專利名稱：一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)機(jī)器人被用于執(zhí)行某個(gè)特定的任務(wù)之前，它必須被編程以完成該任務(wù)?？刂茩C(jī)器人的人稱為操作員。在下面，詞語“用戶”和“操作員”用作同義詞。當(dāng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程時(shí)，使用機(jī)器人語言。由于每個(gè)機(jī)器人供應(yīng)商都開發(fā)其自己的機(jī)器人語言，所以存在多種不同的機(jī)器人語言。機(jī)器人程序包括用機(jī)器人語言編寫的一系列機(jī)器人指令。編程語言的使用具有非常靈活的優(yōu)點(diǎn)，但是也要求對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程的操作員必須具備有關(guān)機(jī)器人編程的知識(shí)，特別是有關(guān)不同機(jī)器人的機(jī)器人語言的知識(shí)。這需要操作員進(jìn)行深入和昂貴的培訓(xùn)。但是，在工業(yè)中，并非總是能夠擁有具備機(jī)器人編程知識(shí)的操作員。因此，希望使不具備編程語言知識(shí)的操作員能夠以簡單和直觀的方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程。
工業(yè)機(jī)器人的常見的應(yīng)用是從第一工作站拾取對(duì)象，將該對(duì)象移到第二工作站并將其放置在那里。例如，第一工作站可以包括注射模制機(jī)，而第二工作站可以包括傳送裝置。這種機(jī)器人應(yīng)用稱為“拾放(pick andplace)”。例如，第一工作站可包括注射模制機(jī)，而第二工作站可包括傳送裝置。在該應(yīng)用中，機(jī)器人用于從注射模制機(jī)中拉出模制的對(duì)象，將其移到傳送裝置并將該對(duì)象放置于傳送裝置上。
根據(jù)機(jī)器人所服務(wù)的應(yīng)用場合，機(jī)器人被編程以執(zhí)行工作周期。有時(shí)候，有必要使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與工作站的其它運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)相同步，例如，使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與包括打開模具的模制周期相同步。大量和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)使得難以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程。在生產(chǎn)小批量對(duì)象的應(yīng)用中，當(dāng)要生產(chǎn)新的對(duì)象時(shí)，機(jī)器人周期不得不進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整機(jī)器人周期意味著不得不對(duì)機(jī)器人重新編程。
通常，在編程過程中，操作人員示教由機(jī)器人所遵循的路徑，這是通過使用稱為示教器(teach pendant)的可移動(dòng)編程單元來沿著該路徑手動(dòng)地將機(jī)器人推到期望的位置來實(shí)現(xiàn)的。這種示教方法沒有為精確放置以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與模具運(yùn)動(dòng)的同步提供任何支持。
法國專利申請(qǐng)F(tuán)R 2 840 420提出了一種關(guān)于針對(duì)該問題的使用需要深入培訓(xùn)的復(fù)雜編程語言的解決方案。該文件公開了一種用于工業(yè)機(jī)器人的控制設(shè)備，包括與操作員交互的裝置以及存儲(chǔ)控制周期的裝置，其中，該設(shè)備包括被設(shè)置來向操作員提供相繼兼容選擇的相繼應(yīng)用確定裝置。與操作員交互的裝置包括具有根據(jù)操作員作出的選擇自動(dòng)重新配置的觸摸屏，控制周期存儲(chǔ)裝置包括能夠保存由操作員作出的相繼選擇所創(chuàng)建的控制程序的永久存儲(chǔ)裝置，相繼應(yīng)用確定裝置包括用于確定地理運(yùn)動(dòng)的裝置，并且該地理運(yùn)動(dòng)確定裝置包括用于確定運(yùn)動(dòng)限制或者端止擋(endstops)的裝置以及用于對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程的確定地理位置的裝置。該申請(qǐng)公開了用于機(jī)器人的圖形用戶界面，該界面通過給操作員提供選擇并且向操作員提問來引導(dǎo)操作員進(jìn)行編程。然后，基于操作員所作出的回答和選擇，生成機(jī)器人程序。
上述專利申請(qǐng)所公開的控制設(shè)備適于借助于可沿三個(gè)正交軸運(yùn)動(dòng)的線性機(jī)器人對(duì)簡單“拾放”應(yīng)用進(jìn)行編程。但是，需要有針對(duì)上述問題的更靈活的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種緩解上述問題的具有吸引力的解決方案，從而使得不具備有關(guān)機(jī)器人編程語言知識(shí)的操作員能夠?qū)I(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程，以使其執(zhí)行涉及多個(gè)不同的工作站的復(fù)雜應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，該目的由包括權(quán)利要求1所述的特征部分的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該目的由包括權(quán)利要求15所述的特征部分的方法來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，該目的在可直接加載到計(jì)算機(jī)或者處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)、由該計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，其中，該計(jì)算機(jī)程序包括用于執(zhí)行本發(fā)明的方法步驟的軟件代碼部分。該計(jì)算機(jī)程序通過計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或者通過網(wǎng)絡(luò)來提供。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該目的在程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法步驟并且所述程序運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時(shí)、由其上記錄有該程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。
機(jī)器人通常置于機(jī)器人單元(robot cell)中或機(jī)器人線(robot line)上，以利于一系列復(fù)雜動(dòng)作的自動(dòng)化。機(jī)器人單元可以包括多個(gè)不同的工作站，并且機(jī)器人可以被編程為在不同的工作站執(zhí)行不同的任務(wù)。然后，機(jī)器人被編程以便按限定的連續(xù)順序來執(zhí)行任務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明，包含預(yù)編程機(jī)器人代碼的一組預(yù)限定工作站被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器位置中。用戶通過從預(yù)限定工作站組中選擇一個(gè)或者多個(gè)工作站、并指定機(jī)器人訪問所選工作站的順序、來創(chuàng)建機(jī)器人程序。這允許操作員創(chuàng)建反映實(shí)際機(jī)器人單元的配置的圖形表示。
工作站是機(jī)器人可執(zhí)行工作的物理位置。每個(gè)預(yù)限定工作站代表實(shí)際的工作站以及待由機(jī)器人在該工作站進(jìn)行的所限定的任務(wù)。預(yù)編程機(jī)器人代碼被專門設(shè)計(jì)用來控制機(jī)器人，以使機(jī)器人在工作站執(zhí)行所限定的任務(wù)。工作站的實(shí)例有注射模制機(jī)、染鑄機(jī)(dye casting machine)、用于丟棄不合格對(duì)象的廢品站、用于對(duì)象的視覺控制的設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)用于對(duì)象的后續(xù)加工的工作站、以及諸如傳送裝置的輸出站。任務(wù)的實(shí)例有從模具中拾取模制的對(duì)象、將該對(duì)象投入廢物籃、在視覺控制期間保持該對(duì)象、以與加工工具相關(guān)的預(yù)限定方式來移動(dòng)該對(duì)象、將該對(duì)象與其它對(duì)象放入組裝部件中、將該對(duì)象置于傳送裝置上。后續(xù)加工例如有燒制(flaming)、去毛刺(deburring)、打澆口(degating)、分發(fā)(dispensing)、拋光、研磨或者繪制等等。
在機(jī)器人程序的創(chuàng)建期間，用戶與一個(gè)或多個(gè)圖形界面進(jìn)行交互。在此上下文中，圖形界面限定為視圖或視圖的一部分，適于與用戶的交互并顯示于顯示設(shè)備上。圖形界面適于向用戶顯示采用文本和符號(hào)形式的信息以及選擇，并且接收用戶輸入的指令、數(shù)據(jù)和選擇。
根據(jù)本發(fā)明，機(jī)器人程序是基于所存儲(chǔ)的、包含預(yù)限定機(jī)器人程序代碼的預(yù)限定工作站、由用戶通過用戶界面輸入的與所選工作站有關(guān)的信息、以及機(jī)器人訪問所選工作站的順序來生成的。編程代碼對(duì)用戶是隱蔽的，而用戶通過與一個(gè)或多個(gè)圖形界面進(jìn)行交互來創(chuàng)建機(jī)器人程序。因此，本發(fā)明使用戶能夠在不需要使用任何編程代碼的情況下創(chuàng)建機(jī)器人程序。本發(fā)明提供了一種對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程的簡便和教導(dǎo)性的方法，并且不需要與機(jī)器人語言有關(guān)的任何知識(shí)。關(guān)于將工作站添加到機(jī)器人單元或者從機(jī)器人單元中去除工作站，用戶可以容易地對(duì)機(jī)器人重新編程。利用本發(fā)明所獲得的另一優(yōu)點(diǎn)在于用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)具有五或六個(gè)軸的高級(jí)機(jī)器人進(jìn)行編程與對(duì)只有三個(gè)軸的簡單線性機(jī)器人進(jìn)行編程一樣簡單。
工業(yè)機(jī)器人這一術(shù)語是指可線性運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手(manipulator)以及包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸的機(jī)器人。本發(fā)明可用于針對(duì)包括訪問一個(gè)或多個(gè)工作站以及在一個(gè)或多個(gè)工作站執(zhí)行工作的應(yīng)用、對(duì)工業(yè)機(jī)械手或機(jī)器人進(jìn)行編程。本發(fā)明尤其可用于對(duì)與處理來自模制機(jī)器的模制部件有關(guān)的機(jī)器人進(jìn)行編程，所述模制機(jī)器通常例如與下列有關(guān)注射模制(injectionmoulding)、染鑄(dye casting)、以及機(jī)器管理和原料處理。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述預(yù)限定工作站包含用于工作站的默認(rèn)數(shù)據(jù)。例如，如果默認(rèn)數(shù)據(jù)包括用于工作站的默認(rèn)輸入和輸出信號(hào)將是很有利的。預(yù)限定的默認(rèn)數(shù)據(jù)幫助用戶進(jìn)行通常有效的設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述默認(rèn)數(shù)據(jù)包括由機(jī)器人在工作站執(zhí)行工作時(shí)所要遵循的一個(gè)或多個(gè)預(yù)限定的運(yùn)動(dòng)路徑。根據(jù)該實(shí)施例，預(yù)限定工作站包含用于執(zhí)行任務(wù)的預(yù)限定運(yùn)動(dòng)路徑。這實(shí)際上是幫助用戶，用戶不必為對(duì)工作站處復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的編程而煩惱。
機(jī)器人在任務(wù)中所遵循的路徑由路點(diǎn)(waypoint)序列來限定。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述默認(rèn)數(shù)據(jù)包括用于機(jī)器人在工作站執(zhí)行工作時(shí)、在由其所要遵循的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)路徑上所訪問的默認(rèn)順序的默認(rèn)位置，并且所述默認(rèn)路點(diǎn)在圖形界面上以圖形方式顯示給用戶。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述圖形生成器適于生成一個(gè)或多個(gè)圖形用戶界面，用于輸入針對(duì)所選工作站處的機(jī)器人的配置數(shù)據(jù)。所述用戶輸入接收裝置適于接收并存儲(chǔ)用于所選工作站的配置數(shù)據(jù)，而所述機(jī)器人程序生成器適于基于所收到的配置數(shù)據(jù)來生成所述機(jī)器人程序。這樣，用戶可以輸入用于機(jī)器人的配置數(shù)據(jù)，基于該配置數(shù)據(jù)，將生成機(jī)器人程序。該實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過圖形化支持，幫助用戶限定安全區(qū)域、機(jī)器人工具以及機(jī)器人與工作對(duì)象協(xié)作系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述配置數(shù)據(jù)包括由機(jī)器人在工作站處執(zhí)行工作時(shí)所遵循的運(yùn)動(dòng)路徑上的路點(diǎn)的位置。這樣，用戶可以限定路徑上路點(diǎn)的位置。如果為工作站限定了默認(rèn)運(yùn)動(dòng)路徑，則該實(shí)施例使得能夠給運(yùn)動(dòng)路徑上預(yù)限定的路點(diǎn)分配位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于輸入配置數(shù)據(jù)的圖形用戶界面適于顯示默認(rèn)數(shù)據(jù)，并且該系統(tǒng)包括允許用戶編輯默認(rèn)數(shù)據(jù)的裝置，并且機(jī)器人程序生成器適于基于被編輯的默認(rèn)數(shù)據(jù)來生成機(jī)器人程序。這樣，用戶可以編輯默認(rèn)數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于輸入配置數(shù)據(jù)的圖形界面包括適于通過寫入代表期望位置的坐標(biāo)來輸入所述路點(diǎn)位置的輸入裝置、以及用于通過引導(dǎo)機(jī)器人沿著期望路徑經(jīng)過各個(gè)路點(diǎn)來輸入所述路點(diǎn)位置的裝置，從而使操作員能夠在至少兩個(gè)用以輸入路徑位置的方法之間進(jìn)行選擇。這樣，路點(diǎn)的位置可以通過手動(dòng)地推機(jī)器人到期望位置、或者通過位置坐標(biāo)的輸入來示教。盡管路徑被預(yù)限定為默認(rèn)路徑，包括路徑布局中的位置名稱和順序、速度數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)類型、所連接的信號(hào)等等，用戶仍必須設(shè)置與機(jī)器人有關(guān)的路點(diǎn)的實(shí)際物理位置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述圖形顯示設(shè)備是用于示教和手動(dòng)操作機(jī)器人的示教器單元。但是，本發(fā)明也可用于機(jī)器人的離線編程，而這樣顯示單元就例如為連接到計(jì)算機(jī)的屏幕。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述圖形生成器適于在所述顯示設(shè)備上生成包括圖形信息的圖形用戶界面，該圖形信息關(guān)于工作期間的所選工作站的狀態(tài)。機(jī)器人程序的編程和操作通過圖形界面來執(zhí)行。圖形信息指的是符號(hào)、色彩編碼或者其組合。該實(shí)施例使得操作員易于監(jiān)視工作站的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的輕松操作。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述圖形信息包括有關(guān)工作站是否在工作的圖形信息、以及有關(guān)工作站是否起作用的信息。在本發(fā)明的實(shí)施例中，生成了用于顯示與工作期間的工作站的I/O信號(hào)狀態(tài)有關(guān)的圖形信息的圖形界面。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述圖形生成器適于將與預(yù)限定工作站有關(guān)的所述信息顯示為包括與工作站有關(guān)的圖形信息的圖形對(duì)象，并且每個(gè)圖形對(duì)象代表其中一個(gè)工作站。圖形信息使得用戶可以方便快捷地理解所顯示的信息，并得到機(jī)器人單元及其狀態(tài)的概況。
本發(fā)明特別適用于處理與注射模制和染鑄有關(guān)的模制部件。


現(xiàn)在，通過本發(fā)明對(duì)不同實(shí)施例的說明并參考附圖，將更加詳盡地說明本發(fā)明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程的系統(tǒng)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程的方法的流程圖。
圖3示出了用于輸入程序細(xì)節(jié)的圖形用戶界面的示例。
圖4示出了針對(duì)全局設(shè)置的圖形用戶界面的示例。
圖5示出了用于選擇工作站的圖形用戶界面的示例。
圖6示出了用于輸入工作站的基本配置數(shù)據(jù)的圖形用戶界面的示例。
圖7示出了用于輸入工作站的高級(jí)配置數(shù)據(jù)的圖形用戶界面的示例。
圖8示出了用于輸入周期序列的圖形用戶界面的示例。
圖9示出了包括與工作期間工作站的狀態(tài)和模式有關(guān)的圖形信息的圖形用戶界面的示例。
圖10示出了包括與工作期間工作站的I/O信號(hào)狀態(tài)有關(guān)的圖形化信息的圖形用戶界面的示例。
具體實(shí)施例方式
通常，工業(yè)機(jī)器人包括機(jī)械手、用于控制機(jī)械手的控制單元以及便攜式操作員控制設(shè)備，便攜式操作員控制設(shè)備稱為示教器單元，用于示教和手動(dòng)操作機(jī)械手。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程以執(zhí)行包括訪問多個(gè)工作站的工作周期的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括示教器單元1，該示教器單元1包括圖形顯示設(shè)備2以及包括多個(gè)觸摸按鈕的用戶輸入裝置3。該圖形顯示設(shè)備例如為觸摸屏，其使得用戶可以通過該屏與系統(tǒng)進(jìn)行交互。但是，在另一實(shí)施例中，圖形顯示和輸入裝置可能是諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的普通計(jì)算機(jī)的顯示屏、鍵盤以及定點(diǎn)設(shè)備(例如鼠標(biāo))。
該系統(tǒng)進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器裝置，該存儲(chǔ)器裝置包括用于存儲(chǔ)包含一組預(yù)限定工作站的庫的存儲(chǔ)器位置。庫中的每個(gè)工作站包含預(yù)編程機(jī)器人代碼以及工作站的默認(rèn)數(shù)據(jù)。每個(gè)預(yù)限定工作站代表機(jī)器人在實(shí)際工作站所執(zhí)行的一個(gè)任務(wù)。每個(gè)預(yù)限定工作站包括預(yù)編程機(jī)器人代碼，用于機(jī)器人執(zhí)行預(yù)限定任務(wù)。默認(rèn)數(shù)據(jù)包括由機(jī)器人在工作站執(zhí)行預(yù)限定任務(wù)時(shí)所要遵循的一個(gè)或多個(gè)默認(rèn)運(yùn)動(dòng)路徑。例如，默認(rèn)運(yùn)動(dòng)路徑包括速度數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)類型數(shù)據(jù)以及待使用的機(jī)器人工具的數(shù)據(jù)。默認(rèn)數(shù)據(jù)還可包括用于工作站的默認(rèn)輸入和輸出信號(hào)。
該系統(tǒng)包括圖形生成器7，其適于生成待顯示在顯示設(shè)備2上的多個(gè)圖形用戶界面。圖形表示以三個(gè)層來建立1)包括幾個(gè)工作站的機(jī)器人單元；2)包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人路徑的工作站；以及3)包括幾個(gè)位置的機(jī)器人路徑。圖形用戶界面適于顯示與庫中所包含的預(yù)限定工作站相關(guān)的信息，并且允許用戶在預(yù)限定工作站之間進(jìn)行選擇，并允許用戶指定機(jī)器人訪問所選工作站的順序。用于產(chǎn)生圖形的任何商業(yè)可用的程序可以用于實(shí)現(xiàn)圖形生成器。
該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用戶輸入接收裝置9，該裝置適于接收并存儲(chǔ)由用戶通過輸入裝置輸入的信息。該系統(tǒng)還包括機(jī)器人程序生成器8，該生成器適于基于所存儲(chǔ)的與包含預(yù)編程機(jī)器人代碼的工作站有關(guān)的信息、用戶所選的工作站以及用戶所指定的機(jī)器人協(xié)助工作站的順序，來生成用于執(zhí)行工作周期的機(jī)器人程序。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括含有軟件指令的軟件模塊、以及用于執(zhí)行軟件指令的硬件。示教器單元1以及機(jī)器人的控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)處理器和實(shí)施本發(fā)明必要的其它硬件。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該系統(tǒng)部分在示教器單元上實(shí)施，部分在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中實(shí)施。優(yōu)選地，該系統(tǒng)處理圖形界面的部分位于示教器單元中，而處理機(jī)器人程序生成的部分在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中實(shí)施。例如，機(jī)器人程序生成器以及用于預(yù)限定默認(rèn)數(shù)據(jù)和預(yù)編程機(jī)器人代碼的存儲(chǔ)器位置在控制系統(tǒng)中實(shí)施，而圖形生成器和用于存儲(chǔ)與圖形用戶界面的配置有關(guān)的信息的存儲(chǔ)器位置在示教器單元中實(shí)施。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法和計(jì)算機(jī)程序的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解，流程圖中的每個(gè)塊都可以由計(jì)算機(jī)程序指令來實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)程序指令可以由位于示教器單元中的中央處理單元來執(zhí)行，也可以在位于機(jī)器人的控制系統(tǒng)的中央處理單元中執(zhí)行。機(jī)器人程序的創(chuàng)建包括如操作員在現(xiàn)實(shí)生活中所感知的那樣來建立機(jī)器人單元，即以三個(gè)層次來建立機(jī)器人單元包括幾個(gè)工作站的單元、包含一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人路徑的工作站、以及包括幾個(gè)位置的路徑。
圖形用戶界面可以被顯示為向?qū)?，該向?qū)е脩艚?jīng)歷創(chuàng)建機(jī)器人程序的過程。向?qū)У牡谝徊襟E是顯示適于輸入程序細(xì)節(jié)的圖形界面，如塊10。圖3示出了用于輸入程序細(xì)節(jié)的圖形用戶界面30的示例。待由用戶輸入的細(xì)節(jié)例如有程序名稱、對(duì)應(yīng)的夾持器的數(shù)量、對(duì)應(yīng)的工具的數(shù)量以及對(duì)程序的描述。所輸入的數(shù)據(jù)使得在后續(xù)階段易于標(biāo)識(shí)該程序。
下一步驟是執(zhí)行針對(duì)工作周期的全局設(shè)置，如塊12。全局設(shè)置的實(shí)例有對(duì)可用的工作對(duì)象協(xié)作系統(tǒng)的指定、對(duì)可用工具的指定以及全局安全區(qū)域，即機(jī)器人的容許的工作區(qū)域。向?qū)э@示了用于輸入全局設(shè)置的圖形用戶界面。圖4中顯示了用于輸入全局設(shè)置的圖形用戶界面31的示例。該向?qū)Э梢园ㄓ糜谳斎肴衷O(shè)置的多于一個(gè)的界面。圖形界面提供了圖形可視化，以幫助用戶設(shè)置安全區(qū)域、限定機(jī)器人工具和機(jī)器人工作對(duì)象。
在下一步驟中，用戶將創(chuàng)建代表實(shí)際工作單元的可視化工作單元，如塊14。向用戶顯示了圖形界面，其使得用戶可以從一組任選的工作站中選擇工作站。圖5示出了用于選擇工作站的圖形用戶界面32的示例。該界面提供了可供選擇的工作站的可視化顯示以及所選工作站的可視化顯示。在圖5中，可以在8個(gè)不同的預(yù)限定工作站40中選擇，其中，預(yù)限定工作站40包括原位置(home position)、注射模制機(jī)(下文中被稱為IMM)、插入、傳送裝置、廢品箱、后加工以及質(zhì)量檢查。原位置包括機(jī)器人的單個(gè)位置，并且所有的I/O功能為重置。IMM包括用于插入部件和用于取出部件的任選路徑。用戶通過點(diǎn)擊工作站來選擇該工作站，并且將其置于顯示在界面32的左手邊的框41之一中。界面32還提供了重命名所選工作站的可能性。
當(dāng)已選定工作站時(shí)，必須輸入該工作站的配置數(shù)據(jù)，如塊16。配置數(shù)據(jù)有兩個(gè)類型，即基本設(shè)置和高級(jí)設(shè)置。圖6中示出了用于輸入基本設(shè)置的用戶界面33的示例。基本設(shè)置例如有輸入運(yùn)動(dòng)路徑上路點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)和速度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，向用戶顯示了用于配置的默認(rèn)數(shù)據(jù)。然后用戶可以選擇接受該默認(rèn)數(shù)據(jù)、或者編輯該默認(rèn)數(shù)據(jù)。作為對(duì)用戶的幫助，針對(duì)每個(gè)工作站都顯示了一個(gè)或多個(gè)預(yù)限定的運(yùn)動(dòng)路徑。預(yù)限定的運(yùn)動(dòng)路徑包括多個(gè)默認(rèn)路點(diǎn)、機(jī)器人訪問默認(rèn)路點(diǎn)的順序、以及默認(rèn)路點(diǎn)之間由路點(diǎn)隱含限定的路徑。
用戶必須指定與機(jī)器人相關(guān)的默認(rèn)路點(diǎn)的位置。在圖6中，向用戶示出了包括八個(gè)默認(rèn)路點(diǎn)的預(yù)限定的運(yùn)動(dòng)路徑44，但是其可以有不限定數(shù)量的路點(diǎn)。路點(diǎn)的編號(hào)示出了機(jī)器人訪問路點(diǎn)的順序。路點(diǎn)以及機(jī)器人訪問它們的順序可以是預(yù)限定的，但是，用戶指定每個(gè)路點(diǎn)的地理位置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，向用戶提供了兩種輸入路點(diǎn)上的位置的可能方式。用戶既可以通過界面針對(duì)路點(diǎn)用數(shù)字來輸入坐標(biāo)的期望值，也可以通過手動(dòng)地將機(jī)器人推到路點(diǎn)的期望位置來輸入路點(diǎn)的位置。
界面33示出了用于輸入路點(diǎn)1-8的位置坐標(biāo)xyz的值的裝置44、以及采用示教按鈕45形式的、替代地通過推機(jī)器人來輸入位置的裝置。當(dāng)用戶觸摸示教按鈕時(shí)，將顯示另一圖形用戶界面(未示出)，其幫助用戶示教機(jī)器人所期望的位置。該用戶界面例如顯示步長、以及與機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的推動(dòng)方向的設(shè)置。向?qū)е脩粢淮谓?jīng)過一個(gè)工作站，而每個(gè)工作站的運(yùn)動(dòng)路徑都被限定。
當(dāng)針對(duì)工作站完成了基本設(shè)置時(shí)，向?qū)@示針對(duì)工作站的高級(jí)設(shè)置的用戶界面。圖7示出了針對(duì)工作站高級(jí)設(shè)置的圖形界面34的示例。高級(jí)設(shè)置例如包括工作對(duì)象的選擇、工具的選擇、區(qū)域值的選擇、機(jī)器人如何完成運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)可選項(xiàng)之間的選擇以及諸如關(guān)閉和打開夾持器的耦合功能的選擇。高級(jí)設(shè)置還包括將I/O信號(hào)耦合到路點(diǎn)。
當(dāng)用戶已經(jīng)配置了每個(gè)工作站時(shí)，必須限定周期序列，即機(jī)器人訪問所選工作站的順序，如塊20。圖8示出了用于限定工作周期序列的圖形用戶界面35。圖形用戶界面35向用戶提供幫助以便限定工作站之間的路徑。界面35提供了用于在工作站之間插入路點(diǎn)并且用于限定所插入路點(diǎn)的位置的裝置。
當(dāng)所有的所選工作站均已被配置、周期序列已被指定、并且用戶感到滿意時(shí)，基于配置數(shù)據(jù)以及諸如預(yù)編程機(jī)器人代碼和默認(rèn)值的與預(yù)限定工作站有關(guān)的存儲(chǔ)信息，來生成機(jī)器人程序，如塊22。當(dāng)已生成機(jī)器人程序時(shí)，向?qū)峁﹫D形用戶界面(未示出)，允許用戶測試運(yùn)行所生成的機(jī)器人程序，如塊24。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了一種用于創(chuàng)建機(jī)器人程序的使用簡單的工具。當(dāng)用戶已完成向?qū)r(shí)，就創(chuàng)建了機(jī)器人程序。機(jī)器人程序可以從零開始來創(chuàng)建，或者通過編輯現(xiàn)有的機(jī)器人程序來創(chuàng)建。
例如本發(fā)明可用于注射模制業(yè)中，而這樣，預(yù)限定工作站是與注射模制有關(guān)最常用的工作站。預(yù)限定工作站以具有耦合的I/O功能的適合的路徑、以及安全區(qū)域來被預(yù)配置。路點(diǎn)被提供有直觀的名稱。用戶將只需填入諸如路點(diǎn)位置坐標(biāo)、安全區(qū)域坐標(biāo)的地理位置參數(shù)、速度、工具和工作對(duì)象，而無需考慮路徑設(shè)計(jì)。也可以添加、刪除和重命名路徑中的位置，以及以新的名稱來保存預(yù)限定工作站。預(yù)限定工作站將在用戶界面上通過直觀的符號(hào)予以描述。
該系統(tǒng)還包括用于在機(jī)器人工作期間向用戶顯示信息的裝置。圖9示出了圖形用戶界面36的示例，其中，圖形用戶界面36示出了包括多個(gè)工作站50-54的機(jī)器人單元的信息。工作站51是機(jī)器人的原位置。圖形用戶界面36包括機(jī)器人工作期間與工作站50-54的狀態(tài)有關(guān)的圖形信息。例如，該界面包括與工作站是否在工作以及工作站是否起作用的信息。每個(gè)工作站被顯示為具有不同外觀的圖形對(duì)象，因此，使用戶易于識(shí)別不同的工作站。在圖9所示的示例中，工作站50未起作用，而該信息以與代表該工作站的圖形對(duì)象相關(guān)聯(lián)的符號(hào)來顯示。
一個(gè)工作站是否在工作是通過圍繞代表該工作站的符號(hào)的邊框的顏色來顯示的。例如，如果邊框?yàn)榫G色，則該工作站在工作，而如果邊框?yàn)榧t色，則該工作站不在工作。由于圖形化信息和代表工作站的符號(hào)，操作員可以快捷方便地得到工作站狀態(tài)和模式的概況，并且觀察到任何一個(gè)工作站是否出現(xiàn)故障。
該系統(tǒng)還驗(yàn)證了針對(duì)每個(gè)工作站的、顯示與該工作站在工作期間的I/O信號(hào)的狀態(tài)有關(guān)的信息的圖形用戶界面。圖10示出了用于顯示與工作期間的工作站的I/O信號(hào)的狀態(tài)有關(guān)的信息的圖形用戶界面37的示例。I/O信號(hào)通過名稱被列出，并且結(jié)合每個(gè)I/O信號(hào)，呈現(xiàn)了符號(hào)，以揭示與該I/O信號(hào)值有關(guān)的信息。該信息也可以被色彩編碼。這種圖形界面使得操作員易于監(jiān)視工作站的I/O信號(hào)。
圖形表示以三個(gè)層來建立1)包括幾個(gè)工作站的單元；2)包括幾個(gè)機(jī)器人路徑的工作站；以及3)包括幾個(gè)路點(diǎn)的路徑。
具有一種圖形用戶界面，使用戶可以選擇其所創(chuàng)建的機(jī)器人周期，以進(jìn)行諸如質(zhì)量檢查、預(yù)熱周期。還具有一種圖形用戶界面，使用戶能夠選擇默認(rèn)周期，如完成機(jī)器人周期后的原位運(yùn)行(home run)和停止，或者選擇以哪個(gè)默認(rèn)模式來運(yùn)行機(jī)器人，如所限定的速度和周期數(shù)、以及通過運(yùn)行程序而不執(zhí)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)來仿真機(jī)器人程序。
本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例，但是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程以執(zhí)行工作周期的系統(tǒng)，所述工作周期包括訪問一個(gè)或者多個(gè)工作站及在所述工作站上執(zhí)行工作，所述系統(tǒng)包括圖形顯示設(shè)備(2)以及用于將數(shù)據(jù)和指令輸入到所述系統(tǒng)的用戶輸入裝置(3)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括-存儲(chǔ)器位置(5)，用于存儲(chǔ)包含預(yù)編程機(jī)器人代碼的一組預(yù)限定工作站(40)，-圖形生成器(7)，用于在所述顯示設(shè)備上生成一個(gè)或多個(gè)圖形用戶界面，顯示與所述預(yù)限定工作站有關(guān)的信息，并且允許用戶選擇一個(gè)或多個(gè)所述預(yù)限定工作站并指定所述機(jī)器人訪問所選工作站的順序，-用戶輸入接收裝置(9)，用于接收并存儲(chǔ)與所選工作站有關(guān)的信息以及所述機(jī)器人訪問所述工作站的順序，以及-機(jī)器人程序生成器(8)，用于基于所述預(yù)限定工作站和所接收并存儲(chǔ)的與所選工作站有關(guān)的信息及所述機(jī)器人訪問所述工作站的順序，來生成用于執(zhí)行所述工作周期的機(jī)器人程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)限定工作站包含用于工作站的默認(rèn)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述默認(rèn)數(shù)據(jù)包括由所述機(jī)器人在所述工作站執(zhí)行工作時(shí)所要遵循的至少一個(gè)預(yù)限定運(yùn)動(dòng)路徑，其中，所述預(yù)限定運(yùn)動(dòng)路徑包括由機(jī)器人訪問的默認(rèn)順序的默認(rèn)路點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述默認(rèn)數(shù)據(jù)包括用于所述工作站的默認(rèn)輸入和輸出信號(hào)和/或默認(rèn)打開和關(guān)閉用于所述工作站的機(jī)器人工具。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形生成器適于生成用于輸入所選工作站處所述機(jī)器人的配置數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形用戶界面，所述用戶輸入接收裝置適于接收并存儲(chǔ)用于所選工作站的配置數(shù)據(jù)，并且所述機(jī)器人程序生成器適于基于所接收的配置數(shù)據(jù)來生成所述機(jī)器人程序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形生成器適于針對(duì)每個(gè)預(yù)限定工作站生成一個(gè)圖形用戶界面，所述圖形用戶界面適于輸入用于所述工作站處的所述機(jī)器人的配置數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述配置數(shù)據(jù)包括由所述機(jī)器人在所述工作站執(zhí)行工作時(shí)所要遵循的運(yùn)動(dòng)路徑上的路點(diǎn)的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-4中的任一項(xiàng)及權(quán)利要求5-7中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，適于輸入配置數(shù)據(jù)的所述圖形用戶界面適于顯示用于所述工作站的所述默認(rèn)數(shù)據(jù)，并且所述系統(tǒng)包括允許所述用戶編輯所述默認(rèn)數(shù)據(jù)的裝置，并且所述機(jī)器人程序生成器適于基于經(jīng)編輯的默認(rèn)數(shù)據(jù)來生成所述機(jī)器人程序。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，適于輸入配置數(shù)據(jù)的所述圖形界面包括用于通過寫入代表所期望位置的坐標(biāo)來輸入所述路點(diǎn)位置的輸入裝置、以及用于通過引導(dǎo)機(jī)器人沿著所期望路徑經(jīng)過各個(gè)路點(diǎn)來選擇輸入所述路點(diǎn)位置的裝置，從而使操作員能夠在輸入所述路點(diǎn)位置的至少兩個(gè)方法之間選擇。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形生成器適于將與所述預(yù)限定工作站有關(guān)的所述信息顯示為包括與所述工作站有關(guān)的圖形信息的圖形對(duì)象，并且每個(gè)圖形對(duì)象代表所述工作站之一。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形顯示設(shè)備為用于示教和手動(dòng)操作所述機(jī)器人的示教器單元。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形生成器適于在所述顯示設(shè)備上生成包括與所選工作站在工作期間的狀態(tài)有關(guān)的圖形信息的圖形用戶界面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，與所選工作站狀態(tài)有關(guān)的所述圖形信息包括與所述工作站是否在工作有關(guān)的圖形信息、以及與所述工作站是否起作用有關(guān)的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形生成器適于為每個(gè)預(yù)限定工作站生成至少一個(gè)圖形用戶界面，以顯示與所述工作站在工作期間的I/O信號(hào)狀態(tài)有關(guān)的圖形信息。
15.一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程以執(zhí)行工作周期的方法，所述工作周期包括訪問一個(gè)或多個(gè)工作站及在所述工作站上執(zhí)行工作，其中，所述方法包括-將包含預(yù)編程機(jī)器人代碼的一組預(yù)限定工作站存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器位置中，-在圖形顯示設(shè)備上生成一個(gè)或多個(gè)圖形用戶界面，顯示與預(yù)限定工作站有關(guān)的信息，并允許用戶選擇一個(gè)或多個(gè)所述預(yù)限定工作站并指定機(jī)器人訪問所選工作站的順序。-接收與用戶所選擇的預(yù)限定工作站有關(guān)的信息以及所述機(jī)器人訪問所選工作站的順序，以及-基于所述預(yù)限定工作站、所接收并存儲(chǔ)的與所選工作站有關(guān)的信息、以及所述機(jī)器人訪問所選工作站的順序，來生成用于執(zhí)行所述工作周期的機(jī)器人程序。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述預(yù)限定工作站包含用于工作站的默認(rèn)數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述默認(rèn)數(shù)據(jù)包括由所述機(jī)器人在所述工作站執(zhí)行工作時(shí)所要遵循的至少一個(gè)預(yù)限定運(yùn)動(dòng)路徑，其中，所述預(yù)限定運(yùn)動(dòng)路徑包括所述機(jī)器人訪問的默認(rèn)順序的默認(rèn)路點(diǎn)，并且所述方法包括顯示所述預(yù)限定運(yùn)動(dòng)路徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，所述默認(rèn)數(shù)據(jù)包括用于所述工作站的默認(rèn)輸入和輸出信號(hào)和/或默認(rèn)打開和關(guān)閉用于所述工作站的機(jī)器人工具。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括生成用于輸入所選工作站處的所述機(jī)器人的配置數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形用戶界面，接收并存儲(chǔ)用于所選工作站的配置數(shù)據(jù)，以及基于所接收的配置數(shù)據(jù)生成所述機(jī)器人程序。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述配置數(shù)據(jù)包括由所述機(jī)器人在所述工作站執(zhí)行工作時(shí)所要遵循的運(yùn)動(dòng)路徑上的路點(diǎn)的位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-18中的任一項(xiàng)及權(quán)利要求19-20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法包括在所述圖形用戶界面上顯示所述默認(rèn)數(shù)據(jù)，允許用戶編輯所述默認(rèn)數(shù)據(jù)，以及基于經(jīng)編輯的默認(rèn)數(shù)據(jù)生成所述機(jī)器人程序。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21中的任一項(xiàng)所述的方法，其包括在所述顯示設(shè)備上顯示代表所述工作站的圖形對(duì)象。
23.根據(jù)權(quán)利要求15-22中的任一項(xiàng)所述的方法，其包括在所述顯示設(shè)備上生成包括與所選工作站在工作期間的狀態(tài)有關(guān)的圖形信息的圖形用戶界面。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，與所選工作站的狀態(tài)有關(guān)的所述圖形信息包括與所述工作站是否在工作有關(guān)的圖形信息、以及與所述工作站是否起作用有關(guān)的信息。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或者14所述的方法，其包括生成包含與所述工作站在工作期間的I/O信號(hào)狀態(tài)有關(guān)的圖形信息的圖形用戶界面。
26.一種可直接加載到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序，其包括用于執(zhí)行權(quán)利要求15-25中的任一項(xiàng)所述的步驟的軟件。
27.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上記錄有程序，其中，當(dāng)所述程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序用于使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求15-25中的任一項(xiàng)所述的步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的應(yīng)用，用于結(jié)合注射模制來處理模制部件。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的應(yīng)用，用于結(jié)合染鑄來處理模制部件。
全文摘要
一種用于對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程以執(zhí)行工作周期的系統(tǒng)和方法，所述工作周期包括訪問一個(gè)或多個(gè)工作站及在該工作站上執(zhí)行工作，所述系統(tǒng)包括圖形顯示設(shè)備(2)和用戶輸入裝置(3)，用于將數(shù)據(jù)和指令輸入到系統(tǒng)；存儲(chǔ)器位置(5)，用于存儲(chǔ)一組包括預(yù)編程機(jī)器人代碼的預(yù)限定工作站；圖形生成器(7)，用于在所述顯示設(shè)備上生成一個(gè)或者多個(gè)圖形用戶界面，顯示與預(yù)限定工作站有關(guān)的信息，并且允許用戶選擇一個(gè)或多個(gè)預(yù)限定工作站并指定機(jī)器人訪問所選工作站的順序；用戶輸入接收裝置(9)，用于接收并存儲(chǔ)關(guān)于所選工作站有關(guān)的信息以及機(jī)器人訪問工作站的順序；以及機(jī)器人程序生成器(8)，其基于所述預(yù)限定工作站、所接收并存儲(chǔ)的與所選工作站有關(guān)的信息及機(jī)器人訪問工作站的順序，生成用于執(zhí)行所述工作周期的機(jī)器人程序。
文檔編號(hào)G05B19/4068GK101043980SQ200580035700
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者安娜·利貝格, 戈?duì)柛ぜs翰松, 約翰·倫貝克, 馬蒂亞斯·法爾克 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司