DE69610284T2

DE69610284T2 - Verfahren zur robotersteuerung

Info

Publication number: DE69610284T2
Application number: DE69610284T
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Sakamoto; Tomoyuki Terada; Atsushi Watanabe
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2016-07-27
Also published as: US5872894A; EP0785490A4; DE69610284D1; WO1997005533A1; EP0785490A1; JPH0944225A; EP0785490B1; JP3537229B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für einen industriellen Roboter und insbesondere ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters, so dass sich ein, sich einem bestimmten gelehrten Punkt annähernder, Pfad mit einem Pfad, der in einem Betätigungsprogramm bestimmt wurde, deckt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise für einen Roboter für die Verwendung bei der Handhabung und dem Zusammenbau eines Werkstückes, anwendbar.
Bei der Bewegung eines Roboters durch eine Wiedergabe-Betätigung wird eine Beschleunigungs-/Verzögerungs-Steuerung für einzelne gelehrte Punkte in Übereinstimmung mit einem Positionierverhältnis, das in einer Bewegungsangabe in einem Betätigungsprogramm bestimmt wurde, ausgeführt. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, ein niedrigeres Positionierverhältnis zu bestimmen, um Zeit für die Beschleunigung und das Verlangsamen zu sparen und dadurch eine Zykluszeit zu verringern. Folglich ist es üblich geworden, ein niedrigeres Positionierverhältnis für einen gelehrten Punkt, der keinen hohen Präzisionsgrad für die Positionierung erfordert, festzulegen.
Bei beispielsweise einem Roboter zur Ausführung einer Zusammenbautätigkeit durch Handhabung eines Werkstückes besteht jedoch ein Problem bezüglich der Zuverlässigkeit des Betriebes, wenn das geringere Positionierverhältnis selbst für den gelehrten Punkt, der keinen hohen Präzisionsgrad für die Positionierung erfordert, bestimmt wird. Fig. 1 und 2 zeigen einen typischen Fall, in dem ein solches Problem auftritt.
Fig. 1 zeigt einen Bewegungspfad beim Zusammenbau eines Werkstückes 3 durch Einfügen in ein anderes Werkstück 4 durch Greifen des Werkstückes 3 mittels einer Hand 2, die an ein Roboterarmende 1 befestigt ist. Fig. 2 ist ein Diagramm, das den Inhalt eines Bewegungspfad-Plans zeigt, in dem eine gleichmäßige Bewegung von 100% (ein Positionierverhältnis von 0%) für die Position [2] bestimmt ist und eine Positionierbewegung von 100% für die Position [3] bestimmt ist, wobei die Achse der Abszisse die Zeit t wiedergibt und die Achse der Ordinate die Geschwindigkeit V wiedergibt.
In Fig. 1 stellen [1], [2] und [3] die gelehrten Punkte für einen Werkzeugpunkt dar, dessen Position vorbestimmt ist bezüglich der Hand 2 des Roboters. Eine geradlinig Bewegung ist für jeden der Pfadabschnitte [1] → [2] und [2] → [3] bestimmt. Da Position [3], die sich direkt unter der Position [2] befindet, eine Position ist in der die Einpassung vollendet wird, ist ein Positionieren von 100% in der Bewegungsangabe notwendigerweise bestimmt. Im Gegensatz dazu ist es vorteilhaft für die Position [2] in der Bewegungsangabe "100% gleichmäßig", d. h. ein Positionierverhältnis von 0%, zu bestimmen, um die Zyklusdauer zu verringern, da die Position [2] nur ein Durchgangspunkt ist, wo die Bewegungsrichtung von horizontal auf vertikal geändert wird.
Wird jedoch ein geringeres Positionierverhältnis für die Position [2] bestimmt, wird die Ortsgenauigkeit um die Position [2], die eine Ecke bildet, verringert. Der Roboter bewegt sich nämlich, wie durch Bezugszeichen 5 gezeigt, auf einem Pfad, der von dem gelehrten Pfad in der Nähe der Position [2] abweicht, zu der Position [3].
Insbesondere, wenn für die Position [2] "100% gleichmäßig" bestimmt ist und für die Position [3] "100% Positionieren" bestimmt ist, wird ein Bewegungspfad-Plan erstellt, so dass eine Bewegung EFGH (Instruction Geschwindigkeit V23) für den Pfad [2] → [3] in der Richtung der Z-Achse zeitgleich mit dem Beginn (einem Punkt C der Zeit) einer Verzögerungssteuer-Bewegung beginnt, die in einer Bewegung ABCD (Führungsgeschwindigkeit (command speed) V12) für den Pfad [1] → [2] in der Richtung der X-Achse, wie in Fig. 2 gezeigt, enthalten ist. Das bedeutet, dass ein Teil der Bewegung (von Punkt C zu Punkt D) des vorhergehenden Pfadabschnittes [1] → [2] selbst an einem Punkt (Punkt H) nicht abgeschlossen ist, an dem die Bewegung für den darauf folgenden Pfadabschnitt [2] → [3] abgeschlossen ist.
Folglich wird ein Pfad, der sich der Position [3] annähert, von dem geradlinigen Pfad [2] → [3] abgelenkt und es besteht die Möglichkeit, dass der Arbeitsablauf nicht reibungslos ausgeführt wird. Im Allgemeinen würde diese Tendenz erheblicher sein, wenn die Command-Geschwindigkeit V12 für den Pfadabschnitt [1] → [2] höher ist und die Länge L23 des Pfadabschnitts [2] → [3] kürzer ist.
Um die vorgenannten Probleme zu vermeiden war es allgemein üblich eine Anpassung über ein "Try-and-error"-Verfahren zu machen, das (1) Verringern der Command Geschwindigkeit V12 für den Pfadabschnitt [1] → [2]; (2) Bestimmen eines höheren Positionierverhältnisses (z. B. 100%) für die Position [2]; und (3) Anordnen der Position [2] beabstandet von der Position [3], einschließt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung jeglichen Einfluss der Bewegung für den vorhergehenden Pfadabschnitt, von einem intermediären Punkt zu einem Endpunkt, auf einem bestimmten Pfadabschnitt zu beseitigen, so dass die tatsächliche Bewegungsbahn des Roboters mit dem geplanten Pfad zusammenfällt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es die Arbeit des Bedieners, die mit dem Anpassen des Lehr- Inhaltes auf einer Try-and-Error-Basis verbunden ist, zu reduzieren und jeglichen Verlust bei der Zykluszeit zu beseitigen.
In der folgenden Beschreibung wird als "Pfadsicherung" die Sicherstellung, dass ein sich dem Endpunkt eines Pfadabschnittes näherender Pfad nicht von dem vorgegebenen Pfad abgelenkt wird, bezeichnet und als "Pfadsicherungsabschnitt" ein Abschnitt in dem die Pfadsicherung ausgeführt wird (von dem intermediären Punkt zu dem Endpunkt auf dem Pfadabschnitt) bezeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Robotersteuerung entsprechend beiliegendem Anspruch 1 bereitgestellt, wobei in diesem Anspruch ein Pfadsicherungsabschnitt in einer Bewegungsangabe für einen gewünschten Pfadabschnitt bestimmt wird und ein Pfadbewegungs-Plan basierend auf der Bewegungsangabe in einem Robotersteuerungs-System erstellt wird, so dass eine Bewegung für einen vorhergehenden Pfadabschnitt abgeschlossen ist, wenn der Roboter den Anfangspunkt des Pfadsicherungsabschnittes (einen intermediären Punkt, der zwischen einem Anfangspunkt und einem Endpunkt des Pfadabschnittes gesetzt ist) erreicht.
Der Pfadsicherungsabschnitt in der Bewegungsangabe kann durch (1) Ausdrücken der Position des intermediären Punktes durch eine räumliche Länge des Pfadsicherungsabschnitts; (2) Ausdrücken der Position des intermediären Punktes durch ein Verhältnis des Pfadsicherungsabschnittes bezogen auf den Pfadabschnitt; und (3) Ausdrücken der Position des intermediären Punktes durch eine Zeitdauer der Bewegung auf dem Pfadsicherungsabschnitt, angegeben werden.
Interpolationspunkte werden durch Ausführen einer Interpolation basierend auf dem Bewegungspfad-Plan entsprechend der oben genannten Bedingungen ermittelt und werden auf ein Servosteuerungs-System zur Steuerung der einzelnen Achsen des Roboters übertragen. Wenn ein Interpolationspunkt, der dem Anfangspunkt des Pfadsicherungsabschnittes (dem intermediären Punkt in dem Pfadabschnitt) entspricht zu dem Servosteuerungs-System übertragen wird und die einzelnen Achsen für den Interpolationspunkt arbeiten, ist eine Bewegung des vorhergehenden Pfadabschnittes abgeschlossen. Daher wird eine Genauigkeit der Bewegungsbahn des Roboters in dem Pfadsicherungsabschnitt nicht durch Einflüsse der Bewegung des vorhergehenden Pfadabschnittes gestört.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bewegungspfades zeigt, in dem ein Werkstück von einer Hand, die an einem Ende eines Roboterarms befestigt ist, gegriffen wird und durch Einfügen mit einem anderen Werkstück zusammengebaut wird;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das einen Bewegungspfad-Plan zeigt, in dem bezüglich des Bewegungspfades, der in Fig. 1 gezeigt ist, gemäß dem herkömmlichen Steuerungsverfahren eine 100% gleichmäßige Bewegung für eine Position [2] angegeben ist und eine 100% Positionierbewegung für eine Position [3] angegeben ist;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das den Bewegungspfad-Plan für den Bewegungspfad, der in Fig. 1 gezeigt ist, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen hauptsächlichen Teil eines Robotersteuerungsystems für die Verwendung zum Ausführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Pfadsicherungsabschnittes zeigt, der einen sich der Position [3] des in Fig. 1 gezeigten Bewegungspfad annähernden Pfad sichert;
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Übersicht der Verarbeitung zeigt, die in einem Wiedergabebetrieb eines Betätigungsprogramms, einschließlich eines Beispiels I der Bewegungsangaben, ausgeführt werden soll;
Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Übersicht der Verarbeitung zeigt, die in einem Wiedergabebetrieb eines Betätigungsprogramms, einschließlich eines Beispiels II der Bewegungsangaben, ausgeführt werden soll; und
Fig. 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Übersicht der Verarbeitung zeigt, die in einem Wiedergabebetrieb eines Betätigungsprogramms, einschließlich eines Beispiels III der Bewegungsangaben, ausgeführt werden soll;
In einem Robotersteuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung, wird eine Wiedergabetätigkeit ausgeführt, nachdem ein Pfadsicherungsabschnitt in einer Bewegungsangabe für eine Bewegung bestimmt worden ist, die einen Abschnitt einschließt, in dem ein gesicherter Pfad gewünscht ist. In einem Robotersteuerungsverfahren werden Bewegungsangaben, die in einem Betätigungsprogramm enthalten sind, sukzessive gelesen und basierend auf den Bewegungsangaben wird ein Bewegungspfad-Plan erstellt. Dann werden Interpolationspunkte durch Ausführen einer Interpolation ermittelt und für jede Achse zu einem Servosteuerungs-System Übertragen.
Wenn in der gelesenen Bewegungsangabe kein Pfadsicherungsabschnitt bestimmt worden ist, werden der Pfadbewegungs-Plan, die Interpolation und die Übertragung der Interpolationspunkte an das Servosteuerungs-System in der herkömmlichen Weise ausgeführt und so ein Bewegungspfad, der durch die Bewegungsangabe vorgegeben ist, ausgeführt.
Wenn in der gelesenen Bewegungsangabe ein Pfadsicherungsabschnitt bestimmt worden ist, werden Bedingungen für einen Pfadbewegungs-Plan benötigt, die in der herkömmlichen Technik nicht benötigt worden wären. Solche Bedingungen werden unter Bezugnahme auf das Diagramm in Fig. 3 beschrieben. Fig. 3 zeigt ein Beispiel des zu erstellenden Pfadbewegungs-Planes, wenn in einer Bewegungsangabe für die Bewegung entlang des Pfadabschnitts [2] → [3] des in Fig. 1 gezeigten Bewegungspfades ein Pfadsicherungsabschnitt bestimmt worden ist.
Wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 3 mit Fig. 2 deutlich wird, wird in einem Fall, in dem für eine Position [2] "100% gleichmäßig" bestimmt ist und für eine Position [3] "100% Positionieren" bestimmt ist, wenn bezüglich der Bewegung für den Pfadabschnitt [2] → [3] ein Pfadsicherungsabschnitt bestimmt worden ist, ein Pfadbewegungsplan erstellt, so dass ein Endpunkt D einer Bewegung ABCD in der Richtung der X-Achse in einem vorhergehenden Pfadabschnitt [1] → [2] vor (zeitlich vorhergehend) einem Endpunkt H einer Bewegung EFGH in der Richtung der Z-Achse in dem Pfadabschnitt [2] → [3] liegt.
Da die X-Achse in dem Diagramm von Fig. 3 die Zeit darstellt, gibt die Länge DH eine Zeitdauer wieder, in der der Pfad gesichert ist. Da die Y-Achse die Geschwindigkeit darstellt, gibt ein Bereich der Region DHGK eine räumliche Länge (Entfernung) des Pfadsicherungsabschnitts wieder. Wenn somit ein Pfadsicherungsabschnitt in der Bewegungsangabe durch eine räumliche Länge angegeben ist, wird ein Bewegungspfad-Plan erstellt, so dass die Fläche des Bereiches DHGK der räumlichen Länge entspricht.
Wenn ein Pfadsicherungsabschnitt durch ein Pfadsicherungsverhältnis bezogen auf den Pfadabschnitt [2] → [3] angegeben ist, wird ein Bewegungspfad-Plan erstellt, so dass das Verhältnis zwischen der Fläche des Bereiches DHGK und der Fläche des Bereiches EFGH (Länge L23 des Pfadabschnittes [2] → [3]; siehe Fig. 1) einem angegebenen Pfadsicherungsverhältnis entspricht.
Weiterhin, wird, wenn in einer Bewegungsangabe ein Pfadsicherungsabschnitt durch die Zeitdauer angegeben ist, ein Bewegungspfad-Plan erstellt, so dass eine Länge von DH der angegebenen Zeitdauer entspricht.
Diese Erfordernisse an einen Bewegungspfad-Plan können durch Anpassen einer Position eines Ausgangspunktes E der Bewegung auf dem Pfadabschnitt [2] → [3] auf der Zeitachse erfüllt werden, vorausgesetzt, dass eine Command Speed und eine Zeitkonstante einer Beschleunigung/Verzögerung in dem Abschnitt [2] → [3] nicht geändert werden.
Wenn die Interpolationspunkte, die durch die Interpolation basierend auf dem Bewegungspfad-Plan von Fig. 3 ermittelt werden, für jede Achse zu dem Servosteuerungs-System übertragen werden, ist die Anfangszeit der Bewegung in Richtung der Z-Achse des Pfadabschnittes [2] → [3] nicht ein Startzeitpunkt (Punkt C in Fig. 2) der Geschwindigkeitsreduzierung in der Bewegung des Pfadabschnittes [1] → [2], sondern wird, obwohl "100% gleichmäßig" für die Position [2] angegeben ist, auf einen Zeitpunkt verschoben, der durch J angezeigt ist.
Dementsprechend ist bezüglich der Bewegung nach dem Punkt K (Punkt D) der Einfluss der Bewegung in der Richtung der X-Achse des Pfades [1] → [2] beseitigt, so dass ein Bewegungspfad in Übereinstimmung mit dem Pfad [2] → [3] realisiert wird. In diesem Fall stellt die Fläche eines Dreicks JED in Fig. 3 bezogen auf die Fläche eines Dreicks CC'D ein effektives Positionierverhältnis der Position [2] dar.
Daher kann durch vorheriges Bestimmen eines Pfadsicherungsabschnittes in einer Bewegungsangabe durch die Länge, das Pfadsicherungsverhältnis oder die Zeit, der Bereich über den der Einfluss der Bewegung des vorhergehenden Pfadabschnitt ausgeübt wird limitiert werden, so dass ein beabsichtigter Bewegungspfad bezüglich einer Bewegung auf dem angegebenen Pfadsicherungsabschnitt realisiert werden kann. Es ist daher möglich die Arbeit, die mit "Try-and-Error"-Anpassungen (wie Änderung der Command-Speed, des Positionierverhältnis und der Position des Lehrpunktes) verbunden ist, um einen beabsichtigten Bewegungspfad zu realisieren zu verringern und auch jeglichen Verlust von Zykluszeit zu beseitigen.
Fig. 4 zeigt in einem Blockdiagramm einen hauptsächlichen Teil einer Robotersteuerungsvorrichtung für die Verwendung zur Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 besitzt eine durch Bezugszeichen 10 bezeichnete Robotersteuerungsvorrichtung eine Zentrale Einheit (CPU) 11 mit der ein Speicher 12 in der Form von ROM, ein Speicher 13 in der Form von RAM, ein nichtflüchtiger Speicher 14, eine Eingabe-Ausgabe Vorrichtung 15 für externe Einrichtungen, eine Schnittstelle 16 für einen Lehrbetätigungs-Anschluss 30 und eine Roboterachsen- Steuerung 17 über einen Bus 19 verbunden sind.
In ROM 12 ist ein Programm zur Steuerung des gesamten Systems, einschließlich dem Robotersteuerungs-Sytems 10 gespeichert. RAM 13 wird für die vorübergehende Speicherung von Daten für verschiedene Verarbeitungen, die durch die CPU ausgeführt werden, verwendet. In dem nichtflüchtigen Speicher 14 sind Daten des Roboterbetätigungsprogramms, die Bewegungsangaben, die später beschrieben werden, enthalten und verschiedene gesetzte Werte zur Betätigung der einzelnen Teile des Systems gespeichert. Weiterhin steuert die Roboterachsen-Steuerung 17 die Betätigung der einzelnen Achsen eines Robotermechanismus 20 über einen Servokreis 18.
Die Anordnung und Funktion der oben genannten Robotersteuerungsvorrichtung ist im wesentlichen identisch mit deren der herkömmlichen Robotersteuerungsvorrichtungen. Das kennzeichnende Merkmal der vorliegenden Erfindung zeigt sich in der Ausführung des Wiedergabebetriebs des Betätigungsprogramms, das die folgenden Bewegungsangaben, die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert sind, enthält.
Bezüglich des in Fig. 1 gezeigten Bewegungspfades werden Beispiele von Bewegungsangaben, die beim Ausführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in das Betätigungsprogramm geschrieben wurden, und die durch die CPU 11 auszuführende generelle Verarbeitung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 beschrieben.
In Fig. 5 ist der Bewegungspfad [1] → [2] → [3] aus dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel extrahiert und ein Pfadsicherungsabschnitt ist gezeigt, in dem ein sich der Position [3] nähernder Pfad abgesichert ist, ohne das Roboterarmende und das Werkstück zu zeigen. Die Verarbeitung in dem Wiedergabebetrieb und der zu realisierende Roboterpfad werden beschrieben, wobei drei Beispiele von Bewegungsangaben, die für die Pfadsicherung bei der Annäherung an Position [3] in dem Bewegungspfad erstellt wurden, gezeigt werden.
Die drei Beispiele I, II und III der Bewegungsangabe bestimmen den Pfadsicherungsabschnitt durch (1) Länge, (2) Zeit bzw. (3) Grad der Erreichung der Pfadbewegung.

[Beispiel I]

1: gerade Position [1] 300 mm/sec Positionieren
2: gerade Position [2] 100 mm/sec 100% gleichmäßig
3: gerade Position (3) 30 mm/sec Pfadsicherung 100 mm
Die generelle Behandlung, die im Wiedergabebetrieb des Betätigungsprogramms ausgeführt werden soll, einschließlich dieser Bewegungsangaben, ist im Flussdiagramm von Fig. 6 gezeigt.
Zuerst wird die Bewegungsangabe 1 gelesen (Schritt S1). Dann wird ein Bewegungspfad-Plan zum geradlinigen Bewegen und Positionieren zu der Position [1] bei einer Command-Speed von 300 mm/sec, gemäß der herkömmlichen Methode, erstellt. Interpolationspunkte werden durch Ausführen einer Interpolation, basierend auf dem erstellten Bewegungspfad-Plan, ermittelt und werden bei jeder Verarbeitungsperiode zu einem Servosystem übertragen und der Roboter so zu der Position [1] bewegt (Schritt S2).
Im nächsten Schritt S3 wird eine Bewegungsangabe 2 gelesen und ein Bewegungspfad- Plan zum geradlinigen Bewegen zu der Position [2] bei bestimmter Geschwindigkeit von 100 mm/sec, gemäß der herkömmlichen Methode, erstellt. Dann wird ein Interpolationspunkt durch Ausführen einer Interpolation, basierend auf dem erstellten Bewegungspfad-Plan, ermittelt und bei jeder Behandlungsperiode zu einem Servosystem übertragen und so die Bewegung zur Position [2] begonnen (Schritt S4). Der hier erstellte Bewegungspfad-Plan entspricht (ABCD) in dem Diagramm von Fig. 3, mit V12 = 100 mm/sec.
Der Roboter beginnt am Punkt C die Geschwindigkeit zu reduzieren und die Position P1 auf dem Pfad, der Punkt C entspricht, liegt notwendigerweise vor der Position [2], und der Abstand zwischen P1 und [2] entspricht einer Fläche des Bereiches, der in Fig. 3 von den Punkten CC'D umgeben ist.
Wenn die Verarbeitung bezüglich der Bewegung des Pfadabschnittes [2] → [3] gestartet werden kann, wird die nächste Bewegungsangabe 3 gelesen (Schritt S5), und ein Pfadplanerstellung-Verfahren beginnt die Zeitkonstanten (Gradienten von EF und GH) für die Beschleunigung/Verzögerung zu berechnen (Schritt S6). Da der Pfadsicherungsabschnitt durch die Entfernung von 100 mm von der Position [3] bestimmt ist, wird ein Punkt H berechnet, so dass die Fläche des Bereiches, der von DHGK in dem Diagramm in Fig. 3 umgeben ist 100 mm entspricht, um einen Bewegungspfad-Plan für den Pfadabschnitt [2] → [3] zu definieren (Schritt S7). Die Position von Punkt H wird durch Verwendung der angegebenen Geschwindigkeit V23 (= 30 mm/sec) und der Werte der in Schritt S6 bestimmten Zeitkonstanten berechnet.
Bei Erreichen eines Punktes J (Punkt E) in dem Diagramm in Fig. 3 (oder in der vorhergehenden Verarbeitungsperiode) wird eine Interpolation basierend auf dem definierten Bewegungspfad-Plan (EFGH) durchgeführt, um die Ermittlung von Interpolationspunkten für die einzelnen Achsen und die Übertragung der erstellten Daten zu beginnen (Schritte S8-S9).
Unmittelbar nach Punkt J, beginnt der Bewegungspfad des Roboters von dem geradlinigen Pfadabschnitt [1] → [2] abzuweichen und tritt in einen Pfad, der durch Bezugszeichen 6 angezeigt ist, ein. Eine Position P2 in dem Pfadabschnitt, die Punkt J entspricht, ist notwendigerweise zwischen P1 und der Position [2] gelegen und der Abstand zwischen P2 und [2] entspricht der Fläche des Bereiches, die von den Punkten JED in Fig. 3 umgeben ist.
Die Bewegung entlang dem Pfadabschnitt [1] → [2] ist abgeschlossen, wenn der Zeitpunkt D des Diagramms in Fig. 3 kommt. Die Position des Roboters in dem Pfadabschnitt liegt zu dieser Zeit um einen Abstand von 100 mm (an der Position P3 bestimmt durch L = 100 mm in Fig. 5) vor der Position [3], da der Bewegungspfad- Plan in Schritt 7 so definiert ist.
Der Roboter tritt in den geradlinigen Pfadabschnitt [2] → [3] an dem Punkt P3 ein, um sich in einer geraden Linie entlang dem Pfadsicherungsabschnitt P3-[3] zu bewegen. Wenn die Bewegung des Pfadabschnittes [2] → [3] beendet ist, sobald der Roboter den Endpunkt [3] erreicht (Schritt S 10), ist die Behandlung beendet. Es wird so eine Roboterbewegung erreicht, die die Pfadsicherung, die in der Bewegungsangabe 3 in Beispiel I bestimmt, realisiert.

[Beispiel II]

1: gerade Position [1] 300 mm/sec Positionieren
2: gerade Position [2] 200 mm/sec 100% gleichmäßig
3: gerade Position [3] 60 mm/sec 100 msec Pfadsicherung
Die generelle Behandlung, die im Wiedergabebetrieb des Betätigungsprogramms ausgeführt werden soll, einschließlich dieser Bewegungsangaben, ist im Flussdiagramm von Fig. 7 gezeigt.
Zuerst wird die Bewegungsangabe 1 gelesen (Schritt U1). Dann wird ein Bewegungspfad-Plan zum geradlinigen Bewegen und Positionieren zu der Position [1] bei einer bestimmten Geschwindigkeit von 300 mm/sec, gemäß der herkömmlichen Methode, erstellt, woraufhin Interpolationspunkte durch Interpolation basierend auf dem erstellten Bewegungspfad-Plan, ermittelt werden und bei jeder Verarbeitungsperiode zu einem Servosystem übertragen werden und der Roboter so zu der Position [1] bewegt wird (Schritt U2).
Im nächsten Schritt U3 wird eine Bewegungsangabe 2 gelesen und ein Bewegungspfad- Plan zum geradlinigen Bewegen zu der Position [2] bei bestimmter Geschwindigkeit von 200 mm/sec, gemäß der herkömmlichen Methode, erstellt. Dann wird ein Interpolationspunkt durch Ausführen einer Interpolation, basierend auf dem erstellten Bewegungspfad-Plan, ermittelt und bei jeder Behandlungsperiode übertragen zu einem Servosystem und so die Bewegung zur Position [2] begonnen (Schritt U4). Der hier erstellte Bewegungspfad-Plan entspricht (ABCD) in dem Diagramm von Fig. 3, mit V12 = 200 mm/sec.
Der Roboter beginnt am Punkt C die Geschwindigkeit zu reduzieren und die Position P1 auf dem Pfad, der Punkt C entspricht, liegt, wie in Beispiel I, notwendigerweise vor der Position [2], und der Abstand zwischen P1 und [2] entspricht einer Fläche des Bereiches, der in Fig. 3 von den Punkten CC'D umgeben ist.
Wenn die Verarbeitung bezüglich der Bewegung des Pfadabschnittes [2] → [3] gestartet werden kann, wird die nächste Bewegungsangabe 3 gelesen (Schritt U5), und ein Pfadplanerstellung-Verfahren beginnt die Zeitkonstanten (Gradienten von EF und GH) für die Beschleunigung/Verzögerung zu berechnen (Schritt U6). Da der Pfadsicherungsabschnitt durch die Zeit von 100 msec bestimmt ist, wird ein Punkt H berechnet, so dass die Zeit, die durch DH in dem Diagramm von Fig. 3 wiedergegeben ist 100 msec entspricht, um einen Bewegungspfad-Plan für den Pfadabschnitt [2] → [3] zu definieren (Schritt U7). Die Position von Punkt H wird durch Verwendung der angegebenen Geschwindigkeit V23 (= 60 mm/sec) und der Werte der in Schritt U6 bestimmten Zeitkonstanten berechnet.
Bei Erreichen des Punktes J (Punkt E) in dem Diagramm von Fig. 3 (oder in der vorhergehenden Verarbeitungsperiode) wird eine Interpolation basierend auf dem definierten Bewegungspfad-Plan (EFGH) durchgeführt, um die Ermittlung von Interpolationspunkten für die einzelnen Achsen und die Übertragung der erstellten Daten zu dem Servosystem zu beginnen (Schritte U8-U9).
Unmittelbar nach Punkt J, beginnt der Bewegungspfad des Roboters von dem geradlinigen Pfadabschnitt [1] → [2] abzuweichen und tritt in einen Pfad, der durch Bezugszeichen 6 angezeigt ist, ein. Eine Position P2 in dem Pfadabschnitt, die Punkt J entspricht, ist, wie in Beispiel I, notwendigerweise zwischen P1 und der Position [2] gelegen und der Abstand zwischen P2 und [2] entspricht der Fläche des Bereiches, die von den Punkten JED in Fig. 3 umgeben ist.
Die Bewegung entlang dem Pfadabschnitt [1] → [2] ist abgeschlossen, wenn Zeitpunkt D in dem Diagramm von Fig. 3 kommt. Die Position des Roboters in dem Pfadabschnitt liegt zu dieser Zeit an der Position P3 vor der Position [3] in dem Pfadabschnitt [2] → [3].
Der Roboter tritt in den geradlinigen Pfadabschnitt [2] → [3] an dem Punkt P3 ein, um sich in einer geraden Linie entlang dem Pfadsicherungsabschnitt P3-[3] zu bewegen. Wenn die Bewegung des Pfadabschnittes [2] → [3] beendet ist, sobald der Roboter den Endpunkt [3] erreicht (Schritt U10) ist die Behandlung beendet. Es wird so eine Roboterbewegung erreicht, die die Pfadsicherung, die in der Bewegungsangabe 3 in Beispiel II bestimmt ist, realisiert. Die Zeit, die für die Bewegung entlang dem Pfadsicherungsabschnitt P3-[3] benötigt wird, ist notwendigerweise 100 msec, bestimmt durch die Bewegungsangabe 3.

[Beispiel III]

1: gerade Position [1] 300 mm/sec Positionieren
2: gerade Position [2] 200 mm/sec 100% gleichmäßig
3: gerade Position [3] 60 mm/sec Pfadsicherung 30%
Die generelle Behandlung, die im Wiedergabebetrieb des Betätigungsprogramms ausgeführt werden soll, einschließlich dieser Bewegungsangaben ist im Flussdiagramm von Fig. 8 gezeigt.
Zuerst wird die Bewegungsangabe 1 gelesen (Schritt W1). Dann wird ein Bewegungspfad-Plan zum geradlinigen Bewegen und Positionieren zu der Position [1] bei einer bestimmten Geschwindigkeit von 300 mm/sec, gemäß der herkömmlichen Methode, erstellt, woraufhin Interpolationspunkte durch Ausführen einer Interpolation, basierend auf dem erstellten Bewegungspfad-Plan, ermittelt werden und bei jeder Behandlungsperiode zu einem Servosystem übertragen werden und der Roboter so zu der Position [1] bewegt wird (Schritt W2).
Im nächsten Schritt W3 wird eine Bewegungs-Führungsangabe 2 (motion command statement) gelesen und ein Bewegungspfad-Plan zum geradlinigen Bewegen zu der Position [2] bei bestimmter Geschwindigkeit von 200 mm/sec, gemäß der herkömmlichen Methode, erstellt. Dann wird ein Interpolationspunkt durch Ausführung einer Interpolation, basierend auf dem erstellten Bewegungspfad-Plan, ermittelt und bei jeder Behandlungsperiode zu einem Servosystem übertragen und so die Bewegung zur Position [2] begonnen (Schritt W4). Der hiererstellte Bewegungspfad-Plan entspricht (ABCD) in dem Diagramm von Fig. 3, mit V12 = 200 mm/sec.
Der Roboter beginnt am Punkt C die Geschwindigkeit zu reduzieren und die Position P1 auf dem Pfad, der Punkt C entspricht, liegt, wie in Beispiel I und II, notwendigerweise vor der Position [2], und der Abstand zwischen P1 und [2] entspricht einer Fläche des Bereiches, der in Fig. 3 von den Punkten CC' D umgeben ist.
Wenn die Verarbeitung bezüglich der Bewegung des Pfadabschnittes [2] → [3] gestartet werden kann, wird die nächste Bewegungsangabe 3 gelesen (Schritt W5), und ein Pfadplanerstellung-Verfahren beginnt die Zeitkonstanten (Gradienten von EF und GH) für die Beschleunigung/Verlangsamung zu berechnen (Schritt W6). Da der Pfadsicherungsabschnitt durch das Pfadsicherungsverhältnis γ = 30% in der Bewegungsführungsangabe bestimmt ist, wird ein Punkt H berechnet, so dass die Fläche des Bereiches, der in dem Diagramm von Fig. 3 von DHGK umgeben ist, bezogen auf die Fläche des Bereiches, der durch EFGH umgeben ist, 30% beträgt, um einen Bewegungspfad-Plan für den Pfadabschnitt [2] → [3] zu definieren (Schritt W7). Die Position von Punkt H wird durch Verwendung der angegebenen Geschwindigkeit V23 (= 60 min/sec) und der Werte der in Schritt W6 bestimmten Zeitkonstanten berechnet.
Bei Erreichen des Punktes J (Punkt E) in dem Diagramm von Fig. 3 (oder in der vorhergehenden Verarbeitungsperiode) wird eine Interpolation basierend auf dem definierten Bewegungspfad-Plan (EFGH) durchgeführt um die Ermittlung von Interpolationspunkten für die einzelnen Achsen und die Übertragung der erstellten Daten zu dem Servosystem zu beginnen (Schritte W8-W9).
Unmittelbar nach Punkt J, beginnt der Bewegungspfad des Roboters von dem geradlinigen Pfadabschnitt [1] → [2] abzuweichen und tritt in einen Pfad, der durch Bezugszeichen 6 angezeigt ist, ein. Eine Position P2 in dem Pfadabschnitt, die Punkt J entspricht liegt, wie in Beispiel I und II, notwendigerweise zwischen P1 und der Position [2] und der Abstand zwischen P2 und [2] entspricht der Fläche des Bereiches, die von den Punkten JED in Fig. 3 umgeben ist.
Die Bewegung entlang dem Pfadabschnitt [1] → [2] ist abgeschlossen, wenn Zeitpunkt D in dem Diagramm von Fig. 3 kommt. Angenommen, dass P3 die Position des Roboters auf dem Pfad zu dieser Zeit, wie in Beispiel I und II, darstellt, liegt die Position P3 um 30% des geradlinigen Pfadabschnitt [2] → [3] vor der Position [3], da der Bewegungspfad-Plan so in Schritt W7 bestimmt ist.
Der Roboter tritt in den geradlinigen Pfadabschnitt [2] → [3] an dem Punkt P3 ein, um sich in einer geraden Linie entlang dem Pfadsicherungsabschnitt P3-[3] zu bewegen. Wenn die Bewegung des Pfadabschnittes [2] → [3] beendet ist, sobald der Roboter den Endpunkt [3] erreicht (Schritt W 10) ist die Behandlung beendet. So wird eine Roboterbewegung erreicht, die die Pfadsicherung, die in der Bewegungsführungsangabe 3 in Beispiel III bestimmt ist, realisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich den Bereich zu limitieren über welchen Einfluss der Bewegung in einem vorhergehenden Pfadabschnitt ausgeübt wird und somit einen beabsichtigten Bewegungspfad bezüglich einer Bewegung auf einem bestimmten Pfadsicherungsabschnitt zu realisieren. Weiterhin ist es möglich zur Realisierung eines beabsichtigten Bewegungspfades die mit Anpassungen nach dem "Try-and-Error"-Verfahren (z. B. Änderung der Führungsgeschwindigkeit, des Positionierverhältnisses und Position des Lehrpunktes) verbundene Arbeit zu reduzieren und auch jeglichen Verlust bei der Zykluszeit zu eliminieren.

Claims

1. Robotersteuerungsverfahren zum Betätigen eines Roboters durch Steuerung der jeweiligen Achsen des Roboters unter Verwendung einer Robotersteuerungsvorrichtung, die eine Softwareverarbeitungsfunktion aufweist, so dass der Roboter eine Bewegungsbahn ausführt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(a) Speichern eines Betätigungsprogramms, das eine erste Bewegungsangabe für einen ersten Pfadabschnitt, und eine zweite Bewegungsangabe für einen zweiten Pfadabschnitt, der auf den ersten Pfadabschnitt folgt, einschließt, wobei die zweite Bewegungsangabe eine Bestimmung eines Pfadsicherungsabschnitts, von einem Zwischenpunkt zu einem Endpunkt des zweiten Pfadabschnittes, einschließt;

(b) Lesen des in Schritt (a) gespeicherten Betätigungsprogramms;

(c) Erstellen von Bewegungsbahn-Plänen zum Realisieren einer ersten Bewegungsbahn für den ersten Pfadabschnitt und einer zweiten Bewegungsbahn für den zweiten Pfadabschnitt, basierend auf den in Schritt (b) gelesenen ersten und zweiten Bewegungsangaben in dem Betätigungsprogramm, so dass die erste Bewegungsbahn endet, wenn der Roboter den Zwischenpunkt in der zweiten Bewegungsbahn erreicht;

(d) Bestimmen von Interpolationspunkten, basierend auf dem, in Schritt (c) entworfenen, Bewegungsbahn-Plan;

(e) Übertragen von Daten, die die in Schritt (d) bestimmten Interpolationspunkte darstellen, auf ein Servosteuerung-System zur Steuerung der einzelnen Achsen des Roboters.

2. Robotersteuerungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Lage des Zwischenpunktes durch eine räumliche Länge des Pfadsicherungsabschnitts in Schritt (a) bezeichnet ist.

3. Robotersteuerungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Lage des Zwischenpunktes durch eine Zeitdauer bezeichnet ist, die benötigt wird um den Roboter entlang des Pfadsicherungsabschnitts in Schritt (a) zu bewegen.

4. Robotersteuerungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Lage des Zwischenpunktes durch ein Pfadsicherungsverhältnis bezeichnet ist, das dargestellt wird durch eine räumliche Länge des Pfadsicherungsabschnitts bezogen auf eine räumliche Länge des zweiten Pfadabschnitts in Schritt (a).