DE3445048A1 - Method of programming a training arm for a manipulator - Google Patents

Abstract

A method of programming a manipulator by means of a training arm is described, in the course of which a certain path is followed by the training arm and, at a predetermined grid support point along the path, the axial values of the respective support points are input into a computer which stores these data for creating a program, characterised in that a circuit is provided which enables the programming action to be subsequently optimised at any time in the sense that, at a predetermined track tolerance, path sections are replaced by predetermined and stored contours which are defined by as few of the support points as possible.

Description

Verfahren zum Programmieren einesProcedure for programming a

Trainingsarms für einen Manipulator Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Programmieren eines Manipulators mittels eines Trainingsarms, wobei man mit dem Trainingsarm einen bestimmten Weg abt währt und an vorbestimmten Stützpunkten längs des Weges die Achswerte der jeweiligen Stützpunkte von einem Rechner aufnimmt, der diese Daten zur Erstellung eines Programms speichert.Training arm for a manipulator Description The The invention relates to a method for programming a manipulator by means of a Training arm, where you go a certain way with the training arm and the axis values of the respective support points at predetermined support points along the path records from a computer that stores this data to create a program.

Vorab sei bemerkt, daß im vorstehenden und auch im folgenden nur von einem Trainingsarm gesprochen wird; die Erfindung läßt sich aber genauso gut mit einem Manipulator selbst bei dessen Programmierung durchführen.First of all, it should be noted that in the foregoing and also in the following only from speaking to an exercise arm; but the invention can be just as well with a manipulator itself when programming it.

Zum Programmieren eines in diesem Sinne zu verstehenden Trainingsarms ging man bisher so vor, daß man mit dem Trainingsarm bzw. dessen Werkzeugspitze eine bestimmte Kontur abführt, die im realen Betrieb später entsprechend bearbeitet werden soll. Die bei dieser Bewegung auftretenden Lagen der einzelnen, zueinander verschwenkbaren und verdrehbaren Bauteile des Trainingsarms werden über geeignete Aufnahmegeräte dem Rechner übermittelt, der diese speichert und zu dem Programm verarbeitet, welches später den Manipulator mit der programmierten Geschwindigkeit über eine ähnliche Bahn führt.For programming a training arm to be understood in this sense So far one has proceeded in such a way that one with the training arm or its tool tip carries out a certain contour, which is then processed accordingly in real operation shall be. The positions of the individual, to one another, which occur during this movement pivotable and rotatable components of the training arm are suitable Recording devices transmitted to the computer, which saves them, and to the program processed, which later the manipulator with the programmed speed leads over a similar path.

Bisher ging man hierbei so vor, daß die Stützpunkte vom Programm an vorbestimmten Zeitpunkten festgelegt wurden.So far the procedure has been that the bases from the program predetermined times were set.

Beispielsweise hatten die Stützpunkte Zeitabstände von einer Zehntelsekunde. Hiermit ist aber der Nachteil verbunden, daß beim Anwender unnötig viel Speicherkapazität zum Speichern und Verarbeiten dieser Vielzahl der Stützpunkte benötigt wurde.For example, the bases were separated by a tenth of a second. However, this has the disadvantage that the user has an unnecessarily large amount of storage capacity was required to save and process this multitude of support points.

Auch ist es schon bekannt, die programmierte Geschwindigkeit des Trainingsarms beim späteren Arbeitsvorgang als Ganzes um einen bestimmten Betrag zu erhöhen oder zu erniedrigen.The programmed speed of the training arm is also already known in the later work process as a whole to increase by a certain amount or to humiliate.

Eine Möglichkeit zur individuellen Korrektur von Programmdaten, wie Geometrie, Geschwindigkeit etc., ist nicht bekannt.A possibility for individual correction of program data, such as Geometry, speed, etc., is not known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Programmieren mittels eines Trainingsarms für einen Manipulator bzw. eines Manipulators selbst vorzuschlagen, wobei man mit einer fühlbar verringerten Speicherkapazität auskommt und Korrekturen aller Programmschritte (Geschwindigkeit, Geometrie, Verknüpfung etc.) einzeln oder abschnittsweise erfolgen können.The invention is therefore based on the object of providing a method for Programming by means of a training arm for a manipulator or a manipulator propose yourself, leaving you with a noticeably reduced storage capacity and corrections of all program steps (speed, geometry, linkage etc.) can be done individually or in sections.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung vorgesehen ist, die jederzeit einen Eingriff in den Programmiervorgang ermöglicht in dem Sinne, daß, nei einer vorgegbenen Ungenauigkeit, Wegabschnitte durch vorgegebene und gespeicherte Konturen ersetzt werden, die durch möglichst wenige der Stützpunkte definiert werden.To solve this problem, the invention is characterized in that that a circuit is provided which intervenes in the programming process at any time enables in the sense that, without a given inaccuracy, path sections are replaced by predefined and saved contours, which are as far as possible few of the support points are defined.

Man kann somit jederzeit in den Programmiervorgang eingreifen und durch Betätigen einer bestimmten Taste beispielweise einen linearen oder doch nahezu linearen Streckenabschnitt nur durch zwei Stützpunkte definieren, nämlich durch den Anfangspunkt und durch den Endpunkt dieses linearen Streckenabschnitts. Ganz ähnlich kann man beispielsweise bei kreisförmigen oder zirkularen Streckenabschnitten vorgehen, die dann durch drei der Stützpunkte definiert werden, nämlich den Anfangs-Stützpunkt, den End- Stützpunkt und einen mittleren Stützpunkt. Man spart somit die Festlegung und Speicherung zahlreicher der Stützpunkte, verglichen mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik.You can intervene in the programming process at any time and by pressing a certain key, for example, a linear or almost at least one Define a linear route section only by two support points, namely by the starting point and through the end point of this linear section. Quite The same can be done, for example, with circular or circular route sections proceed, which are then defined by three of the support points, namely the start support point, the final Base and a middle base. So you save the definition and storage of numerous of the support points compared to the procedure According to the state of the art.

In das Programm kann man hierbei jeweils für den Optimierungsvorgang per Rechner eine bestimmte, zu tolerierende Ungenauigkeit von xt eingeben, so daß sichergestellt wird, daß, abhängig von dem jeweils durchzuführenden Arbeitsverfahren, trotz der Ersparnis einer Vielzahl von Stützpunkten die Arbeiten noch mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden. Mit anderen Worten teilt man die abzufahrende Strecke in bestimmte Abschnitte ein und legt über die Eingriffsmöglichkeit in das Programm fest, wann diese Abschnitte mit einfach zu bestimmenden Kurven, ähnlich oder identisch zu den realen Kurven, abgefahren und durch diese Ersatzkurven gewissermaßen ersetzt werden.You can enter the program for the optimization process enter a certain tolerable inaccuracy of xt by computer, so that it is ensured that, depending on the work process to be carried out, despite the saving of a large number of support points, the work is still carried out with the necessary Accuracy to be carried out. In other words, you divide the route to be traveled in certain sections and sets out the possibility of intervening in the program determine when these sections with easy-to-determine curves, similar or identical to the real curves, traversed and to a certain extent replaced by these substitute curves will.

Treten Wegstrecken auf, die nur schwer durch vorbestimmte Kurven ersetzt werden können, so kann man durch eine entsprechende Betätigung der Tastatur der Schaltung zur Stützpunktaufnahme nach einem Wegraster übergehen, welches den Manipulator dann mit vorbestimmter Genauigkeit und Geschwindigkeit abfährt.There are stretches of road that are difficult to replace with predetermined curves can be, so you can by a corresponding operation of the keyboard Switch over circuit for support point pick-up according to a path grid, which the manipulator then travels with a predetermined accuracy and speed.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei zum besseren Verständnis auch auf das vorstehend beschriebene, vorbekannte Verfahren hingewiesen wird. Es zeigt: Fig. 1 - eine abzufahrende Kontur nach dem Stande der Technik; Fig. 2 - aufgetragen über der Zeit die beim Abfahren dieser Kontur nach Fig. 1 vorliegende Programmiergeschwindigkeit; Fig. 3 - die Kontur nach Fig. 1, aber abgefahren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren; Fig. 4 - aufgetragen über der Zeit die Programmiergeschwindigkeit beim Abfahren der Kontur nach Fig. 3; Fig. 5 - ein Detail von Fig. 3 bei einer demgegenüber abgeänderten Ausführungsform.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail, whereby for a better understanding also to the above-described, known method is pointed out. It shows: Fig. 1 - a contour to be followed according to the state of the art; Fig. 2 - plotted against the time when leaving this contour according to FIG. 1, the programming speed present; Fig. 3 - the contour according to FIG. 1, but traversed according to the method according to the invention; Fig. 4 - plotted against time, the programming speed when driving down the contour of FIG. 3; FIG. 5 shows a detail of FIG. 3 in a modified version Embodiment.

Zunächst sei das herkömmliche Programmierverfahren anhand von Fig. 1 und 2 erläutert. Die Kreuzchen llxll bezeichnen in Fig. 1 die vorstehend erwähnten Stützpunkte, die dadurch definiert sind, daß ejder Stützpunkt im Rechner gespeichert wird. Das Verfahren beim Stand der Technik war nun so, daß die zeitliche Aufeinanderfolge dieser Stützpunkte konstant war. Ein Vergleich mit Fig. 2 ergibt daher, daß die Stützpunkte bei geringer Programmiergeschwindigkeit (beispielsweise links in Fig. 1) eng nebeneinander liegen. Ihr Abstand voneinander wird bei größerer Programmiergeschwindigkeit vergrößert, dann wieder verkleinert usw. Fig. 1 zeigt sehr anschaulich, daß man beispielsweise für den ansteigenden Ast der Kurve, die die abzufahrende Kontur wiedergibt, unnötig viele Stützpunkte hat; ohne fühlbaren Verlust an Genauigkeit könnte man auf zahlreiche der Stützpunkte verzichten.First, let us consider the conventional programming method based on FIG. 1 and 2 explained. The crosses llxll in FIG. 1 denote those mentioned above Support points which are defined in that each support point is stored in the computer will. Now, the procedure in the prior art was such that the time sequencing these bases was constant. A comparison with FIG. 2 therefore shows that the Interpolation points at low programming speed (for example on the left in Fig. 1) lie close together. Their distance from one another increases with higher programming speed enlarged, then reduced again, etc. Fig. 1 shows very clearly that one for example for the rising branch of the curve that represents the contour to be followed, has an unnecessarily large number of bases; without a noticeable loss of accuracy one could do without many of the bases.

Dies macht man sich beim erfindungsgemäßen Verfahren zunutze, welches jetzt anhand der Fig. 3 bis 5 näher erläutert wird. Auch dort ist eine abzufahrende Kontur 1, identisch der Kontur 1 nach Fig. 1 gezeigt und die Stützpunkte sind mit x bezeichnet. Von links anfangend kann man die Kontur 1 in einen zirkularen Abschnitt 2 unterteilen, gefolgt von einem weiteren zirkularen Abschnitt 3, an den wiederum sich ein linearer Abschnitt 4 anschließt. Dieser ist gefolgt von einem weiteren linearen Abschnitt 5, der zu einem daran sich anschließenden weiteren linearen Abschnitt 6 praktisch senkrecht steht. Die Kurve 1 endet mit einem komplizierter konturierten Abschnitt 7.This is made use of in the method according to the invention, which will now be explained in more detail with reference to FIGS. There is also one to be driven off there Contour 1, identical to the contour 1 shown in FIG. 1, and the support points are marked with x denotes. Starting from the left, contour 1 can be converted into a circular section 2 subdivide, followed by another circular section 3, to the in turn a linear section 4 follows. This is followed by another linear section 5, which leads to an adjoining further linear section 6 is practically vertical. The curve 1 ends with a more complicated contoured one Section 7.

Fig. 4 zeigt, daß man diese Kurve 1 mit derselben Geschwindigkeit abgefahren hat, wie beim Stand der Technik nach Fig. 2. Dies ist die Geschwindigkeitskurve Pos. 8.Fig. 4 shows that you can get this curve 1 at the same speed has traveled, as in the prior art according to FIG. 2. This is the speed curve Item 8.

Fig. 3 zeigt nun sehr augenscheinlich, daß man anstelle der vielen Stützpunkte x nach Fig. 1 mit sehr wenigen dieser Stützpunkte x auskommt: Im Abschnitt 2 kommt man mit lediglich drei Stützpunkten x aus, im Abschnitt 3 auch nur mit lediglich drei Stützpunkten, wobei der letzte Stützpunkt des Abschnittes 2 identisch mit dem ersten Stützpunkt des Abschnittes 3 ist. Dies sind zirkulare Abschnitte, wobei die Kreisabschnitte durch die drei Stützpunkte definiert sind.Fig. 3 now shows very clearly that instead of the many Support points x according to FIG. 1 with very few of these support points x: In the section 2 one gets along with only three support points x, in section 3 only with only three support points, the last support point of section 2 being identical to the first base of section 3 is. These are circular sections, with the Circle sections are defined by the three support points.

Die darauf folgenden linearen Abschnitte 4, 5, 6 sind jeweils durch ihre Anfangs- und Endpunkte definiert, wobei die Anfangs- und Endpunkte der direkt aufeinander folgenden Abschnitte wiederum zusammenfallen können.The subsequent linear sections 4, 5, 6 are each through its start and end points are defined, with the start and end points of the direct successive sections can in turn coincide.

Der letzte Abschnitt 7 ist komplizierter konturiert. Hier kann man durch Betätigung einer entsprechenden Taste der Schaltung in das Programm eingeben, daß hier nach vorbestimmtem Wegraster von beispielsweise einem Millimeter die Stützpunkte x angelegt werden.The last section 7 has a more complicated contour. Here you can enter the circuit into the program by pressing a corresponding key, that here the support points according to a predetermined distance grid of, for example, one millimeter x can be created.

Fig. 5 zeigt eine andere Möglichkeit zum Abfahren des letzten Abschnitts 7. Dort wird dieser Abschnitt 7 durch drei Unterabschnitte 9, 10 und 11 automatisch im Rechner simuliert, nämlich durch einen ersten linearen Unterabschnitt 9, gefolgt von einem zirkularen Abschnitt 10 und dieser wiederum gefolgt von einem weiteren linearen Abschnitt 11.Fig. 5 shows another way to travel the last section 7. There this section 7 is automatically replaced by three subsections 9, 10 and 11 in the calculator simulated, namely by a first linear subsection 9, followed by a circular section 10 and this in turn followed by a further linear section 11.

Das erfindungsgemäße Prinzip beruht also darauf, die abzufahrende Kurve oder Kontur 1 jeweils in Abschnitte derart zu unterteilen, daß man zum Abfahren dieser Kurve mit möglichst wenigen der Stützpunkte x auskommt, wobei möglichst viele dieser Abschnitte durch vorprogrammierte Kurven ersetzt werden, beispielsweise lineare oder zirkulare Kurven. Man kann in das Programm jederzeit eingreifen, um diese Korrekturen durchzuführen mit dem Ergebnis einer fühlbaren Einsparung an Speicherkapazität. Das Prinzip beruht darauf, daß, aufgrund der eingegebenen Daten, der Rechner die aufgenommene Bahn hinsichtlich ihrer Stützpunkte optimiert und somit den Speicherplatz beim Anwender gering hält, und zwar durch Simulation des programmierten Bahnverlaufs.The principle according to the invention is based on the one to be followed To subdivide the curve or contour 1 into sections in such a way that you can drive down this curve manages with as few support points x as possible, with as many as possible these sections can be replaced by preprogrammed curves, e.g. linear ones or circular curves. You can intervene in the program at any time to make these corrections to be carried out with the result of a noticeable saving in storage capacity. The principle is based on the fact that, on the basis of the data entered, the computer the Recorded path optimized with regard to its support points and thus the storage space for the user, by simulating the programmed path.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei den folgenden Arbeiten angewendet: Schweißen, Polieren, Auftragsarbeiten wie Klebeauftrag usw., aber auch bei Lackierungsarbeiten usw.The method of the present invention is particularly useful in the following Work applied: welding, polishing, contract work such as glue application, etc., but also for painting work, etc.

Claims (3)

Ansprüche 1. Verfahren zum Programmieren eines Manipulators mittels eines Trainingsarms, wobei man mit dem Trainingsarm einen bestimmten Weg abt währt und an vorbestimmten Stützpunkten längs des Weges die Achswerte der jeweiligen Stützpunkte von einem Rechner aufnimmt, der diese Daten zur Erstellung eines Programms speichert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung vorgesehen ist, die jederzeit eine nachträgliche Optimierung des Programmvorganges ermöglicht in dem Sinne, daß, bei einer vorgegebenen Bahntoleranz, Wegabschnitte (2-7, 9-11) durch vorgegebene und gespeicherte Konturen ersetzt werden, die durch möglichst wenige der Stützpunkte (x) definiert werden.Claims 1. A method for programming a manipulator by means of a training arm, where you can go a certain way with the training arm and the axis values of the respective support points at predetermined support points along the path records from a computer that stores this data to create a program, characterized in that a circuit is provided which can be followed at any time Optimization of the program process is made possible in the sense that, with a given Path tolerance, path sections (2-7, 9-11) through specified and saved contours which are defined by as few of the support points (x) as possible. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Parameter wahlweise und abschnittsweise geändert werden können: Abstand der Stützpunkte (x), Art der Verbindung der Stützpunkte (x) sowie Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der nach dem erstellten Programm durchgeführten Bewegung.2. The method according to claim 1, characterized in that the following Parameters can be changed optionally and in sections: Distance between support points (x), type of connection of the support points (x) as well as speed and / or acceleration the movement carried out according to the created program. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Stützpunkte (x) linear, zirkular oder durch andere mathematische Funktionen erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Connection of the support points (x) linear, circular or by other mathematical means Functions takes place.