betriebsartwechsel von der ersten Betriebsart zu der zweiten Betriebsart erfolgt. Ferner wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel der zweite Überschleifabschnitt UA2 zwischen dem zweiten Teilabschnitt BV2 und dem dritten Teilabschnitt BV3 eingefügt, wobei beim Wechseln vom zweiten Teilabschnitt BV2 in den dritten Teilabschnitt BV3 ein Betriebsartwechsel von der zweiten Betriebsart zu der ersten Betriebsart zurück erfolgt.In the present exemplary embodiment, the first smoothing section UA1 has been inserted between the first section BV1 and the second section BV2, wherein when changing from the first section BV1 into the second section BV2, a mode change takes place from the first mode to the second mode. Further, in the present embodiment, the second blending section UA2 has been inserted between the second section BV2 and the third section BV3, and when changing from the second section BV2 to the third section BV3, a mode change from the second mode to the first mode returns.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Überschleifabschnitt UA1 und der zweite Überschleifabschnitt UA2 kreisförmig dargestellt.In the present embodiment, the first blending section UA1 and the second blending section UA2 are shown in a circle.

Aufgrund des Einfügens des ersten Überschleifabschnitts UA1 und des zweiten Überschleifabschnitts UA2 wurde basierend auf der ersten Satzvorgabe SV1 eine modifizierte Satzvorgabe SV1', basierend auf der zyklischen Punktvorgabe ZPV eine modifizierte zyklischen Punktvorgabe ZPV', und basierend auf der zweiten Satzvorgabe SV2 eine zweite, modifizierte Satzvorgabe SV2' gebildet.Due to the insertion of the first rounding section UA1 and the second rounding section UA2, based on the first set default SV1, a modified set default SV1 'based on the cyclical point default ZPV is a modified cyclic point default ZPV' and based on the second set default SV2 a second modified set default SV2 'formed.

Gemäß der ersten, modifizierten Satzvorgabe SV1' endet der erste Teilabschnitt BV1 an einem modifizierten Satz-Endpunkt SP1', der im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einem Überschleifradius UE1 des ersten Überschleifabschnitts UA1 angeordnet ist.According to the first, modified sentence default SV1 ', the first subsection BV1 ends at a modified sentence end point SP1', which in the present exemplary embodiment is arranged at a smoothing radius UE1 of the first smoothing section UA1.

Gemäß der modifizierten, zyklischen Punktvorgabe ZPV' endet der zweite Teilabschnitt BV2 an einem modifizierten Zyklus-Endpunkt ZEP', der im vorliegenden Ausführungsbeispiel vor einem Überschleifradius UE2 des zweiten Überschleifabschnitts UA2 endet.In accordance with the modified, cyclical point presetting ZPV ', the second subsection BV2 ends at a modified cycle end point ZEP', which ends in the present exemplary embodiment in front of a blending radius UE2 of the second blending section UA2.

Die zweite, modifizierte Satzvorgabe SV2' hingegen bleibt bis auf ihren modifizierten Abschnitt innerhalb des Überschleifradius UE2 des zweiten Überschleifabschnitts UA2 unverändert.The second, modified set default SV2 ', however, remains unchanged except for its modified section within the rounding radius UE2 of the second rounding section UA2.

In 3 ist eine Steuereinheit 4 des Manipulators 2 dargestellt.In 3 is a control unit 4 of the manipulator 2 shown.

Die Steuereinheit 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einleseeinheit 6, eine Auswerteinheit 8 und eine Ausgabeeinheit 10 auf.The control unit 4 has a read-in unit in the present embodiment 6 , an evaluation unit 8th and an output unit 10 on.

Mit der Einleseeinheit 6 kann die Steuereinheit 4 Punktdatensätze von den Punkten SP, P1, ZPV, P3 des Bahnverlaufs BV einlesen.With the reading unit 6 can the control unit 4 Read in point data sets from the points SP, P1, ZPV, P3 of the path BV.

Mit der Auswerteeinheit 8 kann die Steuereinheit 4 aus den Punktdatensätzen die erste Satzvorgabe SV1 für den ersten Teilabschnitt BV1 des Bahnverlaufs BV bestimmen. Ferner kann die Auswerteeinheit 8 aus den Punktdatensätzen die zyklische Punktvorgabe ZPV in dem zweiten Teilabschnitt BV2 des Bahnverlaufs BV bestimmen. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit 8 aus den Punktdatensätzen die zweite Satzvorgabe SV2 in dem dritten Teilabschnitt BV3 des Bahnverlaufs BV bestimmen. Schließlich ist die Auswerteeinheit 8 ausgebildet, die erste modifizierte Satzvorgabe SV1', die modifizierte zyklische Punktvorgabe ZPV' und die zweite modifizierte Satzvorgabe SV2' aus der ersten Satzvorgabe SV1, der zyklischen Punktvorgabe ZVP und der zweiten Satzvorgabe SV2 zu bestimmen und den ersten Überschleifabschnitt UA1 zwischen den ersten Teilabschnitt BV1 und den zweiten Teilabschnitt BV2 sowie den zweiten Überschleifabschnitt UA2 zwischen dem zweiten Teilabschnitt BV2 und dem dritten Teilabschnitt BV3 einzufügen.With the evaluation unit 8th can the control unit 4 From the point data sets, determine the first sentence default SV1 for the first subsection BV1 of the path profile BV. Furthermore, the evaluation unit 8th From the point data sets, determine the cyclical point specification ZPV in the second section BV2 of the path BV. Furthermore, the evaluation unit 8th From the point data sets, determine the second sentence specification SV2 in the third section BV3 of the path BV. Finally, the evaluation unit 8th designed to determine the first modified set default SV1 ', the modified cyclical point set ZPV' and the second modified set set SV2 'from the first set default SV1, the cyclical point set ZVP and the second set set SV2, and the first round robin section UA1 between the first split sections BV1 and to insert the second subsection BV2 and the second smoothing section UA2 between the second subsection BV2 and the third subsection BV3.

Mit der Ausgabeeinheit 10 kann die Steuereinheit 4 den modifizierten Bahnverlauf BV' ausgeben, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste modifizierte Satzvorgabe SV1', die modifizierte zyklische Punktvorgabe ZPV' und die zweite modifizierte Satzvorgabe SV2' umfasst. With the output unit 10 can the control unit 4 the modified trajectory BV 'output in the present embodiment, the first modified set default SV1', the modified cyclic point preset ZPV 'and the second modified set default SV2'.

Die Einleseeinheit 6, die Auswerteinheit 8 und/oder Ausgabeeinheit 10 können aus Hard- und/oder Softwarekomponenten aufgebaut sein.The reading unit 6 , the evaluation unit 8th and / or output unit 10 can be constructed from hardware and / or software components.

Es wird nun anhand der 4 ein Verfahrensablauf zur Steuerung des Manipulators 2 erläutert.It will now be based on the 4 a procedure for controlling the manipulator 2 explained.

In einem ersten Schritt 100 werden Punktdatensätzen von Punkten SP, P1, ZPV, P3 des Bahnverlaufs BV von der Steuereinheit 4 eingelesen.In a first step 100 become dot data sets of points SP, P1, ZPV, P3 of the trajectory BV from the control unit 4 read.

In einem weiteren Schritt 200 wird von der Steuereinheit 4 aus den Punktdatensätzen die erste Satzvorgabe SV1 in dem ersten Teilabschnitt BV1 des Bahnverlaufs BV bestimmt. Ferner werden in dem Schritt 200 von der Steuereinheit 4 aus den Punktdatensätzen die zyklische Punktvorgabe ZPV in dem zweiten Teilabschnitt BV2 des Bahnverlaufs bestimmt. Des Weiteren werden in dem Schritt 200 von der Steuereinheit 4 aus den Punktdatensätzen die zweite Satzvorgabe SV2 in dem dritten Teilabschnitt BV2 des Bahnverlaufs BV bestimmt.In a further step 200 is from the control unit 4 determined from the point data records, the first sentence default SV1 in the first section BV1 of the trajectory BV. Further, in the step 200 from the control unit 4 determined from the point data sets the cyclical point specification ZPV in the second part of the trajectory BV2. Furthermore, in the step 200 from the control unit 4 determined from the point data records, the second sentence default SV2 in the third section BV2 of the path BV.

In einem weiteren Schritt 300 wird von der Steuereinheit 4 aus der ersten Satzvorgabe SV1, der zweiten Satzvorgabe SV2 und der zyklischen Punktvorgabe ZVP die erste modifizierte Satzvorgabe SV1', die modifizierte zyklische Punktvorgabe ZPV' und die zweite modifizierte Satzvorgabe SV2' mit dem ersten Überschleifabschnitt UA1 zwischen den ersten Teilabschnitt BV1 und den zweiten Teilabschnitt BV2 sowie mit dem zweiten Überschleifabschnitt UA2 zwischen dem zweiten Teilabschnitt BV2 und dem dritten Teilabschnitt BV3 gebildet.In a further step 300 is from the control unit 4 from the first sentence default SV1, the second sentence default SV2 and the cyclical point default ZVP the first modified sentence default SV1 ', the modified cyclic point default ZPV' and the second modified sentence default SV2 'with the first rounding section UA1 between the first section BV1 and the second section BV2 and formed with the second blending section UA2 between the second section BV2 and the third section BV3.

Dabei ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die erste modifizierte Satzvorgabe SV1', die modifizierte zyklische Punktvorgabe ZPV' und die zweite modifizierte Satzvorgabe SV2 durch vektorielle Addition gebildet werden.It is provided according to the present embodiment that the first modified set default SV1 ', the modified cyclic point preset ZPV' and the second modified set default SV2 are formed by vectorial addition.

Ferner ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass beim Bilden der ersten modifizierten Satzvorgabe SV1', der modifizierten zyklischen Punktvorgabe ZPV' und der zweiten modifizierten Satzvorgabe SV2' eine Sollwertangabe berücksichtigt wird. Die Sollwertangabe kann einen Wert oder eine Mehrzahl von Werten umfassen. Ferner kann die Sollwertangabe einen oder mehrere Werte aufweisen, die von einem Nutzer eingegeben wurden, z. B. manuell. Daneben können die Sollwertangabe einen oder mehrere Werte aufweisen, die unabänderlich abgespeichert sind, da sie eine Schutzfunktion zum Schutz des Manipulators 2 vor Überschreiten von z. B. mechanischen Belastungsgrenzen haben.Furthermore, according to the present exemplary embodiment, it is provided that a setpoint specification is taken into account when forming the first modified setpoint specification SV1 ', the modified cyclic point specification ZPV' and the second modified setpoint specification SV2 '. The setpoint specification may include one or a plurality of values. Further, the setpoint indication may have one or more values entered by a user, e.g. B. manually. In addition, the setpoint value can have one or more values which are stored in an unalterable manner, since they provide a protective function for protecting the manipulator 2 before exceeding z. B. have mechanical load limits.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird aus den letzten beiden zyklischen Sollwertangaben eine Geschwindigkeitsangabe und eine Richtungsangabe durch Differenzierung am Punkt ZEP' ermittelt.According to the present exemplary embodiment, a speed specification and a direction indication are determined by differentiation at the point ZEP 'from the last two cyclic setpoint specifications.

Des Weiteren weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zyklische Sollwertangabe einen Verzögerungswert und einen Verzögerungsruck auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Verzögerungswert und der Verzögerungsruck unabänderlich abgespeichert. Somit werden besonders abrupte Abbremsvorgänge des Manipulators 2 vermieden. Aus dem Verzögerungswert und dem Verzögerungsruck wird an einem Punkt ZEP' aus der ermittelten Geschwindigkeitsangabe und der ermittelten Richtungsangabe ein Punkt P2 bestimmt, der dem Anhalteweg des Manipulators 2 entspricht, der zu diesen Werten und Angaben korrespondiert. Die modifizierte Satzvorgabe SV2' findet dann vom Punkt P2 zum Punkt SP2 statt.Furthermore, according to the present embodiment, the cyclic setpoint specification has a delay value and a deceleration pressure. In the present embodiment, the delay value and the deceleration pressure are stored invariably. Thus, particularly abrupt deceleration operations of the manipulator 2 avoided. From the deceleration value and the deceleration pressure, a point P2 which determines the stopping distance of the manipulator is determined at a point ZEP 'from the ascertained speed specification and the determined direction specification 2 corresponds to these values and specifications. The modified sentence default SV2 'then takes place from the point P2 to the point SP2.

Mit anderen Worten wird beim Übergang UE2 aus den letzten beiden zyklischen Sollwerten des Anwenders ein Richtungsvektor (durch räumliche Differenzierung) und eine Geschwindigkeit (durch zeitliche Differenzierung) bestimmt. Aus diesen Angaben wird zusammen mit der Bremsbeschleunigung und dem Bremsruck (optional) ein (räumlich linearer) Bremspfad berechnet, der an dem Punkt P2 (auch berechnet) endet. Die zweite Satzvorgabe SV2 wird so modifiziert, dass der Punkt P2 der neue Startpunkt ist.In other words, at the transition UE2 from the last two cyclic setpoints of the user, a direction vector (by spatial differentiation) and a speed (by temporal differentiation) are determined. From this information, together with the braking acceleration and the braking pressure (optional), a (spatially linear) braking path is calculated which ends at point P2 (also calculated). The second sentence default SV2 is modified so that the point P2 is the new starting point.

Es wird zwischen der zyklischen Sollwertvorgabe, d. h. der zyklische Punktvorgabe ZPV, und dem zweiten Satz, d. h. der zweiten Satzvorgabe SV2, durch vektorielle Addition überschliffen.It is between the cyclical setpoint input, d. H. the cyclic point default ZPV, and the second set, d. H. the second sentence default SV2, ground by vectorial addition.

In einem weiteren Schritt 400 wird von der Steuereinheit 4 die erste modifizierte Satzvorgabe SV1', die modifizierte zyklische Punktvorgabe ZPV' und die zweite modifizierten Satzvorgabe SV2' ausgegeben, um den Referenzpunkt TCP des Manipulators 2 entlang des modifizierten Bahnverlaufs BV' führen zu können.In a further step 400 is from the control unit 4 the first modified set default SV1 ', the modified cyclic point set ZPV' and the second modified set set SV2 'are outputted to the reference point TCP of the manipulator 2 along the modified trajectory BV 'to lead.

In einem weiteren Schritt 500 wird dann der Manipulator 2 gemäß der ersten modifizierten Satzvorgabe SV1', der modifizierten zyklischen Punktvorgabe ZPV' und der zweiten modifizierten Satzvorgabe SV2' entlang des modifizierten Bahnverlaufs BV' verlagert.In a further step 500 then becomes the manipulator 2 according to the first modified set default SV1 ', the modified cyclic point set ZPV' and the second modified set default SV2 'along the modified trajectory BV' shifted.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Manipulatormanipulator
44: Steuereinheitcontrol unit
66: Einleseeinheitreading unit
88th: Auswerteeinheitevaluation
1010: Ausgabeeinheitoutput unit
100100: Schrittstep
200200: Schrittstep
300300: Schrittstep
400400: Schrittstep
500500: Schrittstep
BVBV: Bahnverlauftrajectory
BV'BV ': Bahnverlauftrajectory
BV1BV1: Teilabschnittpart Of
BV2BV2: Teilabschnittpart Of
BV3BV3: Teilabschnittpart Of
P1P1: PunktPoint
P2P2: PunktPoint
P3P3: PunktPoint
SPSP: Startpunktstarting point
SP1SP1: Satz-EndpunktSentence end point
SP1'SP1 ': Satz-EndpunktSentence end point
SP2SP2: Satz-EndpunktSentence end point
SV1SV1: Satzvorgabeset default
SV2SV2: Satzvorgabeset default
TCPTCP: Referenzpunktreference point
UA1UA1: ÜberschleifabschnittAbout grinding section
UA2UA2: ÜberschleifabschnittAbout grinding section
UE1UE1: ÜberschleifradiusRounding radius
UE2UE2: ÜberschleifradiusRounding radius
ZEPZEP: Zyklus-EndpunktCycle endpoint
ZEP'ZEP ': Zyklus-EndpunktCycle endpoint
ZPVDUT: zyklische Punktvorgabecyclical point specification

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2255931 A2 [0002] EP 2255931 A2 [0002]
EP 1332841 A2 [0002] EP 1332841 A2 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Manipulators (2) entlang eines Bahnverlaufs (BV), wobei der Bahnverlauf (BV) einen ersten Teilabschnitt (BV1, BV3) und einen zweiten Teilabschnitt (BV2) aufweist, wobei der erste Teilabschnitt (BV1) in einer ersten Satzbetriebsart und der zweite Teilabschnitt (BV2) in einer zyklischen Betriebsart abgefahren wird, wobei ein modifizierter Bahnverlauf (BV') mit einem Überschleifabschnitt (UA1, UA2) zwischen den Teilabschnitten (BV1, BV2, BV3) erzeugt wird.Method for controlling a manipulator ( 2 ) along a trajectory (BV), wherein the trajectory (BV) has a first subsection (BV1, BV3) and a second subsection (BV2), wherein the first subsection (BV1) in a first sentence mode and the second subsection (BV2) in a cyclic mode is traversed, wherein a modified trajectory (BV ') is generated with a smoothing section (UA1, UA2) between the sections (BV1, BV2, BV3).

Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Teilabschnitt (BV1, BV3) vor dem zweiten Teilabschnitt (BV2) mit dem Manipulator (2) abgefahren wird, oder wobei der zweite Teilabschnitt (BV2) vor dem ersten Teilabschnitt (BV1, BV3) mit dem Manipulator (2) abgefahren wird.Method according to claim 1, wherein the first subsection (BV1, BV3) before the second subsection (BV2) with the manipulator (FIG. 2 ), or wherein the second subsection (BV2) before the first subsection (BV1, BV3) with the manipulator ( 2 ) is traversed.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten: Einlesen von Punktdatensätzen von Punkten (SP, P1, ZVP, P3) des Bahnverlaufs (BV), Bestimmen zumindest einer Satzvorgabe (SV1, SV2) in dem ersten Teilabschnitt (BV1, BV3) des Bahnverlaufs (BV) aus den Punktdatensätzen, Bestimmen zumindest einer zyklischen Punktvorgabe (ZPV) in dem zweiten Teilabschnitt (BV2) des Bahnverlaufs (BV) aus den Punktdatensätzen, Bilden einer modifizierten Satzvorgabe (SV1', SV2') und einer modifizierten zyklischen Punktvorgabe (ZPV') aus der Satzvorgabe (SV1, SV2) und der zyklischen Punktvorgabe (ZVP) mit einem Überschleifabschnitt (UA1, UA2) zwischen den Teilabschnitten (BV1, BV2, BV3), und Bilden des modifizierten Bahnverlaufs (BV') unter Verwendung der modifizierten Satzvorgabe (SV1', SV2') und der modifizierten zyklischen Punktvorgabe (ZPV') mit dem Überschleifabschnitt (UA1, UA2).Method according to Claim 1 or 2, comprising the steps of: reading in point data sets of points (SP, P1, ZVP, P3) of the path profile (BV), determining at least one sentence specification (SV1, SV2) in the first subsection (BV1, BV3) of the Trajectory (BV) from the point data sets, determining at least one cyclical point specification (ZPV) in the second subsection (BV2) of the trajectory (BV) from the point data sets, forming a modified sentence specification (SV1 ', SV2') and a modified cyclic point specification (ZPV ') from the block specification (SV1, SV2) and the cyclical point specification (ZVP) with a smoothing section (UA1, UA2) between the sections (BV1, BV2, BV3), and forming the modified path (BV') using the modified block specification (SV1 ', SV2') and the modified cyclic point specification (ZPV ') with the smoothing section (UA1, UA2).

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der modifizierte Bahnverlauf (BV') durch vektorielle Addition gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, in which the modified trajectory (BV ') is formed by vectorial addition.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem beim Bilden des modifizierten Bahnverlaufs (BV') eine Sollwertangabe berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a desired value is taken into account when forming the modified path (BV ').

Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Sollwertangabe eine Geschwindigkeitsangabe und/oder eine Richtungsangabe und/oder einen Verzögerungswert und/oder einen Verzögerungsruck aufweist.The method of claim 5, wherein the setpoint specification has a speed indication and / or a direction indication and / or a delay value and / or a deceleration pressure.

Verfahren nach Anspruch 6, bei dem aus dem Verzögerungswert und dem Verzögerungsruck an einem Punkt (ZEP') des Bahnverlaufs (BV) aus der ermittelten Geschwindigkeitsangabe und/oder der ermittelten Richtungsangabe ein Anhalteweg des Manipulators (2) mit einem Punkt (P2) bestimmt wird.Method according to claim 6, wherein from the deceleration value and the deceleration pressure at a point (ZEP ') of the trajectory (BV) from the ascertained speed indication and / or the ascertained indication of direction, a stopping path of the manipulator (FIG. 2 ) is determined with a point (P2).

Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Geschwindigkeitsangabe und/oder die Richtungsangabe aus der Sollwertangabe durch Differenzierung an dem Punkt (ZEP2') ermittelt wird.The method of claim 7, wherein the speed indication and / or the direction indication from the setpoint specification by differentiation at the point (ZEP2 ') is determined.

Steuereinheit (4) zur Steuerung eines Manipulators (2) entlang eines Bahnverlaufs (BV), mit einer Einleseeinheit (6) zum Einlesen von Punktdatensätzen von Punkten (SP, P1, P2, P3) des Bahnverlaufs (BV), mit einer Auswerteeinheit (8) zum Steuern des Manipulators (2) in einem ersten Teilabschnitt (BV1) des Bahnverlaufs (BV) in einer Satzbetriebsart und in einem zweiten Teilabschnitt (BV2) des Bahnverlaufs (BV) in einer zyklischen Betriebsart und zum Erzeugen eines modifizierten Bahnverlaufs (BV') mit einem Überschleifabschnitt (UA1, UA2) zwischen den Teilabschnitten (BV1, BV2, BV3) basierend auf den Punktdatensätzen der Punkte (SP, P1, P2, P3)), und mit einer Ausgabeeinheit (10) zum Ausgeben der modifizierten Bahnvorgabe (BV').Control unit ( 4 ) for controlling a manipulator ( 2 ) along a trajectory (BV), with a read-in unit ( 6 ) for reading in point datasets of points (SP, P1, P2, P3) of the path (BV), with an evaluation unit ( 8th ) for controlling the manipulator ( 2 ) in a first subsection (BV1) of the trajectory (BV) in a batch mode and in a second subsection (BV2) of the trajectory (BV) in a cyclic mode and for generating a modified trajectory (BV ') with a smoothing section (UA1, UA2 ) between the subsections (BV1, BV2, BV3) based on the point data sets of the points (SP, P1, P2, P3)), and with an output unit ( 10 ) for outputting the modified path specification (BV ').

Steuereinheit (4) nach Anspruch 9, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Control unit ( 4 ) according to claim 9, arranged to carry out a method according to any one of the preceding claims.

Computerprogramm, das eine Recheneinheit veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.A computer program that causes a computing unit to perform a method according to any one of claims 1 to 8 when executed on the computing unit.

Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon according to claim 11.