Método y medios para controlar un robot.

Un método para programar un robot incluyendo un brazo de robot, incluyendo el método colocar el robot en una posición dada P0 con relación a objetos en el entorno del robot y usar una porción o punto P situado en el brazo de robot para definir una o varias características geométricas con relación a dichos objetos en el entorno del robot por medio de sensores que se usan para controlar los motores/uniones del brazo de robot y establecer una relación entre dichas características geométricas y primeras coordenadas de un sistema de coordenadas relacionadas con robot

, por lo que al robot se le puede ordenar posteriormente que lleve a cabo movimientos de porciones específicas del robot con relación a dicho entorno por referencia a dicha una o varias características geométricas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/070228.

Solicitante: Universal Robots ApS.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Svendborgvej 102 Hjallelse 5260 Odense S DINAMARCA.

Inventor/es: ØSTERGAARD,ESBEN HALLUNDBÆK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Sistemas de control por programa (aplicaciones específicas,... > G05B19/401 (caracterizado por disposiciones de control para la medida, p. ej. calibración e inicialización, medida de la pieza de trabajo con fines de mecanizado (G05B 19/19 tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > G05D3/00 (Control de la posición o de la dirección (G05D 1/00 tiene prioridad; control de programa numérico G05B 19/18))

PDF original: ES-2548037_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y medios para controlar un robot

Campo técnico

La presente invención se refiere en general al campo de robots programables y más específicamente a métodos de programación para tales robots.

Antecedentes de la invención Los clientes que compran robots industriales desean por lo general poder controlar o manipular un robot, y programar el robot, con relación a varios objetos y límites en el entorno del robot, tal como máquinas, objetos o piezas en bruto, accesorios, transportadores, pallets o sistemas de visión. Esto se realiza tradicionalmente definiendo "marcos" (sistemas de coordenadas) que relacionan el sistema de coordenadas interno del robot (el sistema de coordenadas base) con el sistema de coordenadas del objeto relevante. Se puede hacer referencia tanto a "coordenadas de herramienta" como a "coordenadas base" del robot.

Un problema de tales marcos es que se precisa un cierto nivel de conocimiento matemático para poder definir tales sistemas de coordenadas y también que tarda un tiempo considerable llevar a cabo esta tarea, incluso por parte de los expertos en la técnica de programación e instalación de robots. A menudo esta tarea implica el cálculo de matrices 4x4. En concreto, la representación de orientación es complicada para una persona que carezca de la experiencia necesaria para entender este problema.

Las preguntas que a menudo formulan los clientes son por ejemplo:

(i) "Será posible alejar el robot 4 cm de la pinza de mi máquina de control numérico computerizada (CNC) ?"

(ii) "Es posible girar la herramienta del robot 45 grados con relación a la plataforma?"

(iii) "Se puede hacer que el robot se mueva verticalmente hacia abajo con el objeto, suelte el objeto, y luego mover de nuevo el robot verticalmente hacia arriba?"

El significado de tales preguntas y similares es muy sencillo para el cliente medio que intenta usar un robot, por ejemplo en varias estaciones en una planta de producción, y puede parecer aburrida e incomprensible para el cliente al que se le dice que puede no haber una respuesta simple a tales preguntas -relevantes-. Las razones por las que es difícil dar una respuesta simple a tales preguntas son entre otras:

(i) No se define claramente cómo está colocado y orientado el sistema de coordenadas de la máquina CNC con relación al robot.

(ii) No se define qué se entiende por una rotación dada, por ejemplo "45 grados". La rotación puede ser definida con relación a un eje rotacional y este eje puede estar orientado en direcciones infinitas en el espacio. También el punto de inicio de la rotación (correspondiente por ejemplo a 0 grados) puede estar en cualquier lugar en un intervalo de 360 grados.

(iii) El significado del término "vertical" no es definido, puesto que depende de la colocación del robot. Podría significar por ejemplo "perpendicular a la plataforma sobre la que se coloca un objeto que será manipulado por el robot".

En US 4.744.039 se describe un sistema de control de robot que tiene una mano de robot móvil a lo largo de un plano según datos de posición determinados en términos de un sistema absoluto de coordenadas relacionadas con el plano para actuar en una pieza que se coloca arbitrariamente en el plano y que está provista de una configuración de referencia lineal. La mano de robot se pasa a lo largo de un lugar predeterminado en el plano según datos de posición programados para determinar la posición de la pieza. Un detector montado en la mano se mueve con relación al plano conjuntamente con la mano para detectar la configuración de referencia lineal siempre que la mano cruce la configuración de referencia lineal durante el movimiento de barrido de la mano para producir una señal de detección correspondiente. Un circuito de lectura opera en respuesta a la señal de detección para leer datos de posición representativos de una pluralidad de puntos de cruce entre el lugar y la configuración de referencia lineal en términos del sistema de coordenadas absolutas, y un procesador procesa los datos de posición leídos para determinar una posición de la pieza con relación al plano.

Los pocos ejemplos anteriores muestran que se necesita un método por medio del que el usuario pueda ordenar al robot cómo moverse, sin que el usuario tenga conocimientos acerca de sistemas de coordenadas, matrices rotacionales, matrices de transformación, etc, y por aplicación de los propios términos del usuario que al operador le parezcan claros y definidos.

Resumen de la invención Los anteriores y otros objetos y ventajas se obtienen por la provisión de un robot programable que tiene la característica única de que puede ser programado moviendo manualmente una porción o punto definido P en el robot, por ejemplo en el brazo de robot (tal como la porción del brazo en la que se ha de montar una herramienta) , a las posiciones diferentes en el entorno del robot que sean relevantes para la tarea concreta a mano. Esta característica es muy esencial para que el robot sea programable por usuarios no expertos para realizar incluso tareas muy complicadas. Según la presente invención, esta característica se utiliza para permitir al usuario definir "características geométricas" o "información geométrica" relativa al entorno inmediato del robot. La definición de tales características geométricas puede tener lugar por ejemplo:

(a) moviendo el punto P en el brazo de robot a un primer punto A en el entorno y registrando la posición en el espacio de este punto, moviendo después el punto P a un segundo punto B en el entorno y registrando su posición en el espacio. Estos dos puntos A y B, es decir, sus posiciones respectivas en el espacio, definen ahora un eje AB y es posible posteriormente ordenar al robot que mueva el punto P (por ejemplo una herramienta de toma) a lo largo de este eje o en la dirección de A hacia B o de B hacia A.

(b) definiendo un eje como antes, por ejemplo en una plataforma, y ordenando posteriormente al robot que gire P alrededor de dicho eje.

(c) moviendo el punto P a tres puntos por ejemplo en una plataforma y definiendo así un plano conteniendo estos tres puntos. Ordenando posteriormente al robot que mueva el punto P a lo largo de una línea perpendicular a este plano, y por lo tanto a la superficie de la plataforma.

Las características geométricas definidas ejemplificadas anteriormente se pueden almacenar en medios de almacenamiento en el robot o conectarse con el robot para uso posterior. Según la invención, también es posible combinar las características geométricas para definir características geométricas más complejas, que de nuevo podrían ser usadas para crear características geométricas aún más complejas. Así, según la invención, el robot propiamente dicho puede ser usado para definir una jerarquía de características geométricas, cuyo primer nivel incluye características básicas simples, tal como líneas y planos, y donde un nivel segundo y más alto de características incluye por ejemplo varios objetos 3D en el espacio. También es posible, y de hecho a menudo necesario, especificar una orientación de tales características, por ejemplo una dirección positiva en una línea, una rotación positiva alrededor de un eje, un vector normal positivo a un plano, etc.

Así, según un primer aspecto de la presente invención se facilita un método para programar un robot, incluyendo el método los pasos de (i) usar una porción o punto P del robot para definir una o varias características geométricas relativas al entorno del robot, (ii) designar tales características por un nombre o etiqueta específico y almacenar estas características en medios de almacenamiento para recuperación posterior, y (iii) establecer una relación entre dicha característica... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para programar un robot incluyendo un brazo de robot, incluyendo el método colocar el robot en una posición dada P0 con relación a objetos en el entorno del robot y usar una porción o punto P situado en el brazo de robot para definir una o varias características geométricas con relación a dichos objetos en el entorno del robot por medio de sensores que se usan para controlar los motores/uniones del brazo de robot y establecer una relación entre dichas características geométricas y primeras coordenadas de un sistema de coordenadas relacionadas con robot, por lo que al robot se le puede ordenar posteriormente que lleve a cabo movimientos de porciones específicas del robot con relación a dicho entorno por referencia a dicha una o varias características geométricas.

2. Un método según la reivindicación 1, donde dicho robot incluye un brazo de robot articulado y donde dicha porción de punto P está situada en el brazo de robot articulado.

3. Un método según la reivindicación 1, donde dicho robot incluye una o más secciones que pueden experimentar 15 desplazamiento de traslación.

4. Un método según la reivindicación 1, donde dichas primeras coordenadas son convertidas a segundas coordenadas de un sistema de coordenadas que caracteriza el entorno en el que está colocado el robot.

5. Un método según la reivindicación 1 o 2, donde el método incluye los pasos de:

(i) definir una pluralidad de puntos en el entorno del robot por medio del brazo de robot articulado, por lo que el robot asigna automáticamente coordenadas a cada uno de dicha pluralidad de puntos;

(ii) para cada uno de dichos puntos y las coordenadas asignadas correspondientes, proporcionar un nombre o etiqueta que caracteriza el punto y almacena cada punto, es decir, las coordenadas correspondientes y el nombre o etiqueta como una característica geométrica de nivel bajo en un registro en medios de almacenamiento, de tal manera que dichas características geométricas de nivel bajo puedan ser recuperadas posteriormente de los medios de almacenamiento.

6. Un método según la reivindicación 5, donde (i) dos o más de dichas características geométricas de nivel bajo almacenadas son recuperadas de dichos medios de almacenamiento, y donde al menos dos de dichas características geométricas de nivel bajo son combinadas para formar características geométricas de nivel más alto, caracterizándose tales características por las respectivas coordenadas de las características de nivel bajo correspondientes;

(ii) cada una de las características geométricas de nivel más alto así definidas está provista de un nombre o etiqueta que caracteriza la característica; 40

(iii) almacenar cada una de las respectivas características geométricas de nivel más alto, es decir, el conjunto correspondiente de coordenadas y el nombre o etiqueta correspondiente en un registro en medios de almacenamiento, de tal manera que dichas características geométricas de nivel más alto puedan ser recuperadas posteriormente de los medios de almacenamiento.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las características geométricas almacenadas pueden ser recuperadas de los medios de almacenamiento y usadas para proporcionar una representación del robot y su entorno, incluyendo por ejemplo una visualización gráfica en una interfaz de usuario del recorrido de movimiento del punto P en el robot a través del entorno y de objetos en el entorno.

8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las características geométricas almacenadas pueden ser recuperadas de los medios de almacenamiento y por conversión de las coordenadas que representan las diferentes características geométricas recuperadas, por lo que se puede modificar por ejemplo el recorrido de movimiento del punto P en el robot y las características geométricas, tales como el tamaño, la forma, la 55 orientación, de objetos representados por características geométricas almacenadas.