專利名稱：有助于對離線編程機器人單元進行校準的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及有助于對機器人單元進行校準的方法和系統，機器人單元包括一個或 多個目標物以及進行與目標物有關的工作的工業機器人，其中通過離線編程工具對機器人 單元進行編程。本發明涉及如下情形下從離線到在線編程的領域用戶在三維或二維離線環境中 已經對機器人程序進行了編程和調整，然后希望在工廠車間采用該程序。
背景技術：
工業機器人是在許多不同的工業應用中用于各種各樣操作的高度靈活的設備。工 業機器人通常經由與慣用的計算機編程語言非常相似的機器人編程語言來進行編程。機器 人程序包括程序指令的序列，其中每個指令告訴機器人控制單元該做什么和如何做。機器 人被編程為遵循包括多個目標點的路徑。機器人程序包括目標點的位置。機器人的編程是 個耗時的過程，且在編程和示教過程期間使用機器人的慣用方法阻礙了生產設備并使投產 推遲。為了節約時間和加速投產，非常期望對機器人進行離線編程。通常，這是由離線編程 工具通過圖形模擬來完成的。編程工具包含圖形部件，圖形部件用于基于機器人和目標物 的圖形模型例如計算機輔助設計(CAD)模型來生成機器人單元中的機器人和目標物(例如 工作目標物和工具)的圖形三維表示。編程工具還包含用于示教目標點和路徑并且記錄機 器人的操作和移動的圖形裝置。圖形模擬為對工業機器人進行編程和可視化提供了更多自 然而簡單的方法，而不會牽制實際設備。此外，圖形環境允許獨立于機器人制造商使用的機 器人編程語言。通過模擬輸出的是在操作期間機器人該做什么和真實的機器人程序的圖形 表示。當完成模擬和離線編程時，程序可以被轉移到真實的機器人。然而，由離線編程系統準備的機器人程序不能直接用于在真實的機器人單元中操 作機器人，因為離線環境中的機器人和目標物之間的位置關系可以偏離真實的機器人單元 中的機器人和目標物之間的實際位置關系。傳統上這是一個非常困難的問題并且已經成為 在工業上采用離線編程的障礙。因此，在基于目標物的圖形模型生成機器人程序后，必須確定真實目標物相對于 機器人的位置。目標物可以是機器人單元中的任何類型的目標物，如工件、工作站、工具、機 器人底座、或外部設備。通常編程的路徑中的實際目標位置與關于目標物定義的參考系有 關，這表示對目標物進行校準將調整關于公共坐標系的相關的目標位置。機器人單元的校 準包括關于公共坐標系確定機器人單元中的機器人和目標物的位置。這典型地是通過使用 機器人作為測量設備來完成的。用戶輕推機器人到目標物上的至少三個校準點，且對于校 準點記錄機器人位置。術語“輕推機器人”是指機器人由用戶手動移動，例如依靠操縱桿。 然后記錄的機器人位置用于確定機器人和真實目標物之間的關系。由于機器人和目標物的 模型之間的關系是已知的，所以可以確定目標物的模型和真實位置之間的關系。然后可以 更新目標物的真實位置，并且由于保持了編程的路徑上的位置和目標物之間的關系，因此 將更新在編程的路徑上的所有位置。
控制機器人的人被稱作機器人操作員。在下文中，單詞用戶和機器人操作員作同 義使用。當有許多目標物將要被校準的時候，用戶必須輕推機器人到所有的目標物并且因 此到目標物上的許多校準點。此外，機器人訪問校準點的順序對于校準結果是重要的。典 型地，用戶必須在一張紙上寫下所有要被校準的目標物和校準點的位置。這花費時間并且 容易出錯。校準后，模型和單元中的真實目標物之間仍然會有偏差。在將機器人程序應用到 生產之前，必須檢查和校正機器人程序，例如為了避免碰撞。這表示離線生成的機器人程序 必須在機器人上運行。EP1510894公開了用于校正離線生成的機器人程序的設備。該設備 包括用于在接收到停止命令時停止機器人程序的執行的裝置、用于在執行停止時在顯示屏 上顯示其位置要被校正的下一個目標點的裝置、用于通過從程序的執行已經被停止的位置 輕推來移動機器人的裝置、和用于當校正了目標點的位置時將機器人的當前位置反映到其 位置將要被校正的下一個目標點上的裝置。必須對編程的路徑上的每個目標點重復校正過 程，這很耗時。
發明內容
本發明的目的是為機器人操作員提供有助于校準機器人單元中的目標物的工具。根據本發明的一個方面，通過如權利要求1中限定的方法來實現這個目的。這種方法包括為目標物中的每個目標物存儲校準點的序列，自動生成圖像的序 列，圖像包括要被校準的目標物和關于目標物的校準點的圖形表示，將圖像的序列轉移到 機器人，以及在校準機器人單元期間將圖像的所述序列顯示給機器人操作員，使得對于每 個校準點將包括當前校準點和要被校準的目標物的視圖顯示給機器人操作員。對于每個目標物，在離線環境中存儲一組預定的校準點和關于在校準期間校準點 將被訪問的理想順序的信息。根據本發明，生成了包括要被校準的目標物和關于目標物的 校準點的圖形表示的多個圖像。該圖像是包括圖形目標物的虛擬圖像。圖像的序列示出校 準點要被機器人訪問的順序。在校準期間這些圖像被轉移到機器人并顯示給用戶。校準點 被優選地選擇使得可以從圖像容易地識別它們的位置，例如在目標物的角處、或在如尖端 的突出部分處。圖像有助于機器人操作員將機器人移動到校準點。本發明提供了幫助機器人操作員將離線編程的機器人程序拿到工廠車間 (factory floor)的機器人單元并校準機器人單元中的目標物的系統和方法。本發明加速 了校準處理并降低了與校準有關的錯誤的風險，這樣的錯誤使得操作員將機器人移動到錯 誤的校準點。根據本發明的實施例，通過從圖像庫加載真實圖像來生成圖像。根據本發明的另一個實施例，使用與用于對機器人進行編程相同的圖形部件來生 成圖像。例如，圖像是來自編程期間進行的機器人單元的模擬的屏幕截圖(或者快照)。這 個實施例使得產生圖像變得容易。根據本發明的實施例，將校準點的序列與目標物的圖形模型一起存儲。離線編程 工具包括目標物的多個圖形模型。根據本發明的這個實施例，圖形模型中的每個圖像模型 設置有預定義的校準點的序列。程序員通過選擇一個或多個目標物模型并將它們添加到單 元，來建立虛擬機器人單元。因此，將要使用哪個校準點取決于程序員選擇哪個目標物。這個實施例使得在校準期間提供要使用的校準點變得容易。根據本發明的實施例，方法包括基于所述存儲的校準點的序列自動生成至少一 個校準程序，校準程序包括用于將機器人移動到校準點處的位置或接近校準點的位置的指 令；將校準程序和圖像轉移到機器人；以及執行所述校準程序使得對于每個校準點，機器 人自動移動到校準點處的位置或者接近校準點處的位置。在離線環境自動生成包括用于將 機器人移動到校準點處的位置或者接近校準點處的位置的指令的校準程序。將校準程序轉 移到機器人并且在校準期間使用校準程序以將機器人快速移動到校準點或接近校準點。盡 管機器人被編程為移動到校準點，實際上由于在離線環境中機器人和目標物之間的位置關 系偏離機器人和目標物之間的實際位置關系的事實，機器人不會準確地移動到校準點。因 此，機器人操作員必須手動移動機器人到目標物上的準確的校準點。在校準期間顯示給用 戶的圖像有助于操作員輕推機器人到正確的校準點。這個實施例進一步有助于對機器人單 元的校準。根據本發明的實施例，方法包括基于所述校準點的序列自動生成步進式用戶界 面，步進式用戶界面示出圖像并引導用戶通過校準過程，將用戶界面轉移到機器人，以及在 校準期間顯示用戶界面。根據本發明的這個實施例，來自離線編程工具的圖像與步進式用 戶界面相結合，步進式用戶界面例如在示教器單元上呈現圖像，并且逐步地引導用戶通過 校準過程。根據本發明的實施例，機器人包括控制單元和用于手動控制機器人的具有顯示裝 置的示教器單元(TPU)，所述校準程序被轉移到控制單元并由控制單元執行，所述圖像在示 教器單元的顯示裝置上顯示。根據本發明的實施例，方法包括當機器人被定位在校準點時，對于校準點中的每 個校準點存儲機器人的位置；以及對于機器人單元中的每個目標物，基于對于校準點存儲 的機器人的位置，確定目標物的模型和真實目標物之間的位置關系。根據本發明的實施例，所述圖像中的每個圖像示出來自校準程序的、關于機器人 移動到序列中的下一個校準點的信息，所述圖像的每個圖像示出用于啟動和停止校準程序 的執行的用戶激活裝置。這個實施例使得用戶可以對于每個校準點確定是否要運行校準程 序。 根據本發明的實施例，每個校準點設置有示出要被校準的目標物和根據校準點的 序列、機器人將要被移動到的下一個校準點的圖像。為了提供機器人單元的精確校準，機器 人以定義的順序訪問校準點是重要的。通過將下一個校準的位置顯示給操作員，確保了操 作員以正確的校準點序列將機器人移動到正確的校準點。 根據本發明的實施例，關于目標物中的每個目標物來定義參考系并且通過所述離 線編程工具對包括關于參考系定義的多個目標點的路徑進行編程，該方法包括對于校準 點中的每個校準點，存儲當機器人被定位在校準點時的機器人的位置；以及對于每個目標 物，基于對于校準點存儲的機器人的位置來確定目標物的模型的參考系和真實目標物的參 考系之間的位置關系。參考系是相對目標物固定的坐標系。參考系的位置和方向由目標物 的位置和方向來確定。如果坐標系中有多于一個目標物，則參考系針對每個目標物來定義。 參考系是在公共世界坐標系中定義的。這個實施例消除了校正路徑上的編程的位置的必 要。所有需要的是校正目標物的參考系的位置和方向，由此將自動校正路徑上的位置，因為它們是關于參考系而不是關于工作坐標系來編程的。根據本發明的另一方面，通過如權利要求10所限定的系統來實現這個目的。這種系統包括位于離線編程現場的計算機單元，計算機單元被配置成為目標物的 每個目標物存儲校準點的序列，生成包括要被校準的目標物和關于目標物的校準點的圖形 表示的圖像的序列，以及將圖像轉移到機器人，并且機器人被配置成在校準機器人單元期 間將所述圖像的序列顯示給機器人操作員，使得對于每個校準點，將包括當前校準點和要 被校準的目標物的視圖顯示給機器人操作員。本發明提供了幫助機器人操作員將離線編程的機器人程序拿到工廠車間的機器 人單元并校準機器人單元中的目標物的系統。這通過從離線編程工具取圖來完成，以在校 準期間將圖像呈現給操作員。另外，這與用于快速將機器人移動到所有校準點的機器人程 序相結合。系統的進一步發展以附加的權利要求的特征為特征。
現在通過對本發明的不同的實施例的描述并參考附圖來更仔細地解釋本發明。圖1示出根據本發明的實施例用于機器人單元的校準的系統。圖2示出用于機器人的離線編程的計算機的例子。圖3示出工業機器人的控制單元的例子。圖4示出顯示在離線計算機上的機器人單元的視圖的例子。圖fe-c示出在校準期間顯示在示教器(Teach Pendant)單元上的圖像的例子。圖6示出根據本發明的實施例用于校準機器人單元的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1示出位于例如工廠的現場(site)的機器人單元(robot cell)。機器人單元 包括機械手1、用于控制機械手1的移動的機器人控制單元2、和包括顯示屏4的手持示教 器單元3。示教器單元與控制單元2通信并且用于對機器人進行示教和編程。示教器單元 3還設置有用于手動移動(也表示成輕推)機械手1的裝置，如操縱桿或輕推按鈕。機器人 單元還包括目標物8，在這個例子中是桌子。機械手1被編程為執行與目標物8有關的工 作。參考圖3更詳細地描述控制單元2。圖1還示出了位于離線編程現場的計算機單元10，例如個人計算機(PC)。在離線 現場依靠計算機單元10對機器人單元進行編程。計算機單元10設置有用于對機械手的移 動進行模擬和編程的離線編程工具。從編程工具輸出的是包括多個目標點的機器人程序。 編程工具包括用于基于多個不同類型的目標物的模型生成三維圖形的圖形部件。計算機單 元10包括圖形顯示屏12和用于將數據輸入到計算機單元10的用戶輸入裝置(未示出)。 圖形顯示屏12是例如觸摸屏，使得用戶可以經由屏幕與計算機單元交互。然而，在另一實 施例中，輸入裝置可以是鍵盤和定點設備。計算機單元10包括多個軟件模塊和用于執行軟 件模塊的硬件。將參考圖2更詳細地描述計算機單元10。計算機單元10和機器人控制單元2經由通信鏈路14彼此通信。當生成機器人程 序時，機器人程序例如經由通信鏈路14轉移到控制單元2。然而，在執行機器人程序之前，必須校準真實的機器人單元并且基于校準來校正機器人程序的目標點。計算機單元10和 控制單元2設置有配置成有助于工作單元(work cell)的校準的軟件模塊，如圖2和3所示。程序員用目標物的三維模型對期望的路徑和機器人移動進行編程。許多路徑和目 標點與三維世界中的目標物相關聯。過程應用移動目標(process application movement target)總是與三維目標物相關聯。通常，編程的路徑中的實際位置與關于目標物定義的參 考系有關。參考系是相對于目標物固定的坐標系。參考系的位置和方向由目標物的位置和 方向來確定。如果坐標系中有多于一個目標物，參考系針對每個目標物來定義。參考系是 在公共世界坐標系中定義的。因此，程序員可以移動三維目標物并且目標點被相關地移動。 當用戶完成三維模擬、布局、并生成機器人程序時，是時候將這些放到真實機器人上了。圖2示出了表示設置有用于有助于校準的軟件模塊的計算機單元10的例子的方 框圖。計算機單元10包括用于存儲目標物的圖形模型和預先確定的校準點的存儲位置20。 存儲位置20可以包括具有一組預先確定的目標物類型的庫。例如，預先確定的目標物類型 可以是用于支持目標物、工件或工具的機器、設備的不同類型。每個工作站類型還包括工作 站類型的三維幾何模型、或關于如何生成工作站的幾何模型的信息。在本發明的這個實施 例中，每個工作站類型還包括在工作站的校準期間要使用的校準點的序列。每個目標物的 校準點數目必須是至少三個。然而，校準點數目可以多于三個，例如，典型地在3-10個的范 圍里。優選地，校準點被選擇成對應于目標物的明確定義的結構，如角、末端、或突出部分， 由此有助于機器人操作員找到校準點的位置。計算機單元還包括用于基于目標物的圖形模型生成三維圖形的圖形部件22。在 編程期間，程序員從工作站的庫中選擇一個或多個工作站并且機器人單元的圖形表示被建 立。圖4示出在離線編程工具中建立的視圖的例子。視圖包括機器人50的圖形表示和被 選擇的目標物52的圖形表示。這個機器人單元的圖形視圖用于對機器人進行編程。例如， 程序員可以在期望的機器人路徑上輸入目標點。機器人程序是基于程序員的輸入和機器人 單元中的目標物的幾何模型自動生成的。計算機單元還包括機器人程序生成器M，用于基于目標物的模型和在目標點上的 用戶輸入而針對機器人生成機器人程序。計算機單元包括校準程序生成器沈，校準程序生 成器沈被配置成基于存儲在存儲位置20中的校準點的序列和程序員已經選擇了哪些目標 物來生成一個或多個校準程序，校準程序包括用于將機器人移動到校準點處的位置或接近 校準點位置的指令。由于碰撞的風險，優選地將機器人移動到離校準點有一定距離的位置 并由機器人操作員手動輕推機器人到校準點的正確位置。計算機單元還包括圖像生成器觀和用戶界面生成器30。圖像生成器觀被配置成 生成圖像的序列，圖像的序列包括由程序員選擇要被包括在工作單元中并且因而將要被校 準的目標物以及與目標物有關的校準點的位置的圖形表示。圖像的序列代表在校準期間機 器人將要仿問的校準點的序列。為了降低機器人操作員以錯誤的順序訪問校準點的風險， 對于每個校準點生成一個圖像是優選的。因此，產生了與校準點的數目相同數目的圖像。基 于包括存儲在存儲位置20的校準點的序列的目標物的圖形模型，依靠圖形部件22生成圖 像。實際上，圖像是來自于圖形部件22的快照。用戶界面生成器30被配置成生成步進式 用戶界面，步進式用戶界面在校準過程中示出圖像并引導用戶。
用戶界面生成器30通過在向導類型(wizard type)的用戶界面模板中結合由圖 像生成器觀生成的圖像的序列來產生用戶界面。在可替換的實施例中，用戶界面生成器30 也在用戶界面以及圖像中結合來自校準程序生成器26生成的校準程序的程序代碼，并且 為機器人操作員提供從用戶界面啟動和停止校準程序的執行的可能性，也針對被操作的機 器人提供修改校準程序的可能性。計算機單元10還設置有通信單元32，通信單元32用于經由通信鏈路14與控制單 元2通信。通信單元32被配置成將機器人程序、校準程序、和包括用于校準的圖像的用戶 界面轉移到控制單元2。圖3示出了表示控制單元2中對本發明重要的部分的方框圖。控制單元2包括通 信單元40以能夠經由通信鏈路14與計算機單元10通信。控制單元2設置有用于執行機 器人程序和校準程序的程序執行器42、和用于存儲校準程序和機器人程序的存儲單元44。 因此，校準程序運行于控制單元2。用于校準的用戶界面從控制單元2轉移到示教器單元 3，并且在顯示屏4上顯示。在這個例子中，控制單元2設置有校準模塊46，校準模塊46被 配置成當機器人被定位在校準點時記錄機器人的位置，以及基于對于校準點記錄的機器人 位置，為機器人單元中的每個目標物確定目標物的模型和真實目標物之間的位置關系。此 外，校準模塊被配置成基于確定的機器人單元中的目標物的模型和真實目標物之間的關系 來調整機器人程序的目標點。圖1示出在對機器人進行編程期間，顯示在離線計算機單元10上的機器人單元的 例子。在校準期間，示教器單元3示出目標物的三維圖像和在校準期間要被訪問的校準點 的序列。圖1中示出了這樣的顯示在示教器單元3上的圖像的例子。對于目標物8定義了 三個校準點。在這個例子中，顯示在示教器單元3上的圖像同時示出所有的三個校準點，且 每個校準點設置有限定機器人將要訪問校準點的順序的標號1-3。圖4示出在對機器人進行編程期間，顯示在離線計算機單元10上的機器人單元的 另一個例子。該圖示出了機器人的圖形表示50、目標物的圖形表示52。在圖4示出的例子 中，只有一個目標物將要被校準。然而，其他的機器人單元可以包括將要被校準的多個目標 物。在該圖中，三個校準點示為M、56和58。為了有助于操作員移動到校準點的準確位置， 校準點已經選擇為目標物52的角。圖fe-c示出在目標物52的校準期間顯示在示教器單 元3上的圖像的序列。圖如示出在機器人單元的校準期間在示教器單元3顯示的第一視圖。顯示在示 教器單元上的視圖包括校準程序的可編輯的程序代碼，程序代碼包括用于將機器人移動到 接近校準點的位置的指令。這樣，對機器人操作員來說，可以從示教器單元3編輯程序代 碼。視圖還包括圖像60，圖像60示出目標物52的圖形表示、校準點的序列中的第一校準點 M的圖形表示、以及機器人指向該校準點的圖形表示。視圖還包括停止按鈕61和啟動按鈕 62，停止按鈕61用于在機器人操作員激活時停止校準程序的執行，啟動按鈕62用于在機器 人操作員激活時啟動校準程序的執行。此外，該視圖設置有記錄點按鈕63，記錄點按鈕63 在被激活時存儲機器人的當前位置。當機器人處在正確的校準位置時，這個記錄點按鈕將 由機器人操作員激活。圖恥示出在機器人單元的校準期間顯示的視圖序列中的第二視圖。第二視圖包 括用于將機器人移動到接近校準點序列中的第二校準點的位置的校準程序的程序代碼，以及示出關于目標物52的第二校準點56的位置的圖像65。圖5c示出在機器人單元的校準期間顯示的視圖序列中的第三視圖。這是序列中 最后的視圖。該視圖包括用于將機器人移動到接近第三校準點的位置的程序代碼，以及示 出關于目標物52的第三校準點58的位置的圖66。根據本發明的校準系統，至少產生以下的輸出校準程序、目標物和校準點。校準 程序包含將機器人移動到必要的校準位置所必需的機器人運動指令，必要的校準位置是對 單元中的不同目標物進行校準所需要的。將要呈現在示教器單元的圖像是通過三維模擬拍 攝的圖片，這些圖片是自動生成的并且縮放成適合示教器單元的屏幕。這些圖片示出要被 校準的目標物，以及輕推機器人和進行校準時將要使用哪些點。根據本發明的優選的實施 例，生成了用戶界面應用程序。用戶界面應用程序是基于三維模擬中的數據生成的且包含 在校準過程中示出三維圖像并引導用戶的步進式用戶界面的.NET匯編。用戶界面應用程 序在示教器單元上運行。界面應用程序基本上是“向導”，因為它使校準過程變得簡單和直 接。在可替代的實施例中，離線編程工具產生三維圖像和校準程序，但是校準程序包 含用于運行校準過程的更多代碼。因此，引導的校準的執行是通過機器人語言指令來運行 而不是通過示教器應用匯編來運行的。在另外的替代實施例中，三維離線編程工具仍然生成校準程序和三維圖像，但是 機器人的控制單元已經包含接收圖像和校準程序的校準引擎，然后操作員啟動校準引擎。圖6示出了表示根據本發明的實施例的方法的流程圖。將會理解到流程圖的每塊 可以由計算機程序指令來實現。然而，一些步驟在離線的計算機單元10上執行，并且一些 步驟在機器人控制單元2上執行，而一些步驟可以在示教器單元3上執行。在這個實施例 中，步驟70-78在計算機單元10上執行，步驟80在示教器單元上執行，步驟82-94在機器 人控制單元上執行。首先，獲取與所選擇的機器人單元的目標物相對應的校準點的序列(塊70)。校 準點從存儲位置20獲取。此后，基于獲取的校準點的序列生成一個或多個校準程序(塊 72)。依靠離線編程工具的圖形部件自動生成包括目標物和校準點的圖形視圖的圖像的序 列(塊74)。例如，對于每個校準點生成一個圖像。基于生成的圖像和校準程序自動生成用 于校準的用戶界面程序(塊76)。在這個實施例中，用戶界面程序被配置成在示教器單元上 執行，并且被配置成在校準過程中生成用于與用戶交互的圖形用戶界面。將校準程序和包 括圖像的用戶界面程序轉移到機器人控制單元(塊78)。在校準期間校準程序在機器人控 制單元上執行，并且在校準期間用戶界面程序在示教器單元上執行。機器人控制單元將用 戶界面程序轉移到示教器單元。當機器人操作員命令啟動校準時，示教器單元上的用戶界面顯示序列的第一視 圖，例如圖fe示出的視圖，視圖包括關于目標物的第一校準點的圖像(塊80)。機器人操作 員通過激活視圖中的啟動按鈕通過顯示的用戶界面來啟動校準程序(塊82)。啟動命令從 示教器單元發送到機器人控制單元，機器人控制單元在接收到啟動命令時啟動校準程序的 執行，并且機器人被自動移動到接近校準點的位置(塊84)。當機器人已經被移動到接近 校準點的位置時，校準程序自動停止。現在輪到機器人操作員將機器人手動輕推到校準點。 當前校準點和目標物的顯示的圖像給操作員提供了關于校準點的位置的信息。當操作員已經將機器人輕推到校準點的準確位置時，操作員激活用戶界面上的記錄按鈕并且記錄命令 被發送到機器人控制單元。當機器人接收了記錄指令(塊86)，機器人的當前位置被存儲 (塊88)。例如，機器人位置包括關于機器人的軸的連接角的信息。對于序列中的每個校準點重復步驟82-88。當機器人已經訪問了所有的校準點并 且對于每個校準點記錄了機器人的位置時(塊90)，可以計算目標物模型的位置與真實目 標物的位置之間的關系(塊92)。這個例子中，在機器人控制單元中進行計算。然而，在可 替代的實施例中，可以在遠程計算機上進行這種計算。記錄的機器人位置被用來計算真實 目標物的實際位置。例如，通過在模型上的校準點的位置和真實目標物的位置之間進行最 佳擬合，來計算目標物的模型和真實目標物之間的關系。然后更新工作目標物的真實位置， 并且由于保持了編程的路徑上的位置和工作目標物之間的關系，因此將更新編程的路徑上 的所有位置(塊94)。當工作目標物的真實位置被更新時，參考系也被更新。因此，沒有必 要計算路徑的新位置。本發明不限于公開的實施例，而是可以在所附權利要求的范圍內進行變化和修 改。例如，機器人單元可以包括多個目標物。然后，校準點的序列取決于目標物要被校準的 限定的順序。在這種情況下，基于限定的目標物要被校準的順序生成用戶界面。此外，機器 人單元也可以包含多個機器人。
權利要求
1.一種有助于校準機器人單元的方法，所述機器人單元包括一個或多個目標物(8、 52)以及進行與所述目標物有關的工作的工業機器人(1、2、3)，其中通過離線編程工具來 對所述機器人單元進行編程，所述離線編程工具包括用于基于所述目標物的圖形模型生成 二維或三維圖形的圖形部件(22)，其特征在于，所述方法包括為所述目標物中的每個目標物存儲校準點(54、56、58)的序列，自動生成圖像(60、65、66)的序列，所述圖像包括要被校準的所述目標物和關于所述 目標物的所述校準點的圖形表示，將所述圖像的序列轉移到所述機器人，以及在校準所述機器人單元期間將所述圖像的序列顯示給機器人操作員，使得對于每個校 準點，將包括當前校準點和要被校準的所述目標物的視圖顯示給所述機器人操作員。
2.根據權利要求1所述的方法，其中通過所述編程工具的所述圖形部件來生成所述圖像。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述校準點的序列與所述目標物的所述圖形模型一起存儲。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述方法包括基于所述校準點的序列自動生成步進式用戶界面，所述步進式用戶界面示出所述圖像 并引導用戶通過校準過程，將所述用戶界面轉移到所述機器人，以及在所述校準期間顯示所述用戶界面。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述方法包括基于存儲的所述校準 點的序列自動生成至少一個校準程序，所述校準程序包括用于將所述機器人移動到所述校 準點處的位置或者接近所述校準點的位置的指令；將所述校準程序和所述圖像轉移到所述 機器人；以及執行所述校準程序，使得對于每個校準點，所述機器人被自動移動到所述校準 點處的位置或者接近所述校準點的位置。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述機器人包括控制單元和用于手動控制所述機 器人并且具有顯示屏的示教器單元(TPU)，所述校準程序被轉移到所述控制單元并由所述 控制單元執行，且所述圖像在所述示教器單元的所述顯示屏上顯示。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中所述圖像中的每個圖像示出來自所述校準程 序的、關于所述機器人移動到所述序列中的下一個校準點的信息，并且所述圖像的每個圖 像示出用于啟動和停止所述校準程序的執行的用戶激活裝置。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中關于所述目標物中的每個目標物來定 義參考系并且通過所述離線編程工具對包括關于所述參考系定義的多個目標點的路徑進 行編程，并且所述方法包括對于所述校準點中的每個校準點，存儲所述機器人被定位在所 述校準點時的所述機器人的位置；以及對于每個目標物，基于對于所述校準點存儲的機器 人位置來確定所述目標物的模型的所述參考系與真實目標物的所述參考系之間的位置關 系。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中每個校準點設置有圖像，所述圖像示 出要被校準的所述目標物以及根據所述校準點的序列、所述機器人將要被移動到的下一個 校準點。
10.一種有助于校準機器人單元的系統，所述機器人單元包括一個或多個目標物(8、 52)以及進行與所述目標物有關的工作的工業機器人(1、2、3)，其中通過離線編程工具來 對所述機器人單元進行編程，所述離線編程工具包括用于基于所述目標物的圖形模型生成 二維或三維圖形的圖形部件(22)，其特征在于，所述系統包括位于離線編程現場的計算機 單元(10)，所述計算機單元(10)被配置成為所述目標物中的每個目標物存儲校準點(54、 56,58)的序列，生成圖像(60、65、66)的序列，所述圖像包括要被校準的所述目標物和關于 所述目標物的所述校準點的圖形表示，以及將所述圖像轉移到所述機器人，并且所述機器 人被配置成在所述機器人單元被校準期間將所述圖像的序列顯示給機器人操作員，使得對 于每個校準點，將包括當前校準點和要被校準的所述目標物的視圖顯示給所述機器人操作 員O
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述計算機單元(10)被配置成通過所述圖形部 件生成所述圖像。
12.根據權利要求10或11所述的系統，其中所述計算機單元(10)被配置成將所述校 準點的序列與所述目標物的所述圖形模型一起存儲。
13.根據權利要求10-12中任一項所述的系統，其中所述計算機單元(10)被配置成基 于存儲的所述校準點的序列生成至少一個校準程序，所述校準程序包括用于將所述機器人 移動到所述校準點處的位置或者接近所述校準點的位置的指令，并將生成的校準程序轉移 到所述機器人，所述機器人被配置成在所述機器人單元被校準期間執行所述校準程序，使 得對于每個校準點，所述機器人被自動移動到所述校準點處的位置或接近所述校準點的位 置。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述機器人包括控制單元( 和用于手動控制 所述機器人并具有顯示屏(4)的示教器單元(3)，所述校準程序被轉移到所述控制單元并 由所述控制單元執行，且所述圖像在所述示教器單元的所述顯示屏上顯示。
15.根據權利要求10-14中任一項所述的系統，其中關于所述目標物中的每個目標物 定義參考系并且也通過所述離線編程工具對包括關于所述參考系定義的多個目標點的路 徑進行編程；并且所述機器人被配置成接收關于所述機器人何時被定位在所述校準點的信 息，以及被配置成當接收到這個信息時存儲所述機器人的位置，并且所述機器人包括運算 裝置(46)，所述運算裝置06)用于基于對于所述校準點存儲的機器人的位置，確定所述目 標物的模型的所述參考系與真實目標物的所述參考系之間的位置關系。
16.根據權利要求10-15中任一項所述的系統，其中所述計算機單元(10)被配置成基 于所述校準點的序列生成步進式用戶界面，并將所述用戶界面轉移到所述機器人，所述步 進式用戶界面示出所述圖像并引導用戶通過校準過程，并且所述機器人被配置成在所述校 準期間顯示所述用戶界面。
全文摘要
本發明涉及有助于機器人單元的校準的方法和系統，機器人單元包括一個或多個目標物(8)和進行與目標物有關的工作的工業機器人(1、2、3)，其中依靠離線編程工具來對機器人單元進行編程，離線編程工具包括用于基于目標物的圖形模型生成二維或三維圖形的圖形部件。該系統包括位于離線編程現場的計算機單元(10)，計算機單元(10)被配置成為目標物中的每個存儲校準點的序列，并被配置成生成圖像(4)的序列，該圖像包括要被校準的目標物和關于目標物的校準點的圖形表示，以及被配置成將圖像轉移到機器人。機器人被配置成在機器人單元的校準期間將所述圖像的序列顯示給機器人操作員，使得對于每個校準點，將包括當前校準點和要被校準的目標物的視圖顯示給機器人操作員。
文檔編號B25J9/16GK102119072SQ200880129169
公開日2011年7月6日 申請日期2008年6月9日 優先權日2008年6月9日
發明者湯米·Y·斯文松, 馬格努斯·K·古斯塔夫松, 馬蒂亞斯·哈格 申請人:Abb技術有限公司