[发明专利]用于控制自动化工作单元的方法

说明书

这种控制具备机械臂的自动化工作单元的方法包括以下步骤：a)计算对应于所述标称铰接指令的笛卡儿指令；b)根据所述笛卡儿指令来计算考虑到所述机械臂的实际几何参数的实际铰接指令；c)针对每个标称铰接指令并且根据所述实际铰接指令来计算铰接指令校正值；d)针对每个标称铰接指令并且根据所述所计算的铰接校正指令来计算有效铰接指令；e)根据所述所计算的有效铰接指令来计算用于每个马达控制器的控制指令；f)将所述马达控制指令传输到每个马达控制器。

技术领域

本发明涉及一种控制自动化工作单元的方法。本发明还涉及自动化工作单元。

背景技术

在工业机器人领域，已知使用自动化工作单元，所述自动化工作单元包括根据若干自由度而铰接的机械臂。

一般来说，工业机器人具有确保工具在空间中遵循预先限定的轨迹的定位和定向的功能。

在许多应用中，通过在笛卡儿坐标系统中表达的点和定向来给出机械臂应遵循的轨迹。当使用机器人来实施通过由机械臂携载的工具所执行的加工操作时尤其如此。

当通过具有与机器人控制器通信的控制中心的自动化工作单元来执行此类型的应用并且所述控制中心实施所述轨迹的产生时，所述控制中心经编程以将在笛卡儿坐标系统中表达的工具的位置和定向变换为坐标或铰接指令，所述坐标或铰接指令对应于机械臂的各种自由度。

所述控制中心应用逆运动学变换，所述逆运动学变换使用机械臂和求逆计算的几何模型。通常，此几何模型包括对应于机械臂的理想的几何表示的理论几何参数。

所述求逆计算取决于所使用的机械臂的类型以及铰接的几何特性。在机械臂的设计期间，常常(例如)通过选择平行和/或并发的铰接轴来选择这些几何特性以便促进后续的求逆计算。

然而，实际上，由于任何工业制造过程的固有变异性，机械臂始终相对于它们的理论表示呈现更大的或更小的偏差。因此，机械臂的实际几何参数不同于所述模型所基于的理论几何参数。

如果不考虑这些差异，那么存在以下风险：在机械臂的操作期间，实际上遵循的轨迹将不同于所要的轨迹。

为了纠正此问题，已知用于校准机械臂或确定校准或确定机械臂基准点的方法，可准确地确定机械臂的实际几何参数。描述机械臂的几何条件的最常见的方式是使用Denavit-Hartenberg形式体系，这允许通过基于四个参数将机械臂段的位置与在所述位置之前的位置进行比较来表达所述位置。校准方法的所述实施提供了构成实际几何参数的Denavit-Hartenberg参数组的量度。

仅在限定轨迹的笛卡儿坐标与发送到机械臂的控制器的铰接坐标之间的逆变换阶段处引入这些实际的几何参数。

在此情况下，所测得的参数与理论参数之间的差异可能导致使得有可能促进求逆计算的几何特性的损失。举例来说，在理论上被选择为平行和/或并发以便促进求逆计算的铰接轴可能实际上并非如此。于是需要实施能够考虑这些差异的更复杂的求逆计算。

因此，除了所使用的机械臂特有的运动学模型之外，控制中心的控制程序必须实施能够考虑到实际几何参数的逆变换。

此类约束在工业背景中是不合意的，因为其将控制程序的开发复杂化。逆变换尤其消耗资源。另外，这需要在控制中心中实施能够处理从校准过程得到的机械臂的实际几何参数的程序。另外，因为实际几何参数在机械臂之间不同，所以控制中心的程序员必须确保对实际几何参数的严格管理。本发明旨在通过提出用于包括铰接的机械臂的自动化工作单元的控制方法来弥补这些缺陷，其中编程得到简化并且变得可行，而不需要机械臂的实际几何参数的先验知识。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于控制自动化工作单元的方法，其中所述工作单元包括：

-以至少三个自由度铰接的机械臂，其中此机械臂可以根据铰接指令来控制，并且包括与机械臂的机动部分适配的马达；