Procedimiento de control de una célula de trabajo automatizada.

Procedimiento de control de una célula de trabajo (2) automatizada que comprende

- al menos un brazo de robot

(4), con al menos tres grados de libertad pilotados según varios ejes de control (A1-A6, X, Y, Z, Rx, Ry, Rz)

- una central de control (8),

- un dispositivo (6) de control del brazo de robot (4), que incluye varios controladores de motores (61-66) que pilotan cada uno el funcionamiento de un motor (M1-M6) adaptado para maniobrar al menos una parte del brazo del robot (4),

- un bus (14) de comunicación entre la central de control (8) y el dispositivo de control del brazo del robot (4), caracterizado por el hecho de que este procedimiento comprende etapas consistentes en:

a) transmitir consignas (C1i), emitidas por la central de control (8) para el pilotaje de los ejes de control, a una única unidad de cálculo (10) que pertenece al dispositivo (6) de control del brazo de robot (4); b) determinar en el seno de la unidad de cálculo (10) y a partir de varias de las consignas (C1i) recibidas de la central de control (8), unas órdenes (O1i, O2i, O'i) para cada uno de los motores (M1-M6) pilotado por un controlador de motor (61-66);

c) transmitir a cada controlador de motor una orden (O1i, O2i, O'i), determinada en la etapa b), para el motor (M1-M6) pilotado por este controlador de motor.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/051078.

Solicitante: STAUBLI FAVERGES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: PLACE ROBERT STAUBLI 74210 FAVERGES FRANCIA.

Inventor/es: JOLY,LUC, BONNET DES TUVES,JEAN MICHEL, PERTIN,FRANÇOIS, VOGT,GÉRALD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > HERRAMIENTAS MANUALES; HERRAMIENTAS DE MOTOR PORTATILES;... > MANIPULADORES; RECINTOS CON DISPOSITIVOS DE MANIPULACION... > Manipuladores de control programado > B25J9/16 (Controles por programa (control total de una fábrica, es decir, control centralizado de varias máquinas, G05B 19/418))
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Sistemas de control por programa (aplicaciones específicas,... > G05B19/408 (caracterizado por la manipulación de datos o el formato de los datos p. ej. lectura, introducción en una memoria intermedia o conversión de datos)

PDF original: ES-2458429_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de control de una célula de trabajo automatizada [0001] La invención se refiere a un procedimiento de control de una célula de trabajo que comprende un robot, una central de control, un dispositivo de control del robot y un bus de comunicación entre la central de control y el dispositivo de control del robot.

En el ámbito del pilotaje de brazos robotizados, es conocido que una central de control se comunique, mediante un bus, con controladores de ejes adaptados para pilotar motores que permiten mover las diferentes partes de un robot. Esta central de control interpreta las consignas de movimiento suministradas por un usuario o un programa creado por el usuario, de tal manera que pueda definir consignas de movimiento de cada uno de los ejes de movimiento del robot.

WO-A-2006/062948 describe un procedimiento de control de un brazo de robot según varios ejes de control que comprende una central de control que transmite órdenes de movimiento destinadas al robot en su conjunto mediante un bus a una unidad de cálculo que pertenece al dispositivo de control del brazo robot. Esta unidad de cálculo traducirá las órdenes de movimiento recibidas en órdenes de movimiento para los diferentes controladores de motores.

Los movimientos de las partes del robot con respecto a los diferentes ejes se calculan al nivel de la central de control aplicando un modelo geométrico inverso que depende del tipo de brazos de robot utilizado. Para desplazar de manera efectiva las diferentes partes del robot, cada uno de los motores recibe órdenes de desplazamientos correspondientes a las consignas de movimiento de ejes.

En la medida en que cada robot comprende características cinemáticas específicas, es necesario incorporar en la central de control características inherentes al tipo de robot utilizado. De ello resultan complicaciones relativamente elevadas de los programas incorporados en la central de control.

Al comunicarse la central de control con cada uno de los controladores de ejes, mientras que las órdenes de movimiento conciernen cada una de las partes del robot, esta comunicación induce la necesidad de transmitir las órdenes de la central de control a cada uno de los controladores de ejes, lo cual induce tiempos de comunicación relativamente largos.

A estos inconvenientes da un remedio la invención proponiendo un nuevo procedimiento de control de una célula de trabajo automatizada, que permite simplificar la programación de la central de control, mejorar la velocidad de comunicación con los diferentes controladores de ejes así como mejorar la precisión del control del robot.

A tal efecto, la invención se refiere a un procedimiento de control de una célula de trabajo automatizada, que incluye al menos un brazo de robot con al menos tres grados de libertad pilotados según varios ejes de control, una central de control, un dispositivo de control del brazo de robot. Este procedimiento se caracterizado por el hecho de que comprende las etapas siguientes:

a) transmitir consignas, emitidas por la central de control para el pilotaje de los ejes de control, a una única unidad de cálculo que pertenece al dispositivo de control del brazo de robot; b) determinar, en el seno de esta unidad de cálculo y a partir de varias de las consignas recibidas de la central de control, unas órdenes para cada uno de los motores pilotado por un controlador de motor; c) transmitir a cada controlador de motor una orden, determinada en la etapa b) , para el motor pilotado por este controlador de motor;

El pilotaje de un brazo de robot se basa en la identificación de ejes de control de movimiento, es decir de las magnitudes geométricas tales como longitudes o ángulos que permiten expresar el movimiento del extremo del brazo de robot.

Gracias a la invención, los cálculos de las órdenes de movimiento para cada uno de los motores del robot se realizan de manera interdependiente en la unidad que pertenece al dispositivo de control del robot, teniendo en cuenta el conjunto de las consignas emitidas por la central de control. Ello permite optimizar el funcionamiento del robot. La presencia de la unidad de cálculo en el dispositivo de control del robot permite simplificar la programación de la central de control, en la medida en que esta no tiene que incorporar datos específicos de cada robot y no debe gestionar la comunicación con cada uno de los controladores de eje.

Como la determinación de las consignas que incluyen los cálculos de las órdenes de movimiento para cada uno de los motores del robot se realiza en la unidad de cálculo que pertenece al dispositivo de control del robot, teniendo en cuenta el conjunto de las consignas emitidas por la central de control, se puede optimizar el funcionamiento del robot y de la célula de trabajo robotizada. Además, la unidad de cálculo emplea los tratamientos impuestos por la especificidad de un brazo de robot. De este modo, le ahorra al programador de la célula de la central de control la necesidad de incorporar procesos de parada o de arranque sofisticados propios de los conocimientos de los técnicos en robótica. Según características ventajosas pero no obligatorias de la invención, este procedimiento de control puede incorporar una o varias de las características siguientes, que se pueden combinar siempre que sea técnicamente posible:

- el procedimiento comprende etapas suplementarias consistentes en:

d) transmitir, a partir de cada controlador de motor y con destino a la unidad de cálculo, la posición del motor que pilota; e) calcular, en el seno de la unidad de cálculo y a partir del conjunto de las posiciones de los motores, las posiciones de cada uno de los ejes de control del brazo de robot; f) transmitir a la central de control las posiciones calculadas en la etapa e) .

- La unidad de cálculo tiene en cuenta en el cálculo de la etapa e) datos de medida de las posiciones de los motores y de la fecha de la transmisión a la central de control de las posiciones de cada uno de los ejes de control del brazo de robot para corregir las posiciones de los ejes de control en función del movimiento supuesto del brazo de robot.

- el procedimiento comprende etapas suplementarias consistentes en:

g) calcular, en el seno de la unidad de cálculo y a partir del conjunto de las posiciones de los motores, la velocidad cartesiana de un punto característico; h) comparar la velocidad cartesiana calculada con un valor umbral; i) transmitir a partir de la unidad de cálculo y con destino a la central de control una señal de alerta si la velocidad cartesiana es superior al valor umbral.

- En la etapa b) , unas órdenes de movimientos que comprenden las posiciones a alcanzar para cada motor para respetar las consignas emitidas por la central de control se calculan.

- En la etapa b) , el cálculo de las órdenes de movimientos para cada motor se acompaña con una previsión del par a suministrar para cada motor, a partir de las consignas emitidas por la central de control.

- Las consignas emitidas por la central de control contienen informaciones acerca de la carga transportada para al menos un eje de control de movimiento.

- Las posiciones a alcanzar para cada motor para respetar las consignas emitidas por la central de control incluyen una compensación de las deformaciones del brazo de robot calculada a partir de al menos una parte de las previsiones de par.

- el procedimiento comprende una etapa consistente en j) transmitir a la central de control una señal representativa del estado de puesta en tensión del brazo de robot, en el cual el brazo del robot se declara respectivamente como listo para funcionar o se pone fuera de tensión solamente si todos los motores se ponen en tensión... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de control de una célula de trabajo (2) automatizada que comprende

- al menos un brazo de robot (4) , con al menos tres grados de libertad pilotados según varios ejes de control (A1-A6, X, Y, Z, Rx, Ry, Rz)

- una central de control (8) ,

-un dispositivo (6) de control del brazo de robot (4) , que incluye varios controladores de motores (61-66) que pilotan cada uno el funcionamiento de un motor (M1-M6) adaptado para maniobrar al menos una parte del brazo del robot (4) ,

- un bus (14) de comunicación entre la central de control (8) y el dispositivo de control del brazo del robot (4) , caracterizado por el hecho de que este procedimiento comprende etapas consistentes en:

a) transmitir consignas (C1i) , emitidas por la central de control (8) para el pilotaje de los ejes de control, a una única unidad de cálculo (10) que pertenece al dispositivo (6) de control del brazo de robot (4) ; b) determinar en el seno de la unidad de cálculo (10) y a partir de varias de las consignas (C1i) recibidas de la central de control (8) , unas órdenes (O1i, O2i, O’i) para cada uno de los motores (M1-M6) pilotado por un controlador de motor (61-66) ; c) transmitir a cada controlador de motor una orden (O1i, O2i, O’i) , determinada en la etapa b) , para el motor (M1-M6) pilotado por este controlador de motor.

2. Procedimiento de control según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende etapas suplementarias consistentes en: d) transmitir, a partir de cada controlador de motor (61-66) y con destino a la unidad de cálculo (10) , la posición del motor (M1-M6) que pilota; e) calcular, en el seno de la unidad de cálculo (10) y a partir del conjunto de las posiciones de los motores, las posiciones (Pi, Pc) de cada uno de los ejes de control (A1-A6, X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) del brazo de robot (4) ; f) transmitir a la central de control (8) las posiciones (Pi, Pc) calculadas en la etapa e) .

3. Procedimiento de control según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que comprende etapas suplementarias consistentes en:

g) calcular, en el seno de la unidad de cálculo (10) y a partir del conjunto de las posiciones de los motores, la velocidad cartesiana (V (B) ) de un punto característico (B) ; h) comparar la velocidad cartesiana (V (B) calculada con un valor umbral; i) transmitir a partir de la unidad de cálculo (10) y con destino a la central de control (8) una señal de alerta si la velocidad cartesiana (V (B) ) es superior al valor umbral.

4. Procedimiento de control según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la unidad de cálculo (10) tiene en cuenta en el cálculo de la etapa e) datos de medida de las posiciones de los motores (M1-M6) y de la fecha de la transmisión a la central de control (8) de las posiciones (Pi, Pc) de cada uno de los ejes de control (A1-A6, X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) del brazo de robot (4) para corregir las posiciones (Pi, Pc) de los ejes de control en función del movimiento supuesto del brazo de robot (4) .

5. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que, en la etapa b) se calculan unas órdenes de movimientos (O1i) que comprenden las posiciones a alcanzar para cada motor (M1-M6) para respetar las consignas (C1i) emitidas por la central de control (8) .

6. Procedimiento de control según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que en la etapa b) , el cálculo de las órdenes de movimientos (O1i) para cada motor (M1-M6) se acompaña con una previsión (Fi) del par a suministrar para cada motor, a partir de las consignas (C1i) emitidas por la central de control (8) .

7. Procedimiento de control según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que las consignas (C1i) emitidas por la central de control (8) contienen informaciones acerca de la carga transportada para al menos un eje de control de movimiento (A1-A6) .

8. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por el hecho de que las posiciones a alcanzar para cada motor (M1-M6) para respetar las consignas (C1 i) emitidas por la central de control

(8) incluyen una compensación (⊗i) de las deformaciones del brazo de robot (4) calculada a partir de al menos una parte de las previsiones de par (Fi) .

9. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa consistente en: j) transmitir a la central de control (8) una señal (T0, T3) representativa del estado de puesta en tensión del brazo de robot (4) , en el cual el brazo del robot (4) respectivamente se declara como listo para funcionar o se ponen fuera de tensión solamente si todos los motores (M1-M6) se ponen en tensión o se ponen fuera de tensión y se frenan.

10. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa consistente en:

k) transmitir a partir de la unidad de cálculo (10) y con destino a la central de control (8) una señal (T2) representativa del estado de funcionamiento de todas las partes del brazo de robot (4) , en el cual todas las partes del brazo de 10 robot (4) se declaran como estando en fallo si al menos una de estas partes se detecta como que no funciona.

11. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bus (14) soporta un modo de comunicación síncrono.

12. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bus (14) funciona en un modelo de interfaz de tipo SERCOS.

13. Procedimiento de control según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la central de control (8)

se comunica con la unidad de cálculo (10) utilizando los comandos del perfil de material « Profile drive ». 20