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

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

a) asociar a cada eje de control de movimiento (A1-A6; X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) del brazo de robot (4) un controlador de eje ficticio que se supone que recibe consignas y pilotar al menos un motor en función de estas consignas ;

b) determinar, al nivel de la central de control (8) y para cada eje de control de movimiento (A1-A6; X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) del brazo de robot (4), unas consignas (C1i) destinadas al controlador de eje ficticio correspondiente a cada uno de estos ejes;

c) transmitir las consignas (C1i) determinadas en la etapa b) a una única unidad de cálculo (10) que pertenece al dispositivo (6) de control del brazo de robot (4) .

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 de los controladores de ejes adaptados para pilotar de los motores que permite mover las diferentes partes de un robot. Una tal 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. Estos desplazamientos se calculan aplicando el modelo cinemático de las transmisiones propia del brazo de robot que tiene en cuenta relaciones de reducciones y eventuales ecuaciones de acoplamiento. Es efectivamente corriente que el desplazamiento de un eje sea el resultado del control de dos o varios motores.

En la medida en que cada robot comprende características cinemáticas específicas, es necesario incorporar a la central de control características inherentes al tipo de robot utilizado tales como el modelo cinemático inverso y el modelo cinemático de las transmisiones. Esto tiene como efecto hacer que los programas incorporados en la central de control sean relativamente complejos y poco versátiles puesto que deben ser modificados si el tipo de robot utilizado cambia.

Además, los programas llevados a cabo por la central de control deben tratar las restricciones de funcionamiento ligadas a la especificidad de un brazo de robot que hace que cada orden o acontecimiento relativo un motor pueda necesitar un tratamiento que implique los otros motores del brazo de robot. Por ejemplo, en caso de fallo de uno de los motores del brazo de robot, los otros motores deben pararse y el conjunto de los motores del brazo de robot debe ser declarado fuera servicio.

A estos inconvenientes pretende dar 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, que incluye varios controladores de motores que pilotan cada uno el funcionamiento de un motor adaptado para maniobrar al menos una parte del brazo de robot, y un bus de comunicación entre la central de control y el dispositivo de control del brazo de robot. Este procedimiento se caracterizado por el hecho de que comprende las etapas siguientes:

a) asociar a cada eje de control de movimiento del brazo de robot un controlador de eje ficticio que se supone que recibe de las consignas y pilotar al menos un motor en función de estas consignas ; b) determinar, al nivel de la central de control para cada eje de control de movimiento del brazo de robot, unas consignas destinadas al controlador de eje ficticio correspondiente a cada uno de estos ejes; c) transmitir las consignas, determinadas en la etapa b) a una única unidad de cálculo que pertenece al dispositivo de control del brazo de robot;

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, el programador de la central de control puede considerar cada uno de los ejes de control de movimiento del brazo de robot como un eje independiente con el cual se comunica de la misma manera que con un controlador de eje de otro motor que no formaría parte de un brazo de 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 a cada brazos de robot y no debe gestionar la comunicación con cada uno de los controladores de motores.

Según una primera posibilidad, cada eje de control de movimiento del brazo de robot corresponde a un grado de libertad del brazo de robot. Se dispensa de este modo al programador de la central de cálculo del conocimiento del modelo cinemático de las transmisiones.

Según una segunda posibilidad, cada eje de control de movimiento del brazo de robot corresponde a un eje cartesiano o una rotación correspondiente de desplazamiento del extremo del brazo de robot. Se dispensa entonces al programador de la central de control del conocimiento del modelo geométrico inverso del brazo de robot. Este modelo se aplica al nivel de la unidad de cálculo que pertenece al dispositivo de control del brazo de robot. El programador puede concebir cambiar de tipo de brazos de robot sin tener que actualizar un modelo cinemático inverso realizado por la central de control.

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) determinar, en el seno de la unidad de cálculo y a partir de las consignas recibidas de la central de control, unas órdenes para el motor pilotado por cada controlador de motor; e) transmitir a cada controlador de motor una orden, determinada en la etapa d) , para el motor pilotado por este controlador de motor. 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 sofisticadas propios de los conocimientos hacer de los técnicos en robótica.

- el procedimiento comprende etapas suplementarias consistentes en:

f) transmitir, a partir de cada controlador de motor y con destino a la unidad de cálculo, la posición del motor que pilota; g) 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 de movimiento del brazo de robot; y h) transmitir a la central de control las posiciones de cada uno de los ejes de control calculadas en la etapa g) .

- el procedimiento comprende etapas suplementarias consistentes en

i) 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; j) comparar la velocidad cartesiana calculada con un valor umbral; k) 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.

- Ventajosamente, la unidad de cálculo tiene en cuenta en el cálculo de la etapa g) 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... [Seguir leyendo]

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

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

a) asociar a cada eje de control de movimiento (A1-A6; X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) del brazo de robot (4) un controlador de eje ficticio que se supone que recibe consignas y pilotar al menos un motor en función de estas consignas ; b) determinar, al nivel de la central de control (8) y para cada eje de control de movimiento (A1-A6; X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) del brazo de robot (4) , unas consignas (C1i) destinadas al controlador de eje ficticio correspondiente a cada uno de estos ejes; c) transmitir las consignas (C1i) determinadas en la etapa b) a una única unidad de cálculo (10) que pertenece al dispositivo (6) de control del brazo de robot (4) .

2. Procedimiento de control según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada eje de control de movimiento del brazo de robot (4) le corresponde un grado de libertad (A1-A6) del brazo de robot.

3. Procedimiento de control según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada eje de control de movimiento del brazo de robot (4) corresponde a un eje cartesiano (X, Y, Z) o una rotación correspondiente (Rx, Ry, Rz) de desplazamiento del extremo del brazo de robot.

4. Procedimiento de control según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende etapas suplementarias consistentes en:

d) determinar en el seno de la unidad de cálculo (10) y a partir de las consignas (C1i) recibidas de la central de control (8) , unas órdenes (O1i, O2i, O’i) para el motor (M1-M6) pilotado por cada controlador de motor (61-66) ; e) transmitir a cada controlador de motor (61-66) una orden (O1i, O2i, O’i) , determinada en la etapa d) , para el motor (M1-M6) pilotado por este controlador de motor.

5. Procedimiento de control según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende etapas suplementarias consistentes en:

f) transmitir a partir de cada controlador de e la unidad de cálculo (10) y a partir del conjunto de las posiciones de los motores, las posiciones (Pi) de cada uno de los ejes de control de movimiento del brazo de robot (4) ; h) transmitir a la central de control (8) las posiciones (Pi) de cada uno de los ejes de control calculadas en la etapa g) .

6. Procedimiento de control según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que comprende etapas suplementarias consistentes en:

i) 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) ; j) comparar la velocidad cartesiana (V (B) ) calculada con un valor umbral; k) 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.

7. Procedimiento de control según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que la unidad de cálculo (10) tiene en cuenta en el cálculo de la etapa g) 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) de cada uno de los ejes de control de movimiento del brazo de robot (4) para corregir las posiciones (Pi) de los ejes de control de movimiento en función del movimiento supuesto del brazo de robot (4) .

8. Procedimiento de control según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que en la etapa d) se calculan unas órdenes de movimientos (O1i) que comprende las posiciones a alcanzar para cada motor (M1-M6) para respetar las consignas (C1i) emitidas por la central de control (8) .

9. Procedimiento de control según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que en la etapa d) , 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) .

10. Procedimiento de control según la reivindicación 9, 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) .

11. Procedimiento de control según cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado por el hecho de que las posiciones a alcanzar para cada motor (M1-M6) para respetar las consignas (C1i) 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) .

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

l) 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 de robot (4) respectivamente se declara como listo para funcionar o se pone fuera de 15 tensión solamente si todos los motores (M1-M6) se ponen en tensión o se ponen fuera de tensión y se frenan.

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

m) 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 robot (4) se declaran como estando en fallo si al menos una de estas partes se detecta como que no funciona.

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

15. 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. 30

16. Procedimiento de control según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que la central de control (8) se comunica con los controladores de ejes ficticios asociados a los ejes de control de movimiento del brazo de robot

(4) utilizando los comandos del perfil de material « Profile drive ».