專(zhuān)利名稱(chēng)：緊急情況停止事件期間的機(jī)器人控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及在移動(dòng)機(jī)器人組裝線(xiàn)中緊急情況停止(e-stop)事件期間機(jī)器人的控制。
背景技術(shù)：
工作產(chǎn)品通過(guò)不同組裝站或工作單元的移動(dòng)會(huì)引起產(chǎn)品收得率和效率的顯著提升。一些機(jī)器人輔助組裝線(xiàn)將產(chǎn)品經(jīng)由高架的或物體下部的承載器運(yùn)輸?shù)讲煌ぷ鲉卧?，并隨后在特定單元處使產(chǎn)品停下。機(jī)器人可以在生產(chǎn)線(xiàn)重新啟動(dòng)之前執(zhí)行分配的工作任務(wù)。在其他組裝線(xiàn)配置中，機(jī)器人可以追蹤組裝線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)且在移動(dòng)的產(chǎn)品上執(zhí)行自動(dòng)任務(wù)。移動(dòng)的組裝線(xiàn)的同步運(yùn)動(dòng)提出了獨(dú)特控制挑戰(zhàn)。例如，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)必須與組裝線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)充分地協(xié)調(diào)，例如將工件運(yùn)送到工廠中不同站或單元的特定承載器。一旦機(jī)器人和工件之間實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)，和一旦機(jī)器人組裝任務(wù)開(kāi)始，則機(jī)器人和要被組裝工件相互接觸。在控制的該接觸階段，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)依照機(jī)器人的末端執(zhí)行器/臂的端部和產(chǎn)品之間的接觸力而被控制。移動(dòng)的機(jī)器人組裝線(xiàn)還配備有具有安全裝置的主機(jī)，諸如壓力墊、門(mén)、光幕、手動(dòng)停止按鈕和其他緊急情況停止(e-stop)裝置。通常，e-stop事件的觸發(fā)立即使得機(jī)器人停止。然而，如果e-stop事件在控制的接觸階段期間發(fā)生，機(jī)器人和產(chǎn)品之間的同步運(yùn)動(dòng)的分離會(huì)很生硬。在一些情況下，該分離可引起末端執(zhí)行器和產(chǎn)品之間的碰撞，且結(jié)果在機(jī)器人末端執(zhí)行器和產(chǎn)品上引起不期望但短暫的沖撞力。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開(kāi)了一種系統(tǒng)，用于最小化和評(píng)價(jià)至工廠中的產(chǎn)品的接觸力，特別是在機(jī)器人控制的接觸階段中緊急停止(e-stop)事件期間。組裝機(jī)器人具有臂工具端部/末端執(zhí)行器，其在組件的接觸階段期間與承載器上的產(chǎn)品相互接觸。承載器讓產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)通過(guò)如上所述的工廠，例如，產(chǎn)品定位在承載器上，使得承載器銷(xiāo)與產(chǎn)品匹配孔或其他特征部對(duì)準(zhǔn)。在e-stop事件活動(dòng)時(shí)，組裝機(jī)器人以本文所述的具體方式被控制，以最小化作用在產(chǎn)品上的接觸力。特別地，公開(kāi)了一種用在工作單元中的系統(tǒng)，所述工作單元具有承載器，所述承載器讓產(chǎn)品沿組裝線(xiàn)移動(dòng)。系統(tǒng)包括組裝機(jī)器人、跟蹤傳感器、和控制器。組裝機(jī)器人具有機(jī)器人臂和可移動(dòng)平臺(tái)。機(jī)器人臂經(jīng)由電動(dòng)機(jī)在相鄰于承載器的平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)。傳感器測(cè)量承載器的變化位置且將變化位置編碼為位置信號(hào)?？刂破髋c組裝機(jī)器人和跟蹤傳感器通信，且由此從跟蹤傳感器接收所述位置信號(hào)?？刂破麟S后計(jì)算組裝機(jī)器人相對(duì)于承載器的滯后值，依據(jù)所述位置信號(hào)這樣做。控制器還在機(jī)器人臂和產(chǎn)品相互接觸時(shí)檢測(cè)組裝機(jī)器人的被請(qǐng)求的e-stop，且選擇性地將速度信號(hào)傳遞到電動(dòng)機(jī)。在接收速度信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)讓平臺(tái)以校準(zhǔn)速率減速同時(shí)讓承載器停止。這僅在經(jīng)計(jì)算跟蹤位置滯后值處于校準(zhǔn)閾值以上時(shí)發(fā)生。
還公開(kāi)了用于在工作單元中使用的方法。所述方法包括讓組裝機(jī)器人的機(jī)器人臂在可移動(dòng)平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)，所述可移動(dòng)平臺(tái)定位為鄰近于承載器，且使用跟蹤傳感器測(cè)量承載器的變化位置。所述方法進(jìn)一步包括將改變化置編碼為位置信號(hào)，將位置信號(hào)傳遞到控制器，且依據(jù)所述位置信號(hào)經(jīng)由控制器計(jì)算組裝機(jī)器人相對(duì)于承載器的滯后值。另外，所述方法包括在臂和產(chǎn)品相互接觸時(shí)檢測(cè)組裝機(jī)器人的被請(qǐng)求的e-stop，且僅在經(jīng)計(jì)算的跟蹤位置滯后值處于校準(zhǔn)閾值以上時(shí)選擇性地將速度信號(hào)從控制器傳遞到組裝機(jī)器人。所述速度信號(hào)使得平臺(tái)校準(zhǔn)減速發(fā)生。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)將從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細(xì)描述連同附圖時(shí)顯而易見(jiàn)。


圖1是示例性工作單元的示意圖，所述工作單元具有控制器，所述控制器使得在緊急情況停止(e-stop)事件期間機(jī)器人和產(chǎn)品之間的接觸力最小化。圖2是e-stop事件期間示例性反作用接觸力的時(shí)間曲線(xiàn)圖。圖3是描述用于處理圖1的工作單元中的e-stop事件的示例性方法的流程圖。圖4是顯示了均等分布的接觸力的示例性車(chē)輪轂。圖5是車(chē)輛的示意圖，描述了與車(chē)輛承載器相關(guān)的期望靜態(tài)平衡條件。圖6是圖4中所示的車(chē)輛的潛在本體運(yùn)動(dòng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖，其中幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)相同或相似的部件，且以圖1開(kāi)始，工作單元10包括輸送線(xiàn)12。產(chǎn)品16經(jīng)由承載器14沿箭頭18的方向被傳送通過(guò)工作單元10。產(chǎn)品16在組件的接觸階段期間由組裝機(jī)器人30操作。如上所述，接觸階段是指特定的控制階段，在該接觸階段中機(jī)器人30的運(yùn)動(dòng)依照機(jī)器人30的臂工具/末端執(zhí)行器31的端部和產(chǎn)品16之間的接觸力而被控制。平臺(tái)26相鄰于輸送線(xiàn)12行進(jìn)，例如在軌道32上行進(jìn)，所述軌道32在輸送線(xiàn)12的旁邊、上方、下方或以其他方式相鄰于輸送線(xiàn)12延伸。軌道32可以基本上平行于輸送線(xiàn)12延伸。盡管為了簡(jiǎn)化而省略，但是基本上相同的軌道32可以定位在輸送線(xiàn)12的另一側(cè)，以在產(chǎn)品16的相對(duì)側(cè)上執(zhí)行相似的工作任務(wù)。軌道32可以包括接合軌道32的電動(dòng)機(jī)33或任何其他合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使得平臺(tái)26沿雙頭箭頭28指示的方向沿軌道32平移。在另一實(shí)施例中，平臺(tái)26可以保持在自主車(chē)輛上，而具有或不具有到軌道32的連接。輸送線(xiàn)12和軌道32的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)特定實(shí)施例和目的用途改變。例如，輸送線(xiàn)12和/或軌道32可以配置為地面安裝或高架的軌道、導(dǎo)軌、槽道、或任何其他結(jié)構(gòu)，其沿箭頭18的方向以受控的方式引導(dǎo)承載器14和平臺(tái)26。工作單元10具有由相應(yīng)開(kāi)始/停止邊界20、22限定的長(zhǎng)度。由此，在承載器14跨過(guò)邊界20時(shí)該承載器14有效地進(jìn)入工作單元10，并在其跨過(guò)邊界22時(shí)離開(kāi)工作單元10。緊急情況停止(e-stop)事件可以通過(guò)e-stop裝置40在任何時(shí)間觸發(fā)，包括在工作單元10的接觸階段期間。接觸階段期間發(fā)生的e-stop事件可給產(chǎn)品16帶來(lái)可觀的沖擊接觸力。這種接觸力主要是由于承載器14和平臺(tái)26之間的突然破壞的同步運(yùn)動(dòng)造成的。換句話(huà)說(shuō)，在e-stop事件被觸發(fā)的時(shí)刻機(jī)器人30和產(chǎn)品16的任何實(shí)體接合部件將趨于對(duì)抗彼此，且由此導(dǎo)致在它們的接合表面處發(fā)生可能較大的反作用接觸力。簡(jiǎn)要參見(jiàn)圖2，跡線(xiàn)46顯示了在示例性e-stop事件期間可能的沖擊/反作用接觸力，時(shí)間(t)繪制在水平軸線(xiàn)上，而沖擊力繪制在垂直軸線(xiàn)上。從t=0到t=5，額定水平的力存在于圖1所不的產(chǎn)品16和末端執(zhí)行器31之間,例如用于使末端執(zhí)行器31與車(chē)輛輪胎上的輪爪螺母(lug nut)保持接觸的所需力。在t=5處發(fā)生的e-stop事件讓圖1的輸送線(xiàn)12和/或組裝機(jī)器人(一個(gè)或多個(gè))30突然停止，由此造成尖峰48，該尖峰48在大約點(diǎn)49處具有峰值。在一些情況下的峰值可以是額定水平的力的十倍那么多。這樣的尖峰會(huì)使得圖1的產(chǎn)品16在承載器14上變得不穩(wěn)定，和/或會(huì)損壞產(chǎn)品16的一部分，例如根據(jù)上述示例的輪爪的螺紋。再次參見(jiàn)圖1，控制器50因此用在工作單元10中，以減少控制的接觸階段中的e-stop事件期間的峰值沖撞力。控制器50與組裝機(jī)器人30通信，且配置為執(zhí)行體現(xiàn)控制方法100的指令。示例性方法100在圖3中被顯示且在下文被描述。本方法100的執(zhí)行在檢測(cè)到的e-stop事件期間以特定方式控制平臺(tái)26的運(yùn)動(dòng)，以由此使得對(duì)產(chǎn)品16以及機(jī)器人30的損壞的可能性最小化?？刂破?0可以配置為主機(jī)或服務(wù)器，其具有中央處理單元(CPU)52和存儲(chǔ)器54，所述存儲(chǔ)器54可以包括有形的/非瞬時(shí)存儲(chǔ)器，體現(xiàn)本方法100的指令被記錄在所述存儲(chǔ)器上。存儲(chǔ)器54可以包括，例如，磁性只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存等。控制器50還可以包括電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)包括但不限于高速時(shí)鐘、模擬數(shù)字(A/D)電路、數(shù)字模擬(D/A)電路、數(shù)字信號(hào)處理器、以及任何必要的輸入/輸出(1/0)裝置和其他信號(hào)調(diào)制和/或緩沖電路?？刂破?0可以包括接收器55，所述接收器55與跟蹤傳感器25電/信號(hào)通信?？刂破?0還可以包括可選的建模模塊58，所述建模模塊58針對(duì)各種情景估計(jì)接觸力，且隨后評(píng)價(jià)這些力在產(chǎn)品16上的作用。例如，建模模塊58可以使用估計(jì)的接觸力對(duì)圖1的產(chǎn)品16相對(duì)于承載器14的靜態(tài)平衡的作用建模，和/或可以使用估計(jì)的接觸力對(duì)產(chǎn)品16相對(duì)于承載器14的旋轉(zhuǎn)的作用建模。同樣，建模模塊58可以用于對(duì)與產(chǎn)品16的任何接觸對(duì)產(chǎn)品16的結(jié)構(gòu)完整性的作用建模。通過(guò)建模模塊58或離線(xiàn)執(zhí)行的示例性評(píng)價(jià)參考圖5和6在下文描述。跟蹤傳感器25可以相對(duì)于輸送線(xiàn)12定位。這樣的跟蹤傳感器25測(cè)量承載器14和產(chǎn)品16的變化位置。傳感器25可以是光電裝置，例如攝像頭，但是可以使用其他傳感器實(shí)施例而不脫離本發(fā)明的范圍。傳感器25將測(cè)量位置編碼為位置信號(hào)(箭頭45)和將測(cè)量位置信號(hào)(箭頭45)傳遞到控制器50。由此，控制器50能通過(guò)處理如從傳感器25接收的位置信號(hào)(箭頭45)而確定單元10中承載器14的變化位置，且由此確定它的速度。控制器50還與e-stop裝置40通信。e_stop裝置40可以是e_stop按鈕、光幕、壓力墊、門(mén)或手動(dòng)地或自動(dòng)地信號(hào)通知機(jī)器人30應(yīng)該快速停止的任何其他裝置。其他條件可以觸發(fā)e-stop事件，例如在軌道32和/或線(xiàn)12的路徑中檢測(cè)到物體的存在。不管如何觸發(fā)e-stop事件,e-stop裝置40將e_stop信號(hào)(箭頭42)傳遞到控制器50。在方法100的執(zhí)行期間，e-stop信號(hào)(箭頭42)和位置信號(hào)(箭頭45)由接收器55接收且由CPU52處理。控制信號(hào)(箭頭44)隨后通過(guò)控制器50傳遞到電動(dòng)機(jī)33或其他促動(dòng)器，以如下所述的方式控制平臺(tái)26的速度和減速。參見(jiàn)圖3，關(guān)于參考圖1在上面描述的結(jié)構(gòu)描述示例性方法100。以步驟102開(kāi)始，控制器50接收和處理由跟蹤傳感器25傳遞的位置信號(hào)(箭頭45)，且隨后在存儲(chǔ)器54中記錄通過(guò)位置信號(hào)(箭頭45)通信的值。在記錄了來(lái)自位置信號(hào)(箭頭45)的值之后方法100前進(jìn)到步驟104。在步驟104，控制器50計(jì)算承載器14在校準(zhǔn)間隔上的瞬間線(xiàn)速度(V)和其移動(dòng)平均值(Va)。方法100隨后前進(jìn)到步驟106。在步驟106，控制器50接下來(lái)計(jì)算用于電動(dòng)機(jī)33的速度控制的所需的控制信號(hào)(箭頭44)，其中這樣的速度控制產(chǎn)生平臺(tái)26和輸送線(xiàn)12的基本上同步的運(yùn)動(dòng)。具體說(shuō)，步驟106包括經(jīng)由控制信號(hào)(箭頭44)將速度命令傳遞到電動(dòng)機(jī)33，所述速度命令使得平臺(tái)26以在步驟104處確定的經(jīng)計(jì)算的移動(dòng)平均線(xiàn)速度(Va)運(yùn)動(dòng)。這有助于平滑化平臺(tái)26的運(yùn)動(dòng)，而不在下面的步驟108中造成顯著的位置滯后。在步驟108·，使用以下公式，圖1的控制器50對(duì)每一個(gè)控制回路計(jì)算瞬間跟蹤位置滯后值(Δ X)，例如每2ms —次:Ax= f (V-Va) dt在步驟110，控制器50確定是否滿(mǎn)足一組條件。特別地，控制器50檢查e-stop事件是否是活動(dòng)的，這可通過(guò)e-stop信號(hào)(箭頭42)的接收得知，并檢查瞬間跟蹤位置滯后值(Ax)是否超過(guò)校準(zhǔn)滯后閾值。僅在兩個(gè)條件都滿(mǎn)足的情況下，控制器50前進(jìn)到步驟111。否則，控制器50前進(jìn)到步驟112。在步驟111，控制器50可以通過(guò)校準(zhǔn)的線(xiàn)速度分布控制線(xiàn)性軌道電動(dòng)機(jī)33。該速度將預(yù)定的減速分布賦予電動(dòng)機(jī)33。校準(zhǔn)的線(xiàn)速度分布可以被經(jīng)驗(yàn)地確定且記錄在控制器50的存儲(chǔ)器54中。速度分布可以通過(guò)由任何合適的手段提供的幫助來(lái)執(zhí)行，例如電磁、扭矩和/或摩擦制動(dòng)。替換地，至電動(dòng)機(jī)33的驅(qū)動(dòng)電源可以中斷，諸如通過(guò)切斷電源開(kāi)關(guān)，以中斷至軌道電動(dòng)機(jī)33的動(dòng)力饋送，由此使得平臺(tái)26在其自然的狀態(tài)下減速而不制動(dòng)。e-stop信號(hào)(箭頭42)隨后被傳遞到承載器14。方法100前進(jìn)到步驟112。在步驟112，控制器50對(duì)每一個(gè)控制循環(huán)計(jì)算瞬間速度調(diào)整，P1Ax,用于末端執(zhí)行器31。如本領(lǐng)域所理解的，Γ1是逆雅可比矩陣，其是機(jī)器人30的各種機(jī)械聯(lián)動(dòng)和關(guān)節(jié)角度的函數(shù)。該值作為控制信號(hào)(箭頭44)的一部分被傳遞。本方法100應(yīng)該與有力的評(píng)價(jià)過(guò)程聯(lián)合使用，以確定用于被組裝的特定產(chǎn)品的最大可容許接觸力。因?yàn)閳D1的產(chǎn)品16的尺寸、材料和質(zhì)量可以通過(guò)設(shè)計(jì)以及用于傳送該產(chǎn)品16通過(guò)工作單元10的特定方式而變化，接觸力的作用的正確評(píng)價(jià)可以有助于改善產(chǎn)品16的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品16被移動(dòng)通過(guò)工作單元10和被組裝機(jī)器人30操作的方式。示例性轂60顯示在圖4中，以示出用于與方法100 —起使用的一些可行的評(píng)估步驟。轂60可以是車(chē)輛車(chē)輪的一部分，或具有轂凸緣62的任何其他轂，所述轂凸緣62限定了一組孔64。帶螺紋的螺栓66在安裝期間通過(guò)孔64。在圖1的末端執(zhí)行器31與轂60的材料接觸時(shí)發(fā)生的e-stop事件會(huì)生產(chǎn)可觀的接觸力。取決于孔64相對(duì)于轂60的中心點(diǎn)63的分布，接觸力(箭頭68)可以在各個(gè)孔64中均等地分布(箭頭69)或不均等地分布，且最終分布到包含在每一個(gè)孔64中的帶螺紋螺栓66。在每一個(gè)獨(dú)立的接觸點(diǎn)處的單獨(dú)接觸力可能難以測(cè)量。然而，總的能量(δ )可以被經(jīng)驗(yàn)地測(cè)量，且其后通過(guò)假設(shè)均等分布而針對(duì)每一個(gè)接觸表面估計(jì)接觸力。在均等分布
中，總的能量(S)可以近似為: ,^ = X J/',(0 * (I)
i I1單獨(dú)的力可以隨后按照需要被分析，例如針對(duì)給定孔64內(nèi)的力分布和該力對(duì)包含在其中的螺栓(未示出)的特定螺紋樣式的作用來(lái)分析。例如，可以評(píng)價(jià)帶螺紋的螺柱是否在沖擊之后塑性變形，即螺柱遭受全局永久結(jié)構(gòu)變化，或螺紋表面是否變得局部地變形，即局部的永久結(jié)構(gòu)變化。對(duì)于初始的評(píng)價(jià)，估計(jì)可以通過(guò)假設(shè)螺柱是固體圓柱體(其剛性附接到轂60)來(lái)簡(jiǎn)化。在隨后的評(píng)價(jià)中，螺紋和孔64之間的詳細(xì)接觸區(qū)域可以被建模，例如使用孔64的高度、與限定孔64的材料接觸的螺紋數(shù)量?？梢允褂霉腆w機(jī)械結(jié)構(gòu)建模，諸如有限元分析，以進(jìn)行盡可能按照期望詳細(xì)地評(píng)估。還可以考慮對(duì)機(jī)器人30的沖擊。對(duì)于機(jī)器人組件30，接觸力將對(duì)每一個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)引入額外的扭矩。作用類(lèi)似于在機(jī)器人臂端部處的末端執(zhí)行器31和環(huán)境之間的碰撞，即，機(jī)器人30將突然地改變?cè)诮佑|點(diǎn)處的末端執(zhí)行器31的線(xiàn)性速度。每一個(gè)關(guān)節(jié)將由于外部碰撞而經(jīng)受額外的力，而關(guān)節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)施加緊急停止扭矩，以使機(jī)器人30的運(yùn)動(dòng)停止。由于在臂工具/末端執(zhí)行器31的機(jī)器人端部處接合組件的接觸，每一個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)將由于外部碰撞力而經(jīng)受額外的扭矩，如下:AAvr(I) = Fr ( )⑵Δν =(3)HMij(J) = τ'( )(4)
τ' (t) =HJ1A^1Fr (t) (5)其中/.:.(、/)是施加在末端執(zhí)行器31處的外部沖撞碰撞力是末端執(zhí)行器31處的突然線(xiàn)性速度變化，A是任務(wù)(操作)空間中的6x6對(duì)稱(chēng)正定慣性矩陣，J是6χη雅可比矩陣(其是機(jī)器人機(jī)械聯(lián)動(dòng)件和它們的結(jié)構(gòu)的函數(shù))，Δ供O是由于外部沖撞碰撞力造成的突然的關(guān)節(jié)速度變化，H是ηχη對(duì)稱(chēng)正定的廣義慣性矩陣，以及τ ’ (t)是補(bǔ)償突然的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的附加扭矩。上述方程(2) - (5)中，方程(2)是線(xiàn)性速度變化(在任務(wù)(操作)空間中沖撞沖擊力6(0下的末端執(zhí)行器31的Δ ν(Ο)。方程(3)是使關(guān)節(jié)速度和末端執(zhí)行器速度相關(guān)的經(jīng)典雅可比方程。方程(4)是沖撞關(guān)節(jié)扭矩，τ ' (t)，其可克服由于沖擊造成的突然的關(guān)節(jié)速度變化。方程(5)是附加關(guān)節(jié)扭矩，其應(yīng)該被施加以抵抗末端執(zhí)行器31處的外部沖撞沖擊力。在工作站10的機(jī)器人側(cè)，方程(5)表明，附加關(guān)節(jié)扭矩取決于表示為HJtA4矩陣的機(jī)器人機(jī)械聯(lián)動(dòng)參數(shù)以及機(jī)器人姿態(tài)。為了最小化在機(jī)器人關(guān)節(jié)上的環(huán)境碰撞沖擊，該矩陣應(yīng)該被最小化。這意味著一些機(jī)器人的姿態(tài)或關(guān)節(jié)位置可比其他姿態(tài)更好抵抗沖擊。在非冗余的六個(gè)自由度的機(jī)器人中，關(guān)節(jié)位置通常根據(jù)產(chǎn)品16的位置選擇，例如車(chē)輪和輪胎組裝位置。因此，沒(méi)有其他的機(jī)器人關(guān)節(jié)位置可被選擇為最小化對(duì)所有關(guān)節(jié)電動(dòng)機(jī)的碰撞沖擊。
參見(jiàn)圖5，靜態(tài)平衡條件針對(duì)車(chē)輛形式的示例性產(chǎn)品116示意性地展示。以下評(píng)價(jià)中的一些或所有可以經(jīng)由圖1的建模模塊58執(zhí)行。外部力對(duì)承載器14上的本體60的沖擊取決于三個(gè)主要因素:車(chē)輪基本位置和車(chē)輛的總尺寸，車(chē)輛的重量和重量分布，以及用于將車(chē)輛定位和固定在承載器14上的機(jī)構(gòu)。承載器銷(xiāo)72通常用于沿圖1的移動(dòng)線(xiàn)12牢固地承載本體60。產(chǎn)品16上的孔或結(jié)構(gòu)與承載器14上的承載器銷(xiāo)72對(duì)準(zhǔn)。更多或更少承載器銷(xiāo)72可以用在具體實(shí)施例中。接收兩個(gè)前部承載器銷(xiāo)72的孔(未示出)在示例性e-stop事件期間將承受由于在圖4的車(chē)輪組件70處與末端執(zhí)行器31的外部碰撞而造成的沖力。在將本體60看待為剛性本體時(shí)，力和扭矩必須以靜態(tài)的方式平衡，以便讓本體在承載器14上維持穩(wěn)定位置。這是用于本體60維持在圖5中所示的原始保持位置處的靜態(tài)平衡條件。力和扭矩可以如下平衡:
權(quán)利要求
1.一種用在工作單元中的系統(tǒng)，所述工作單元具有承載器，承載器讓產(chǎn)品沿組裝線(xiàn)移動(dòng)，該系統(tǒng)包括: 組裝機(jī)器人，具有機(jī)器人臂、運(yùn)送機(jī)器人臂的平臺(tái)、和用于讓平臺(tái)移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；跟蹤傳感器，相對(duì)于承載器定位，所述跟蹤傳感器測(cè)量承載器的變化位置且將所述變化位置編碼為位置信號(hào)；和 控制器，與組裝機(jī)器人和跟蹤傳感器通信； 其中，控制器配置為: 從跟蹤傳感器接收位置信號(hào)； 依據(jù)所述位置信號(hào)計(jì)算組裝機(jī)器人相對(duì)于承載器的滯后值； 在臂和產(chǎn)品相互接觸時(shí)檢測(cè)組裝機(jī)器人的請(qǐng)求的緊急停止(e-stop)事件；和僅在經(jīng)計(jì)算的跟蹤位置滯后值處于校準(zhǔn)閾值以上時(shí)選擇性地將速度信號(hào)傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī)，其中速度信號(hào)使得平臺(tái)的校準(zhǔn)減速發(fā)生，這最小化在e-stop事件期間機(jī)器人臂和產(chǎn)品之間的接觸力。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電動(dòng)機(jī)相對(duì)于鄰近于組裝線(xiàn)的軌道定位，且其中速度信號(hào)造成軌道電動(dòng)機(jī)相對(duì)于軌道的校準(zhǔn)制動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中跟蹤傳感器包括光電跟蹤攝像頭。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中控制器依據(jù)位置信號(hào)計(jì)算輸送機(jī)的平均速度，且只要e-stop事件未被請(qǐng)求則經(jīng)由電動(dòng)機(jī)讓平臺(tái)以計(jì)算的平均速度移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述 的系統(tǒng)，其中控制器在e-stop事件未被請(qǐng)求時(shí)計(jì)算用于機(jī)器人臂的末端執(zhí)行器的瞬間速度調(diào)整值，且將計(jì)算的速度調(diào)整值傳遞到末端執(zhí)行器，以維持末端執(zhí)行器和產(chǎn)品之間的校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中控制器包括建模模塊，所述建模模塊為在e-stop事件期間產(chǎn)品上的力建模，且所述建模模塊估計(jì)在被建模的e-stop事件期間產(chǎn)品上的接觸力，且其中控制器配置為使用估計(jì)的接觸力確定速度信號(hào)的參數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中建模模塊使用估計(jì)的接觸力對(duì)產(chǎn)品相對(duì)于承載器的靜態(tài)平衡的作用建模。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中建模模塊使用估計(jì)的接觸力對(duì)產(chǎn)品相對(duì)于承載器的銷(xiāo)的旋轉(zhuǎn)的作用建模。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中建模模塊使用估計(jì)的接觸力對(duì)與產(chǎn)品的接觸對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的作用建模。
10.一種用在工作單元中的系統(tǒng)，所述工作單元具有承載器，所述承載器讓產(chǎn)品沿組裝線(xiàn)移動(dòng)，該系統(tǒng)包括: 組裝機(jī)器人，具有機(jī)器人臂、運(yùn)送機(jī)器人臂的平臺(tái)、和軌道電動(dòng)機(jī)，所述軌道電動(dòng)機(jī)以相對(duì)于承載器的運(yùn)動(dòng)同步的方式推進(jìn)在相鄰于組裝線(xiàn)的軌道上的平臺(tái)； 光電跟蹤攝像頭，相對(duì)于承載器定位，所述光電跟蹤攝像頭在承載器讓產(chǎn)品移動(dòng)時(shí)對(duì)承載器進(jìn)行光電成像；和 控制器，與組裝機(jī)器人和攝像頭通信； 其中，控制器配置為: 從跟蹤攝像頭接收位置信號(hào)，所述位置信號(hào)描述承載器的改變位置；使用所述位置信號(hào)計(jì)算承載器的平均速度； 使用所述位置信號(hào)計(jì)算平臺(tái)相對(duì)于承載器的滯后值； 在所述臂和車(chē)輛部件相互接觸時(shí)檢測(cè)承載器的被請(qǐng)求的緊急停止(e-stop)事件； 僅在經(jīng)計(jì)算的跟蹤位置滯后值處于校準(zhǔn)閾值以上時(shí)，選擇性地將第一速度信號(hào)傳輸?shù)杰壍离妱?dòng)機(jī)，以使得平臺(tái)的校準(zhǔn)減速發(fā)生，由此最小化在e-stop事件期間機(jī)器人臂和產(chǎn)品之間的接觸力；和 在經(jīng)計(jì)算跟蹤位置滯后值處于校準(zhǔn)閾值以下時(shí)，選擇性地將第二速度信號(hào)傳輸?shù)杰壍离妱?dòng)機(jī)，以讓平臺(tái)以 承載器的平均速度運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種緊急情況停止事件期間的機(jī)器人控制。一種用于工作單元的系統(tǒng)，所述工作單元具有承載器，所述承載器讓產(chǎn)品沿組裝線(xiàn)移動(dòng)，所述系統(tǒng)包括組裝機(jī)器人、傳感器和控制器。機(jī)器人的臂在鄰近于承載器的平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)。傳感器測(cè)量承載器的變化位置且將變化位置編碼為位置信號(hào)?？刂破鹘邮瘴恢眯盘?hào)且使用所述位置信號(hào)計(jì)算機(jī)器人相對(duì)于承載器的滯后值。在臂和產(chǎn)品相互接觸時(shí)控制器檢測(cè)承載器的被請(qǐng)求的e-stop，且選擇性地將速度信號(hào)傳遞到機(jī)器人，以在執(zhí)行e-stop事件之前造成平臺(tái)的校準(zhǔn)減速。這僅在經(jīng)計(jì)算跟蹤位置滯后值處于校準(zhǔn)閾值以上時(shí)發(fā)生。還公開(kāi)了在工作單元中使用上述系統(tǒng)的方法。
文檔編號(hào)B25J9/16GK103157991SQ20121054386
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者J.史, D.格羅爾, P.W.塔沃拉 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司