DE3151752A1

DE3151752A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung eines roboters

Info

Publication number: DE3151752A1
Application number: DE3151752A
Authority: DE
Inventors: Hajimu Hino Tokyo Inaba; Shinsuke Kunitachi Tokyo Sakakibara
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1981-12-29
Publication date: 1982-08-12
Also published as: US4482968A; GB2094025B; JPS57113111A; GB2094025A; DE3151752C2

Description

6/451 FUJITSU FANUC LIMITED

Verfahren und Anordnung zur Steuerung eines Roboters

Priorität: 30.Dezember 1980 Japan 18674-5

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung eines Roboters, Im einzelnen bezieht eich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Anordnung, die es ermöglicher:, daß ein Roboter seine Aufgaben sicher erledigt, und diese Aufgaben in sehr einfacher V/eise ihm gelehrt werden können.

Die steigenden Arbeitskosten in der industrialisierten •Welt haben zu einem steigenden Bedarf an arbeitssparenden Maßnahmen und an Verbesserungen von Fertigungsverfahren geführt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind Industrieroboter in Gebrauch genommen worden und haben sich sehr erfolgreich bewährt. Vornehmlich ließen sich hervorragende Ergebnisse in Fabriken mit zahlreichen Werkzeugmaschinen erzielen, wobei Industrieroboter dazu verwendet werden, einfache Aufgaben, wie den Wechsel von Werkstücken und Werkzeugen bei den jeweiligen Werkzeugmaschinen auszuführen. Die Nachfrage nach derartigen Robotern wächst jährlich. Diese Industrieroboter besitzen eine sogenannte "play-back ¹Vοόer "Erinnerungßfähigkeit". Mit deren Hilfe werden den Robotern ihre Aufgaben oder Dienste gelehrt und dann veranlaßt, diese Aufgaben, wenn nötig, auszuführen. Im einzelnen ist hierzu ein.'Lehrgerät-vorgesehen, um die auszuführenden Aufgaben einzugeben, wobei diese Aufgaben aus Roboterinstruktionsdaten bestehen, die vorher in einem Speicher innerhalb einer zugehörigen Steuereinheit abgespeichert wurden. Sobald die Anforderung für eine be-

sondere Dienstleistung yon Seiten der Werkzeugmaschine eingeht, wird eine Serie von Roboterinstruktionsdaten aus dem Speicher nacheinander ausgeLesen, und der Roboter reagiert auf die Instruktionen durch Bedienung der Werkzeugmaschine so oft als erforderlich.

Die Roboterinstruktiönsdaten umfassen Positionsinformationen bezüglich des Punktes, an dem die Dienstleistung auszuführen ist, die Roboterarbeits^eschwindigkeit und Dienstsignale, die eine Instruktion darstellen, wie die Hand des Roboters an dem obenerwähnten Punkt gesteuert werden muß, und die auch den Austausch von Signalen mit der Werfczeugmaschinenseite vorschreiben- Im allgemeinen läuft die obenerwähnte lehroperation in folgender Weise ab:

(1) Aufstellen der Speicheradressen der Speicherplätze, in denen die Abschnitte der Roboterinstruktionsdaten abgespeichert werden sollen.

(2) Positionieren des Roboterarms durch eine "Jog feed"-Operation, das bedeutet manuelle Bewegung des Armes.

(3) Festlegen der Positionsinformation unter Berücksichtigung des Dienstleistungspunktes und !Festlegen des Wertes für die Geschwindigkeitssteuerung.

(4·) Pestlegen des Robbterdienstcodes. .

Eine Reihe von Roboteroperationen in Beziehung zu einer Werkzeugmaschine wird durch Wiederholen der vorgenannten Schritte (1 Ibis (4·) gelehrt. Dementsprechend wird ₍solange keine Probleme mit dem Mechanismus öler dem Steuersystem des Roboters bestehen, und. nachdem der Roboterarm auf eine vorbestimmte Arbeitsgeschwindigkeit positioniert wurde, der Roboter dio Hoboterinstruktionndaten entsprechend ausführen und solche Dienste, wie Werkstück-und/oder Werkzeugwechsel, Beseitigung von Spänen, Manipulation mit der Hand u. dgl, ausführen.

Bei dem inrede stehenden Robotersystem ist der Maximalbereich, in dem der Roboter sich bewegen kann, durch die Konstruktionceinzelheiten bestimmt. Der Roboter besitzt jedoch vollständige Bewegungsfreiheit innerhalb dieses Bereiches. Es gibt jedoch oft Fälle, in denen es erwünscht ist, innerhalb des maximalen zugelassenen Bewegungsbereiches ein oder mehrere Gebiete vorzusehen, die der Roboter nicht betreten darf- Derartige Gebiete sind nachstehend einfach mit' verbotene Bereiche bezeichnet. Diese Bereiche sind nötig, um die Sicherheit des Bedienungspersonals zu gewährleister und Schaden am Roboter odec der Werkzeugmaschine zu vermeiden. Dies kann leicht eintreten, wenn der Roboterarm auf einen Teil der Werkzeugmaschine auftrifft, der in den genannten Bereich der zugelassenen Bewegungen hineinragt. Ein Nachteil boi der Festlegung der verbotenen Bereiche bildet die große Komplikation bei der Lehroperation. Der Grund dafür ist;, daß die Bedienungsperson den Roboter lehren muß, einen verbotenen Bereich nicht zu betreten, der nicht immer genügend ausführlich beschrieben ist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Gegenstand cter Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung für die Robotersteuerung zu schaffen, mit deren Hilfe einem Roboter sehr einfach Aufgaben gelehrt werden können, wenn verbotene Bereiche festgelegt sind.

Ein weiterer Gegenstand dor Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Robotersteuerung zu schaffen, die, obwohl verbotene Bereiche festgelegt worden sind, einer Bedienur.gsperson ermöglichen, einem Roboter seine Aufgaben zu lehren, ohne daß verbotene Bereiche mitbetrachtet werden münsen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren und eine .anordnung zur Robotersteuerung, wobei nach Vorbereitung der Roboterinstruktionsdaten ohne Betrach-

tung der verbotenen Bereiche diese Daten automatisch auf der Grundlage der Information über die verbotenen Bereiche modifiziert werden, und der Roboter danach auf der Grundlage der so abgewandelten Instruktionsdaten gesteuert wird, wobei der Roboter seine Aufgaben in sehr einfacher Weise gelehrt bekommen kann und gleichzeitig daran gehindert ist, die verbotenen Bereiche zu betreten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig.1 zeigt als Beispiel einen Industrieroboter in Aufsicht (A) und in Seitenansicht (B);

Fig.2 zeigt in Aufsicht die Bedienungstafel des Lehrapparates ;

Fig.3 dient der Erläuterung der Wirkungsweise des Bedienungsapparates nach Fig.2;

Die Fig. 4·, 5 und 6 dienen der Erläuterung in Verbindung mit der Beschreibung des Robotersteuersysteras gemäß der Erfindung;

Fig.7 dient der Erläuterung bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für die Speicherung der gelehrten Daten;

Fig.8 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Robotersteuerverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig.9 zeigt den Flußplan für die erste Ausführungsform;

Fig.10 dient der Erläuterung der Abänderung der gelehrten Daten gemäß einer ersten Ausführungsform und

Fig.11 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung Robotersteuerverfahrens gemäß der Erfindung.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Gemäß Fig.1 besteht ein Industrieroboter, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist, aus einer mechanischen Hand 1 zum Ergreifen von Werkstücken oder Werkzeugen, die ausgewechselt werden müssen, einem Gelenk 2, das verdreht werden kann (<y-Achse) und das nach oben oder unten geneigt werden kann (/2-Achse). Ferner ist ein Arm 3 vorgesehen, der frei ausgestreckt und zurückgezogen werden kann (R-Achse). Mit 4· ist ein Gehäuse bezeichnet, das vertikal (Z-Achse) längs einer Welle PL bewegt werden kann und von einer auf die andere Seite (Θ -Achse) auf der Welle schwenkbar ist· Ferner sind vorgesehen ein Rahmen 5 für die Halterung des Gehäuses, ein Lehrgerät 6, um dem Roboter die Bewegungen zu lehren, eine Bedienungstafel 7» um die Einstellung durch eine Bedienungsperson zu ermöglichen sowie eine Steuereinheit 8 zur aufeinanderfolgenden Speicherung der Daten, die mittels des Lehrgerätes eingegeben werden (diese Daten werden nachstehend als "Instruktionsdaten" bezeichnet), beispielsweise die Arbeitsposition (der Punkt, an dem eine besondere Dienstleistung ausgeführt werden kann} die Arbeitsgeschwindigkeit und verschiedene Dienstleistungen, die auszuführen sind. Weitere Steuerdaten dienen der Bewegung der» Hand 1, des Gelenks 2, des Armes 3 und des Gehäuses 4- in Übereinstimmung mit den Instruktionsdaten.

Die Bedienungstafel des Lehrgerätes G ist in Fig.2 dargestellt. Das Lehrgerät 6 besitzt einen Betriebsartenwahlschalter MS zur Auswahl verschiedener Betriebszustände, z.B. Lehrzugtand "T" und Wiederholungszustand "RD". Ein Datenklassifikationsschalter KS dient der Festlegung, ob ein eingegebener numerischer Wert als Daten "D" und Adressen "A" oder als Dienstcode "S" anzusehen ist. Ferner ist vorgesehen ein Vorrangschalter OS, um ein Vorrangssignal zur Geschwindigkeit für die Anstoßzuführung zu geben

und um die Zuführungsgeschwindigkeit zu beeinflussen, wenn der Roboter automatisch läuft. Der Anstoßknopf +ZJB dient zur Bewegung des Iioboterarms manuell längs der Z-Achse in positiver Richtung, während der Anstoßknopf -ZJB zur Bewegung des Robdterarms längs der Z-Achse in negativer Richtung dient, in ähnlicher Weise sind Anstoßknöpfe +RJB, -RJB zur manuellen Bewegung des Roboterarms längs der R-Achse in positiver und negativer Richtung vorgesehen· Anstoßknöpfe +0JB, -OJB zur manuellen Bewegung des Roboterarms längs der Θ-Achse in positiver und negativer Richtung sind ebenfalls vorgesehen. Das Lehrgerät&besitzt ferner einen Lageauf sleichnungsknopf PÄB für die Speicherung der Lage in einöm Instruktionsdatlenspeicher. Derartige Daten, wie die momentane Position des Roboters, sind, wie unten näher beschrieben wird, in einem Register für die laufende Position gespeichert. Ein Aufzeichnungsknopf SRB für den Servicecode zur Speicherung des Servicecodes im Instruktionsdatendpeicher ist ebenso vorgesehen wie numerische Tasten NKY, die dazu diene·;, numerische Daten, wie Adressen -u.dgl. einzugeben. Zur Anzeige eines Alarmzustandes o. dgl. sind Statusanzeigelämpen SDL vorgesehen= Numerische Anzeigelampen NDL dienen zur Anzeige einer sechsstelligen Dezimälzahl, die die Fölgenummer, den Servicecode, Adressen usw. angibt. Die Eingabe der .Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung des Lehrgerätes 6 wird als Folge ausgeführt* deren Grundzüge nachstehend beschrieben sind.

Zunächst wird der Schalter KS zur Auswahl der Datenklassifikation auf die Position "A" (Adressenauswahl) gestellt, wonach die numerischen Tasten WKY betätigt v/erden, um die Adresse einzugeben, welche den Bereich des Instruktionsdatenspeichers bezeichnet, in den die Instruktionsdaten eingeschrieben werden sollen. Diese Adresse wird in einem Adressregister eines Arbeitsspeichors gespeichert, was später beschrieben wird, und wird gleichzeitig durch die

ersten vier Stellen der numerischen Anzeigelarapen NDL angezeigt. Als nächstes wird der Auswahlschalter KS für die Datenklassifikation auf die Position "D" (Datenauswahl) gestellt, und die Folgenummer sowie die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters werden eingegeben. Diese Werte sind in einem Geschwindigkeitsregister innerhalb des Arbeitsspeichers enthalten und werden gleichzeitig von den numerischen Anzeigelampen NDL angezeigt. Der Roboterarm wird nun zwangsläufig in die Zielposition durch eine entsprechende Betätigung der Knöpfe +ZJB, -ZJB. +RJB, -RJB, +(9JB, -£JB gebracht. Die. Betätigung dieser Knöpfe bewirkt, daß ein Impulsverteiler Impulse erzeugt, die jeweils um +1 oder -1 weitergeschaltet werden, je nach der Richtung der Armbewegung, wobei die Daten der laufenden Position in einem Register des Arbeitsspeichers gespeichert werden. Der Inhalt des Regisbers für die laufende Position wird daher ständig die jeweilige Lage dos Roboterarmes anzeigen. Als nächstes wii<d der Positionsspeicherknopf PRB betätigt, d.h. nach der "Jog feed"~Operation, bzw. zwangsläufigen Einstellung von Bland. Damit ist bewirkt, daß die Adresse, die Zielposition, die Arbeitsgeschwindigkeit und die Folgenummer, die in dem Adressenregister, dem Register für die laufende Position und dem Gewindigkeitsregister usw. gespeichert sind, an den Instruktionsdatenspeicher übertragen und in dem durch die jeweilige Adresse bezeichneten Bereich gespeichert werden. Damit ist die Lehroperation für die Bewegung des Roboterarms in die Zielposition beendet.

Nach Beendigung des obengeschilderten Vorgangs stellt die Bedienungsperson den Schalter KS für die Auswahl der Datenklassifikation in Stellung "S" (Dienstcodeauswahl) und gibt in Form eines Roboterdienstcodes die Aktivitäten ein, die durch die Roboterhand und durch die Werkzeugmaschine in der Zielposition ausgeführt werden sollen, und darauf betätigt die Bedienungsperson den Dienstcodeaufzeichnungs-

~ H

knopf SRB. Dadurch wird-der Dienstcode in dem vorbestimmten Bereich des Instiuktionsdatcnspcichers abgespeichert, der durch die obengenannte Adresse bezeichnet wurde. Die Betätigung des Dienstcodeaufzeichnungsknopfes SRB beendet die Lehrprozedur für einen Satz von Roboterinstruktionsdaten. Durch sinngemäße Wiederholung der obenbescbriebe-

nen Folge von Schritten kann die ganze Serie von Roboterinstruktionsdaten in dem Instruktionsdatenspeicher abgespeichert werden. Die Eingabe vollständiger Serien derartiger Daten beendet den Lehrvorgang für alle notwendigen Roboterinstruktionsdaten.

Der Austausch von Daten zwischen dem Lehrgerät 6 und der Steuereinheit wird nachstehend in Vorbindung mit Fig.3 beschrieben, in der identische Teile mit Fig.2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Lehrgerät 6 enthält einen Decoder DBCT und UND-Gatter AG^ (i = 1, 2, ...) zur Abgabe von Signalen an einen Datenbus DBUS, wie nachstehend beschrieben. Der Decoder DECT decodiert Adressen, die von der Prozessoreinheit MI⁵UR über ein Adressenbus ABUS empfangen werden und antwortet durch öffnung von vorbestimmten UND-Gattern AG·. Als Ergebnis davon liefern die UND-Gatter AG· an den Datenbus DBUS logische Signale "1" oder "0", die den Status beispielsweise der Anstoßknöpfe +ZJB, -ZJB, 4RJB, -RJB, +RtTB, -GtTB, des Lageaufzeichnungsknopfes PRB, des Dienstcode-Aufzeichnungsknopfes SRB und der numerischen Tasten NKY ebenso anzeigen, wie den Status des Betriebsartenschalters MS und des Datenklassifikationsschalters KS. Näher betrachtet ist der Prozessor MPUR dafür ausgebildet, nacheinander und mit hoher Geschwindigkeit Adressen für die Druckknöpfe und Tasten +ZJB bis NKY und für die Auswahlschalter MS, KS, OS zu erzeugen, wodurch der Status der Druckknöpfe und Tasten (insbesondere, ob diese betätigt worden sind oder nicht) und der Status der Auswahlschalter (die Stellung, in die diese gebracht worden sind) gelesen wird. Die Prozossoreiniieit MPUR führt darauf

eine Kontrolloperation der Eingaben auf der Grundlage des Status der vorangegangenen Betätigung der Knöpfe, Tasten und Schalter durch.

Im Betrieb ereignet sich beim Eingeben der Roboterinstruktionsdaten folgendes! Zuerst wählt die Bedienungsperson mit dem Betriebsartenschalter MS die Betriebsart kehren" nämlich "T" aus. Der Status des Auswahlschalters MS v/ird sofort durch die Prosessoreinheit MPUR erkannt. Als nächstes setzt die Bedienungsperson den Auswahlschalter KS für die Datenklassifikation auf die Adressenposition "A" und betätigt dann die numerischen Tasten! NKY zur Eingabe einer Adresse. Damit sind die Adressdaten in dem Adressenregister AR den Arbeitsspeichers WMR gespeichert. Als nächstes sei angenommen, daß die Bedienungsperson den Knopf +ZJB drückt, um eine zwangsgesteuerte Bewegung auszuführen. Die Prozessoreinheit MPUR ermittelt den Betätigungszustand, des Knopfes +ZJB in der obenbeschriebenen Weise und reagiert durch Veranlassung der Impulsverteilerschaltung PDR einen Impulsabgabevorgang zu beginnen. Der Impulsverteiler PDR erzeugt demgemäß verteilte Impulse Z , die bewirken, daß der Roboterarm sich längs der Z-Achse in Positionsrie.htung bewegt. Der Inhalt des Registers PRZ für die laufende Position auf der Z-Achse im Arbeitsspeicher WMR wird durch +1 oder -1 Impulse in Abhängigkeit von der Richtung der Bewegung des Roboterarms aktualisiert, wobei jedes Mal ein Impuls Z erzeugt wurde. Erreicht der Arm die vorgeschriebene Position längs der Z-Achse, so gibt die Bedienungsperson den Knopf +ZJB frei. Dies wird von der Prozessoreinheit MPUR sofort wahrgenommen, die nun die Impulsabgabeoperation der Impulsverteileranordnung PDR beendet. Die Bedienungsperson betätigt dann die übrigen Knöpfe für die zwangsweise Bewegung in geeigneter Weise und führt damit den Arm längs der entsprechenden Steuerachsen R und Θ bis der Arm endgültig an der vorgeschriebenen Zielposition angekommen ist. Die Bedienungsperson drückt jetzt

den Positionsaufzeichnungsknopf PRB. tfies bewirkt, daß der Inhalt (Angabe für die laufende Position des Armes) der Register PRZ, PRR und PR© für die laufende Position in die entsprechenden Bereiche des .Instruktionsdatenspeichers RDM eingeschrieben wird, die durOh Adressen bezeichnet sind, die im Adressenregister AR abgespeichert sind. Damit ist dio Lehroperation bezüglich der Größe der Roboterarmbewegung abgeschlossen·

In Pig.3 ist mit ECU ein Programmspeicher zum Speichern eines Steuerprogramms bezeichnet. Mit BDM ist ein Speicher für die Abspeicherungj von Daten bezüglich der Grenzen der verbotenen Bereiche bezeichnet, der unten beschrieben wird»

Nachstehend wird auf die Fig.4 bis C, Bezug genommen, und das Robotersteuerverfahren gemäß der Erfindung beschrieben= Gfemäß Fig.4· wird der Roboter längs seinen Achsen bewegt, und zwar einmal in einer seiner Achsen, während dieser in Figo 5 und 6 gleichzeitig in Richtung zweier Achsen bewegt wird» Zur Vereinfachung sei ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit zueinander senkrechten Achsen X und Y angenommenο

In den Pig. ¹V bis 6 ist mit LM eine Drehbank, mit CHK ein Putter, mit RBH die Roboterhand und mit EEA^ ,EEA,-, sind verbotene Gebiete, wie oben erwähnt, bezeichnet« Die Hand RBH wird einmal längs einer Achse in Fig.4 gesteuert und längs zwei Achsen gleichzeitig in den Fig.5 und 6. Bei der Lehroperation gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hand RBH zuerst sum Punkt P,. längs der durchgezogenen Linien (1), (2) in den Fig.4- bis f. bewogt, und dem Roboter wird der Punkt P^ ebenso wie die Geschwindigkeit V. eingegeben, mit der die Hand RBH zum Punkt P^ bewegt werden solle Diese Daten werden nachstehend mit Punktdaten für PD. bezeichnet. Nachfolgend v/ird die Hand RBH zum Punkt P längs der durchgezogenen Linie (3), (4) bewegt und der Punkt P die Geschwindigkeit Vp zu diesem Punkt und der vorgeschriebene Roboterdienst, der am Punkt P_ ausgeführt werden soll,

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sind eingegeben. Diese Daten werden nachstehend mit Punktdaten PDp bezeichnet. Dabei dringt, während der Lehroperation die Hand RBH in den verbotenen Bereich EEA. ein, aber dieses Ereignis wird bei der Eingabe der Punktdaten PD,*, PJ), ignoriert. Die Werte der Punktdaten PD_x, und PDp sind im Datenspeicher RDM der Roboterkontrolleinheit gespeichert, und zwar in der in Fig.7 dargestellten Weise.

Zwei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend erläutert. Bei der ersten Ausführung3-form werden die Daten, die in der obenbeschriebenen V/eise dem Roboter gelehrt wurden, (d.h. die Punktdaten PP.,, PDp.. hinsichtlich der verbotenen Gebiete mittels eines automatischen Ausgabeprozescors verändert. Dabei können die Daten, die eingegeben v/orden sind, automatisch in der Weise verändert werden, daß die Hand länge der gestrichelten Linien der Fig.'i bis G bewegt wird, nodaß diese nicht in die verbotenen Bereiche eindringt, bzw. längs der gestrichelten Linien in den Fig. 5 und Γ>, folgend dem Rand der verbotenen Gebiete EEA.* oder längs der gestrichelten Linien in Fig.6 derart, daß dem kürzesten Weg zum P ohne Eindringen in die verbotenen Gebiete gefolgt wird. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die jeweilige Bewegung des Roboters in der Weise abgewandelt, daß die Roboterhand sich längs irgendeines Weges bewegt, der durch die gestrichelten Linien in den Fig. ^LV bis 6 angegeben ist, ohne daß die Instruktionsdaten aufgrund einer Information bezüglich der verbotenen Gebiete abgewandelt werden. Eine die erste AusCührungsform der Erfindung bildende Robotersteuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig.8 beschrieben. Dort ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Anordnung zur automatischen Abwandlung der Instruktionsdaten aufgrund der Information über die verbotenen Gebiete dargestellt. In Fig. 8 bezeichnet RDM einen Speicher für. Instruktionsdaten zur Speicherung einer Vielzahl von Punktdaten PD.|, Pü_? ..., die durch die Bedienungsperson wahrend der Lehroperation eingegeben werden. Mit EGU ist

BAD ORK

«in Programmspeicher"!/ bezeichnet, der das Programm für die Modifizierung der" Instruktiondaten enthält. Falls dieses Modifizierungöprogramm dazu dient, den Weg, der von der Hand durchlaufen wird, in einen Weg, wie er durch die unterbrochenen Linien in Pig.4- angegeben wird, umzuformen, so kann das Programm entsprechend dem in Fig.9 dargestellten Flußplan aufgestellt werden. Mit MPUR ist ein Prozessor für die Abwandlung der Instrulctionsdaten in Übereinstimmung mit dem Modifizierungsprogramm bezeichnet. RDM' stellt einen Datenspeicher zur Speicherung der Instruktionsdaten dar, die bereits abgewandelt sind.

Im Betrieb führt der Prozessor MPUR die Modifikation der Instruktionsdaten in Übereinstimmung mit dem Modifikationsprogramm aus, welches die Information über die Grenzen der verbotenen Bereiche auswertet und dadurch modifizierte Daten erzeugt, die in dem Datenspeicher RDM' abgespeichert werden. Als Ergebnis davon v/erden die Instruktionsdaten (Fig.7) zur Bewegung der Hand längs der gestrichelten Linie in Fig.A in Daten umgewandelt, die in Fig.10 dargestellt sind.

Ein Blockdiagramm zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig.11 dargestellt. Hier ist die tatsächliche Roboterbewegung in der Weise abgewandelt, daß die Roboterhand den gestrichelten Linien in den Fig.4· bis 6 folgt* In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform sind jedoch die instruktiven Daten nicht auf der Grundlage der Information über die verbotenen Bereiche modifiziert. In Fig.11 ist mit RDM ein Speicher für Instruktionsdaten bezeichnet. BDM stellt einen Speicher für die Grenzen dar, in der die Informationen bezüglich der Grenzen der verbotenen Bereiche enthält. Mit GNT ist eine Steuerschaltung, mit PDC eine Impulsverteilerschaltung zur Ausführung einer Impulsverteiloperation in Übereinstimmung mit der Positionsinstrüktion, die als Information in den Instruktionsdaten enthalten ist. RWC bezeichnet eine

Schreib/Lese-Steuerschaltuns und mit DRM ist ein Register bezeichnet, welches bei Annäherung der Hand an die Grenzen der verbotenen Bereiche einen numerischen Wert speichert oder "bewahrt", der in der Busverteilerschaltung PDG gesetzt ist. Mit GTC ist eine Gatterschaltung bezeichnet, die auf dor Leitung ( verteilte Impulse X liefert

χ ρ

oder verteilte Impulse Y an die Leitung i , je nachdem, ob die Impulse längs der X- oder der Y-Achse jeweils verteilt sind. Mit XRG, YRGsind Register für die laufende Position auf der X- und Y-Achse bezeichnet, welche ,jeweils die laufende Positionswerte X„ und Y„ längs der X-

a a

und Y-Achse speichern, indem die verteilten Impulse X ,

Y jeweils aufsummiert oder abgezogen werden, und zwar

in Übereinstimmung mit der Richtung der Handbewegung. Mit RDG ist eine Diskriminatorschaltung für die Ankunft bezeichnet, die feststellt, ob die laufenden Positionen X.

Y der Hand längs der X- und Y-Achsen die jeweiligen Positionen X , Y der Instruktion erreicht haben, und die an die Steuerschaltung CNT ein Ankunftssignal XED liefert, welches die Ankunft der Hand an der Position X längs der X-Achse anzeigt, wenn X_ = X„ ist und ein Ankunftssignal YED liefert_? welches die Ankunft der Hand an der Position Y_ längs der Y-Achse anzeigt, wenn Y_ = Y. Mit BID ist

C ; CL C

eine Diskriminatorschaltung für das Eindringen in den abgesperrten Bereich bezeichne^, die eine Grenzinformation BD aus dem Grenzspeicher BDM erhält und die laufende Positionsinfonnation X , Y aus den Registern XRG, YRG für die laufende Position dahingehend auswertet, ob die Hand an ihrer gegenwärtigen Position bereits begonnen hat, in die verbotenen Bereiche einzudringen. Mit SVC ist eine ServoGchalkunf; bezeichnet, die auf die verteilten Impulse X , Y anspricht und einen Servomotor MX für die X-Achse sowie einen Sorvornotor MY für die Y-Achse in Drehung versetzt.

Die Wirkungsweise der¹ Anordnung nach tfig.ii ist nachstehend in Verbindung mit deri Fig.'»· und 7 beschrieben. Zuerst liefert der Speicher RDM für die Instruktionsdaten den Positionsbefehl X₁ (X = X») für die X-Achse. Diese Daten sind den Punktdaten PD,, (siiehe Fig.7) entnommen. Der Wert X^ wird in einem nichtdärgestelltem Register gesetzt, welches innerhalb der Impulsverteilerschaltung PDC angeordnet ist= Letztere antwortet durch die Erzeugung verteilter Impulse X₃, die von der Gatterschaltung GTC zur Beaufschlagung der Servoschaltung SVC zugelassen werden. Die Servocchaltung SVC treibt daraufhin iden Servomotor Mt für die X-Achse an, der die Roboterhand längs der X-Achne bewegt. Zur gleichen Zeit gibt die Gatterschaltung GTC die verteilten Impulse X₃ an das Register XRG für die laufonde Position auf der X-Achse ab, welches diese Impulse aufsummiert oder subtrahiert, je nach der Richtung der flandböwegung. Im Fall von Fig.4 v/erden die Impulse aufaddiert, da sich die Hand in positiver Richtung -bewegt. In der Zwischenzeit werden die laufenden Positionen X , Y entlang der Y- und Y-Achsen ständig der Ankunftsdiskriminatorschaltung RDC und. der Schaltung BID zugeführt, welch letztere das Eindringen feststellt. Die Schaltungen RDC, BID werden wirksam, wenn die Hand an der befohlenen Position (X^) angelangt ist, und wenn diese jeweils begonnen hat, in einen verbotenen Bereich einzudringen*

Wenn die Operation der Impulsverteilung fortdauert, so be= wegt sich die Roboterhand, längs der X-Achse in positiver Richtung und erreicht den verbotenen Bereich .EEA.* im Punkte PCyj in Fig.4-. Dieses Ereignis wird sofort durch die Diskriminatorschaltung BID erkannt, die daraufhin durch Ausgabe eines Signals BI reagiert, welches diese Tatsache anzeigt Das Signal BI wird an die Steuerschaltung CNT abgegeben, die daraufhin einen Sicherungsbefehl SC erzeugt, der an die Schreib/Lene-SteüerGchaltung RWC abgegeben wird. Diene Schaltung reagiert daraufhin mit dem Aufruf des numerischen

BAD ORIGINAL

" ni

Wertes X_x, aus dem Register der Impulsverteilerschaltung PDC und mit Übertragung dieses Wertes an das Register DRM, wo dieser gespeichert oder "gesichert" wird. Die Steuerschaltung CNT bewirkt als Antwort auf das Signal BI, daß der Speicher RDM für die Instruktionsdaten ein Positionskommando Y- längs der Y-Achse in dem Register der Impulsverteilerschaltung PDC sotat, um den Wert X^ zu ersetzen. Demzufolge beginnt die Impulsverteilerschaltung PDC nun mii einem Impulsverteilungsvorgang längs der Y-Achse anstatt längs der X*-Achse, indem Verteilungsimpulse Y für die Y-Achse erzeugt werden. Diese Impulse v/erden über die Gatterschaltung GTS geleitet und erscheinen auf der Leitung -L^ und werden der Servoschaltung SVC zugeleitet, die daraufhin den Servomotor MY für die Y-Achse antreibt, um die Roboterhand längs der Y-Achse zu bewegen. Zur gleichen Zeit werden Impulse Y für die Y-Achse in Aufwärtsrichtung oder Abwärtsrichtung (in Abwärtsrichtung im Falle von Fig.4-) gezählt und zwar durch das Register YRG für die laufende Position auf der Y-Achse entsprechend der Richtung der Bewegung der Hand.

Somit ändert in Übereinstimmung mit den vorangegangenen Serien von Operationen die Roboterhand, die gerade dabei ist, den verbotenen Bereich EEA_x, zu berühren, indem sie Längs der X-Achse wandert, ihre Bewegungsrichtung, indem sie sich in Richtung auf den Punkt P (Fig.4) bewegt. Dabei wird ein Eindringen in den verbotenen Bereich EEA_x, verhindert. V/enn danach die Roboterhand den Punkt P erreicht, stellt die Ankunftdiskriminatorschaltung RDC diese Tatsache fest und sendet ein Ankunftssignal YED für die Y-Achse an die Steuerschaltung CNT aus, die daraufhin die Schreib/Lese-Kontrollschaltung RWC mit einem Befehl RC für das Festhalten des befohlenen Wertes X_x, beaufschlagt. Als Antwort auf den Befehl RC wird der Wert X^j, der im Register DRM, wie oben beschrieben "bewahrt" wurde, aus dem Register DRM aufgerufen und erneut in ei-

nem nichtdargestellten Register dor Impulsverteilerschaltung PDC gesetzt. Letzteres bewirkt demgemäß eine Impulsverteiloperation längs der X-Achse, und zwar die Erzeugung von Impulsen X_, wodurch der Servomotor MX für die X-Achse in der obenbeschriebenen Weise zum Laufen gebracht wird. Daher beginnt die Hand sich in Richtung auf den Punkt P^ zu bewegen. V/enn dann die Hand den Punkt P_x, erreicht, sendet die Diskriminatorschaltung RDC das Ankunftsignal für die X-Achse XED an diö Steuerschaltung CNT, wodurch die

Steueroperation für die Handbcwegung aufgrund der ersten Punktdaten PD^ (siehe Fig.7) beendet wird. Die Handbewegungssteuerung wird dann auf der Grundlage der Daten für den zweiten Punkt PD₂ ausgeführt, um die Hand zum Punkt P zu bewegen.

Die obigen AusführungiBformen wurden in Verbindung mit Fig. beschrieben. Die Steuerung kann jedoch auf die gleiche Wei se im Falle der Fig.5 und 6 durch Änderung des Modifikationsprogrammes oder der Hardware vorgenommen werden. In der Ausführungsform nach Fig. 11 bestehen im übrigen die Blöcke aus Hardware mit individuellen Funktionen; es ist aber auch möglich, die Anordnung derart zu treffen, daß die Verarbeitung in einem Robotersteuergerät ausgeführt wird, das aus einem Komputer besteht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können daher die Instruktionsdaten zur Steuerung eines Robotors erzeugt werden ohne, daß eine Bedienungsperson oder ein Programmierer erfor derlich sind, um die Verbotenen Bereiche mit zu berücksich tigen, wenn derartige Bereiche innerhalb des Arbeitsfeldes des Roboters existieren. Dies sichert einen hohen Grad von Sicherheit im Arbeitsgebiet* und beides vereinfacht die Lehroperation für den Roboter und verkürzt die erforderliche Zeit für diese Operation.

ZO

Da offensichtlich zahlreiche stark unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne von deren wesentlichen Kern abzuweichen, ist es offensichtlich _? daß die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, unbeschadet der Definition in den beigefügten Ansprüchen.

Leerseite

Claims

6/4-51 FUJITSU PANUC LIMITED Patentansprüche

1. Verfahren zur Robotersteuerung, bei dem der Roboter im voraus die erforderlichen Operationen gelehrt erhält und der Roboter dementsprechend in Übereinstimmung mit den Roboterinstruktionsdaten betätigt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Speicherung vorbestinimter Informationen, welche die verbotenen Gebiete bezeichnen, die von dem Roboter nicht betreten werden dürfen,

Erzeugung der Roboterlnstruktionsdateri durch Bewegung des Roboters während der Lehroperatiorien ohne Rücksicht auf die verbotenen Gebiete,

nachfolgende Modifikation der erzeugten Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der Information, die für die verbotenen Gebiete maßgeblich ist und

Steuerung der Bewegung des Roboters aufgrund der modifizierten Roboterinstruktionsdaten.

2. Verfahren zur Robotersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daß die Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der für die verbotenen Gebiete maßgeblichen Information derart modifiziert werden, daß der Roboter die verbotenen Gebiete nicht betritt.

3· Verfahren zur Robotersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der Information, die für die verbotenen Gebiete maßgeblich ist, derart modifiziert werden, daß der Roboter sich längs der Grenzen der verbotenen Gebiete bewegt.

4. Verfahren zur Robötersteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der für die verbotenen Gebiete maß-

geblichen Informationen-derart modifiziert werden, daß der Roboter sich zur Zielposition auf dem kürzest möglichen Weg bewegt.

5. Verfahren zur Robotersteue-rung, bei dem die Roboteroperationen diesem im voraus gelehrt werden, und der Roboter nachfolgend in Übereinstimmung mit den Roboterinstruktionsdaten betätigt wird, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:

Speichern der vorbestimmten Information, die für die verbotenen Gebiete maßgeblich ist,

Erzeugen von Roboterinstruktionsdaten durch Bewegung des Roboters während des Lehrvorganges für die Roboterinformationen ohne Rücksicht auf die verbotenen Gebiete,

Feststellen^ ob der Roboter im Betriff ist, ein verbotenes Gebiet zu betreten, nachdem der Roboter aufgrund der Roboterinstruktionsdaten in Betrieb gesetzt ist und

Abwandlung des Weges der Roboterbewegung, wenn der Roboter im Begriff ist, ein verbotenes Gebiet zu betreten, in der Weise;, daß der Roboter nicht in die verbotenen Gebiete eindringt, daß der Roboter längs der Ränder des verbotenen Gebietes sich bewegt oder, daß der Roboter dem kürzesten Weg zur Zielposition folgt.

6. Anordnung zur Robotersteuerung in Übereinstimmung mit den Roboterinstruktionsdaten_ΰ die im voraus eingegeben wurden, gekennzeichnet durch Speichermittel zur Speiche- ' rung von Informationen für d:j.e Grenzen der verbotenen Gebiete, einen Speicher für die Roboterinstruktionsdaten, welche ohne Rücksicht auf die, Information, die für die Grenzen der verbotenen Gebiete 'gilt, erzeugt-wurden, ferner durch eine JProzessoreinheit zur Abwandlung der Roboterinstruktionsdaten unter Verwendung der für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgeblichen Informationen und durch Mittel zur Steuerung des Roboters aufgrund der modifizierten Roboterinstruktionsdaten.

7· Anordnung zur Robotersteuerung zur Betätigung eines Roboters in Übereinstimmung mit Roboterinstruktionsdaten, die im voraus eingegeben wurden, gekennzeichnet durch Speichermittel zur Speicherung von Informationen, die für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgeblich sind, die der Roboter nicht betreten darf, durch einen Roboterinstruktiönsdatenspeicher zur Speicherung von Roboterinstruktionsdaten, die ohne Rücksicht auf die für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgeblichen Informationen erzeugt wurden und durch ein Positions-Servosystem zur Betätigung des Roboters entsprechend den Roboterinstruktionsdaten sowie ferner Mittel für die laufende Positionsspeicherung des Roboters und Mittel zum Erkennen, ob der Roboter begonnen hat, einen verbotenen Bereich zu betreten, wobei die laufende Position des Roboters und die für die Grenzen der verbotenen Gebiete maßgebliche .Information benutzt werden und schließlich Mittel zur Modifizierung des Weges der Roboterbewegung in Abhängigkeit von einem Signal der genannten Erkennungsmittel, welches anzeigt, daß der Roboter begonnen hat, ein verbotenes Gebiet zu betreten.