专利名称：机器人多臂控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制在协同或协作运动中的多个机器人的装置和系统。
本发明还涉及协调由连接于网络的电子控制器发出的命令时序。尤其涉及如机械臂(robot arms)这样的执行机构响应于来自控制器的命令而执行的动作或事件，上述命令与由至少另一个控制器发出的命令同步。
背景技术：
随着机器人系统变得更复杂，需要由多个机器人一起工作完成给定任务。例如如果一个机器人持有工件而另一机器人在该工件上进行操作，两个机器人的运动必须被精确地协调，以有效地完成任务。
使机器人操纵器达到紧密协调的常规方法是将它们连接到相同控制器的硬件上。这项技术适用于有限数量运动轴或自由度。对于机器人生产商，提供机械操纵器群和伺服系统群的所有可能组合和置换是困难的。
为了克服这些缺陷，可以采用多个控制器控制机械操纵器的多臂系统。系统的每个控制器和操纵器是常规的，因为连成网络的控制器的灵活性，系统中机器人的数量可以非常大。但是每个控制器需要独立的时序系统，这是该方法的主要缺陷。为了充分利用多机器人系统的性能，优选共同的时间参考。
一些现有技术中的系统通过使用硬件提供共同时序，这是一项要求所有机器人控制器的时钟互相连接的技术。包含在IEEE-1588协议中的这样的硬件机构采用特殊的机构在硬件中提供共同时序。现有技术中另一个机构包括高精度时钟电路。每一个这些机构所需要硬件是专用的且昂贵的。
发明内容
尽管硬件能用于协调由通信网络相互连接的电子控制器中精确到微秒的时序，在用于控制工业机器人的系统中不需要那样的精确度。
本发明通过标准的、多目的通信网络在软件控制器中提供共同时序信息。不需要特殊的硬件。每个控制器的时钟不需精确，该时钟的运转不依赖于任何其他控制器的时钟。从属(slave)或阴影(shadow)控制器与主(master)控制器通信以周期性地确定时序的修正，这用于更新从属控制器上的阴影记号(shadow tick)数。这项技术使每一个连网控制器产生的事件命令信号在几毫秒内彼此同步。
依据本发明的方法和系统能用于机器人控制器、和响应于电子命令信号的其他执行元件和操纵器。
依据本发明的方法使通过通信网相互连接的控制器的系统中事件的发生同步。该方法包括在主控制器和从属控制器上保持由每个控制器的时钟产生的各自记号数量的步骤。建立目标记号数，在该目标记号数发生未来事件。从属控制器反复向主控制器询问主控制器在主控制器上的当前记号数，主控制器以主控制器上的当前记号数响应从属控制器。基于主控制器发出的当前记号数和询问-响应传送期的长度，通过从属控制器上的时钟记号数生成和增加从属控制器上的阴影记号数。一旦在主控制器上出现目标记号数，主控制器控制事件，当阴影记号数与目标记号数匹配时，从属控制器控制事件。
本发明涉及计算机控制的机器的引导编程的方法，该计算机控制的机器包括机器人、其他操纵器和装置。编程方法包括引导规则，该引导规则控制程序执行的行为。程序可以控制机器的运动。程序也可以控制可能包括或不包括运动的应用过程。应用过程是涉及完成任务所需要的过程的通称。应用过程在执行任务期间可能包括或不包括运动。
引导规则可以定义基于时间的同步。在很多情况下，期望的同步是系统中所有机器人和过程就绪的最早时间。引导规则可以相对于共同的时间，定义家族首领传达开始时间。这可以考虑通讯延迟的预测。
依据本发明的引导规则执行以下功能1)定义在家族中的机器人；2)过程同步；3)例外处理(错误)；4)向前执行程序；5)向后执行程序；6)逐行进行的程序同步；且7)运动同步。
从以下根据附图对优选实施例的详细描述，本领域普通技术人员将很容易明白本发明上述和其他优点图1是可以应用本发明的多机器人系统的整体示意图；图2是图1中主控制器和一个从属控制器的示意方框图；图3所示为按照本发明运行的多机器人系统；图4所示为图3系统中主控制器和其中一个从属控制器中之间的过程同步；图5是图3中所示的机器人系统停止和重新开始同步的时序图；图6是图3中所示的机器人系统运动开始同步的时序图；图7是对图3中所示的主机器人和一个从属机器人单一步骤运行的说明；图8是用于多个群运动的、图1所示的多个机器人系统可选的实施例的示意图。
具体实施例方式
于2005年5月6日提交的美国临时专利申请No.60/679919包含在此作为参考。
本发明采用于2005年3月1日提交的未决美国专利申请No.11/069126中描述的在由通信网络相互连接的控制器系统中使事件同步发生的方法，且将其包含在此作为参考。参照图1，系统包括由通信网络16相互连接的不确定数量“N”的机器人控制器10、12、14，该通信网络可以是无线的、光学的或有线的网络。控制器10是主控制器；控制器12、14是阴影控制器。尽管图1描述了在其中每个机器人控制器10、12、14分别与一个机器人18、20、22通信的系统，每个控制器也可以与几个机器人通信。与各自的控制器相连的机器人的运动被命令所控制，优选的形式是从每个控制器重复发送且送到相连的机器人的电子信号。该系统协调来源于每个控制器10、12、14的命令发布，以便系统的每个机器人基本同时接收来自于各自控制器的命令，使得每个机器人的运动与系统的其他机器人的运动同步和协调。
尽管该方法是参考机器人系统进行讨论，该方法可用于对其他种类执行机构的控制，这些执行机构同步响应于来自多个控制器的命令而基本同时作出反应，每个控制器控制至少一个这样的执行机构。
每个控制器10、12、14具有命令函数24、26、28，其生成机器人命令。命令函数24、26、28相互独立且执行机器人控制程序，其是指导机器人在控制器控制下移动到特定位置的命令序列。响应于他们各自命令的机器人的运动称为一个事件。
每个机器人具有其末端由几个分段支撑的臂，分段由绞结的接头连接，当响应于来自控制器的命令而被电动机驱动时，这些接头旋转。接头的绞结引起机器人手臂的末端移动到一个位置。经常地，机器人控制程序控制与机械臂(robot arm)连接的附加装置，例如钳子或过程装置。在过程装置的情况下，例如喷漆器和弧焊机等，机器人运动和过程是紧密相连的。例如，当移动的机械臂处于邻近被喷漆的工件的预定位置时必须使喷漆器开始精确地喷漆。
尽管图2详细描述了主控制器10和一个阴影控制器12，该系统将包括且该方法适用于不限定数量的阴影控制器。为了便利执行机构的命令时序精确，存储在每个控制器中的编码的计算机可读的软件提供记号计数器30、32，其通过数据总线34、36与石英钟38、40连接。每个计数器30、32保持记号数或由各自时钟38、40在间隔大约每几毫秒生成的信号。响应于每个控制器10、14、16的命令而发生的所有事件基于每个控制器上的记号数或阴影记号数被同步。
每个记号计数器30、32提供一个整数，当记号计数器30产生特定的数时该整数被机器人命令系统用于标记主控制器10执行事件的事件信息且当阴影记号计数器32产生特定的数时该整数被机器人命令系统用于标记从属控制器12执行事件的事件信息。事件信息42、44存储于控制器存储器46、48中，该事件信息可以包括机械臂下一事件移至的位置。相应于相关事件用目标记号标记的事件信息出现在相应控制器存储器46、48中的50、52。
机器人命令函数24、26能预报未来事件将发生的目标记号数53、55。在事件发生之前，事件信息44通过通信网络16与从属控制器12通信。因为标准的通信网络具有可能超出20毫秒的延迟，在事件之前需要准备事件信息。在计数器达到每个目标记号之前，事件的准备允许所有的控制器具有被标记的且准备在目标记号数下触发的事件信息。
主控制器10包括记号主函数54，每一个从属控制器12、14包括图1所示的记号阴影函数56、58。这些函数54、56、58确保从属控制器上的记号数32与主控制器上的记号数30相同。当机器人和过程操作需要在每个控制器中同步时，参考的记号数确保事件在每个控制器上在相同的记号数下发生。
记号预报软件重复地确定系统范围事件将要发生的目标记号数。它生成用于每个系统范围事件的事件信息和数据且用各自的目标记号数标记该信息和数据。该数据与所有的控制器通信且在控制器中保留该数据直到出现每个目标记号数。当当前记号数与目标记号数匹配时，事件触发，且在相同的记号处在所有的控制器机器人上执行被标记的信息和数据。
每一个从属控制器12、14提供记号询问函数60、62，这些函数在网络16发送信息到主控制器10上的记号询问响应函数64上。响应于来自从属控制器对当前记号数的询问，主控制器10发送主记号数30的当前值到从属控制器12、14。
询问函数60、62采用从各自从属控制器发送询问的精确时间和在各自从属控制器接受响应的精确时间来计算开始于询问传输开始和结束于收到响应的传输期的长度。如果传输期比预定时期长，可忽视响应的记号数，且立即发送新的询问。基于每个从属控制器收到的主记号数响应以及传输期的长度，作为主记号数和从属记号数之间的差值加上传输期长度的一半，计算出每个从属控制器阴影记号数的调整。这种纠正或调整应用于每个从属控制器12、14的当前记号数32以确定每个从属控制器的阴影记号数33。阴影记号数33其后被由从属控制器12上的时钟40生成的每个记号增加。
为了保持控制器10、12、14的同步，在每个控制器上记号数30、32持续自动更新，以及对当前各自的调整而进行调整的阴影记号数33在从属控制器12、14上自动更新。在达到主控制器10上的目标记号数53之前，相应于目标记号数的事件命令信息42将已在程序命令24中被识别且用下一个目标记号数在50被标记。在主控制器10上的被标记的事件命令信息42保留在存储器46中，为下一个目标记号数的到来做准备。当记号数30和目标记号数53在72匹配时，主控制器10控制被标记的事件命令信息42的执行74，被标记的事件命令信息42相应于目标记号数53。
相似地，在达到每个从属控制器12、14上的各自目标阴影记号数之前，相应于各自目标阴影记号数的事件命令信息44将已经在程序命令26中被识别且用各自目标阴影记号数在52被标记。在每个从属控制器12、14上的被标记的事件命令信息44保留在存储器48中，为目标阴影记号数的到来做准备。当在从属控制器12上的阴影记号数33和目标记号数55在76匹配时，从属控制器12控制被标记的事件命令信息44的执行78，被标记的事件命令信息44相应于目标记号数55。
在控制器10、12、14上的时钟38、40中的电子石英振荡器不精确。因为标准的低成本硬件系统仅在五万中的一部分中是精确的，随着时间的过去记号阴影数33将相对于主记号数30漂移。为了调节这种漂移，标记数询问被周期性地发送到主控制器10。标记阴影函数56、58能够递增地调整记号阴影数33以调节这种时钟漂移。
因为时钟漂移以稍微恒定的速率继续，以规则的间隔调整记号数。在典型的实施中，在从属控制器12、14上的记号数33可以被大约每两分钟运行的一个记号调整。在从属控制器12、14上的记号询问/调整函数60、62监控记号数调整并且评估历史数据以确定各调整之间的平均时间和自最近一次调整完成以来所运行的时间长度。从这个信息，从属控制器12、14估计需要下一个记号调整的时刻。来自控制器的记号数询问在那个时刻被送到主控制器。
这种估计被用于计算除了需要调整的幅值外的记号相位。即时的记号数30变化时产生记号匹配72；即时的记号数32变化时产生记号匹配76。因为所有控制器具有独立的记号计数器30、32，在主控制器10上的记号数30和在从属控制器12、14上的阴影记号数33不会在相同瞬间增加。当在各自的控制器上触发事件时，这种异相增量(out of phaseincrementation)可能引起增或减一个记号的误差。在最好的情况下，在两个控制器上的记号在完全相同的瞬间增加，误差为零，记号被称之为“同相地(in phase)”。在最差的情况下，阴影控制器上的记号正好在主控制器上的记号之前或之后增加，这导致一个记号的误差。为了将相位误差减到记号的一半或更少，采用这种方法的系统监控时钟漂移。
这种方法表明了如以太网的标准低成本网络的不确定性。对于每个记号数执行记号询问是不切实际的。例如，记号计数器可每两毫秒增加，但是通过标准通信网络可能要花费二十毫秒仅送出一条信息。
本发明关于一种计算机控制机器的引导编程的方法，该计算机控制机器包括机器人、其他操纵器和装置。编程方法包括导向规则，该引导规则控制程序执行的行为。程序可以控制机器的运动。程序也可以控制可能包括或不包括运动的应用过程。应用过程是涉及完成任务所需要的过程的通称。应用过程在执行任务期间可能包括或不包括运动。应用过程的例子包括点焊接、弧焊接、上油漆、分配、碾磨、抛光、材料处理、激光切割和焊接。应用过程可以包括在机器和外界物体或任务之间存在相互作用的任何过程。
不同的引导规则可以应用于不同类型的程序。例如，点焊接程序控制运动和过程同步的规则与弧焊接的不同。应用过程可以包括与过程相关的运动，过程例如编织或伺服油门开动。
引导规则可控制一组机器人之间的相互作用，一组机器人包括机器人家族。机器人家族具有被任命为家族首领的一个机器人和作为家族成员的其它机器人。所有的家族成员可以和家族首领通信且家族首领可以和所有的家族成员通信。单一的程序可以包括多个机器人，但是在一个程序中仅有一个机器人被任命为家族成员。
引导规则指引程序的执行并且与每个程序相连。引导规则存储在可以被附到程序头的数据域，即程序本身，或存储在程序外部。多个规则包括引导规则集。子程序可以使用呼叫程序的规则，或代替呼叫程序的规则另外使用他们自己的规则集。
机器人家族中的不同程序可以具有不同的引导规则集。引导规则集可以指引机器人运动的同步。在计算机网络、计算机总线上，通过数字I/O或者通过任何其他允许计算机之间传递信息的装置，机器人之间进行通信。
规则可以要求所有机器人家族成员的运动在同一瞬间开始。另一规则可能要求运动在同一瞬间开始且在同一瞬间结束。其他规则可以确定机器人运动是否协调一致以便位置和速度与由一个或更多其他机器人携带的部分相关。
其它规则可以控制多个机器人对于其他机器人的运动如何同步。例如，在任何机器人可以开始一个过程之前，弧焊接机器人可能要求所有机器人就位。这保持弧焊接相关元件重要的比重。另一方面，点焊接机器人可以允许机器人不依赖其他焊接机器人的状态而开始过程。在点焊接进行期间，点焊接机器人可以要求任何正在运行的机器人停止。
引导规则可以在家族中使程序逐行向前或向后同步执行。引导规则可以确定在机器人家族中哪个机器人将执行程序。引导规则确定过程逐行执行的行为。
规则可以基于外部输入定义行为，该外部输入例如用户在示教器(teach pendant)上按下向前或向后的键。外部输入可以来自如紧急停止(e-stop)、示教器启动、失灵切换(deadman switch)、防护(fence)等的安全信号。外部输入也可以来自传感器或外部装置的输出。
引导规则可以定义在停止正在执行的运动或过程时的行为。停止条件可以由外部输入或程序条件启动。停止序列可以包括使运动的减速同步开始。它可以包括使运动减速同步结束。这种同步可以允许机器人家族在处理停止运动的条件之前、期间和之后保持一种空间的关系。
引导规则可以定义在先被停止后恢复运动或过程时的行为。恢复序列可以包括所有机器人返回到运动停止时的位置。规则可以定义返回到沿着程序路径处在运动停止时的位置之前一定距离的位置上。规则可以定义使运动和过程沿着微小路径同步恢复。规则可以定义在运动到被停止的位置期间过程序列的恢复，为在执行微小的运动期间过程的恢复做准备。
引导规则可以定义基于时间的同步。在很多情况下，期望的同步是系统中所有的机器人和过程都做好准备的最早时刻。引导规则可以相对于共同时间定义家族首领将传达开始时间。这可以考虑预报通信延迟。来自家族首领的通信可以以周期性间隔发生。每次通信可以包括在先通信的一部分数据。因为能从后来的通信中重新获得丢失的数据，这允许在不改变系统性能的情况下通信数据的偶然损失或延迟。
图3表示依据本发明的系统100，其包括使多个机器人在机器人运动已经被中断之后，在停止运动和恢复运动期间同步。系统100包括与控制器104连接的“家族首领”或主机器人102、与控制器108连接的第一个“家族成员”或从属机器人106，和与控制器112连接的第二个“家族成员”或从属机器人110。控制器104、108和112通过一个交换数据装置如网络连接114进行通信。两个从属机器人106和110仅用于说明，一个家族可以拥有一个或比两个更多的“家族成员”机器人。而且，如图所示示教器116、可编程逻辑控制器(PLC)118和不是“家庭成员”的机器人120连接到主控制器104。
本发明包括使在一个系统中的多个机器人102、106和110在停止运动和恢复运动期间同步，该系统采用以上描述的目标记号数技术使多个机器人在机器人运动中断之前在正常执行运动期间同步。控制器104具有存储在其中的主控制程序，该程序包括程序头122和程序指令集124。程序头122将机器人102识别为“家族首领”。控制器108具有存储在其中的从属主控制程序，该程序包括程序头126和程序指令集128。程序头126将机器人106识别为“家族首领”。相似地，控制器112具有存储在其中的从属主控制程序，该程序包括程序头130和程序指令集132。程序头130将机器人110识别为“家族首领”。
依据本发明的系统100依据引导规则集使应用过程和机器人运动同步。例如，假定主机器人102是操作机器人且从属机器人106是点焊机器人。主机器人102以至少大于通过网络连接部分114的网络通信的延迟量在实际运动开始之前准备运动命令。主机器人102在存储域中存储该运动命令。主机器人102接着将目标记号数和运动命令通知到从属机器人106。从属机器人106接收并存储该目标记号数和该运动命令。当达到目标记号数时，主机器人102就开始重新得到存储的运动命令且执行该运动命令。当当前的阴影记号数与主机器人指定的目标记号数匹配时，从属机器人106就开始重新得到并使用存储的运动命令，以产生相对于主机器人102的协同的运动。从属机器人的运动是相对于主机器人，并且通过使用开始目标记号数与主机器人的运动在时间上对齐。
图4说明依据本发明的过程同步。在主机器人102是一个操作机器人且从属机器人106是点焊接机器人的例子中，依据程序指令128中的步骤1，从属机器人106等待主机器人102将部件134放到加工位置。当该部件到达位置且依据程序指令124中的步骤1等待从属机器人完成点焊接应用过程时，主机器人控制器104给从属机器人控制器108发送信号。从属机器人106执行应用过程且当依据程序指令128中的步骤2，3和4完成时，接着从属机器人控制器108给主机器人控制器104发送信号。在程序指令124中的步骤2和在程序指令128中的步骤5代表另一个点焊接任务。两个机器人接着继续程序的下一步骤，该下一步骤由程序指令124中的步骤3和程序指令128中的步骤5代表。
当家族中的任何机器人的运动被中断，例如被一个保持信号(holdsignal)中断时，为了使家族中的所有机器人获得精确的运动同步和协调，希望所有的机器人同时停止运动。如上所述，当机器人家族在通信网络中运行时，在一个控制器生成信号的时间与另一个控制器接收该信号的时间之间存在固有的延迟。无论网络是无线的以太网或连接两个处理器的总线，这是事实。因此，依据本发明的引导规则允许家族中的多个机器人同时停止运动。
图5是根据引导规则集，机器人家族的运动停止和恢复同步的时序图。当中断任何机器人的运动时，家族中的所有其他机器人通过从网络连接114传送的信息被告知中断。在图5中的步骤1)中，“家族首领”或主机器人控制器104接收关于运动中断的信息。在步骤2)中，响应于该信息，主机器人控制器104停止准备未来的运动命令。接着，在步骤3)中主机器人控制器104用MOTION STOP EVENT标记在存储器中标记最后的运动命令136，以指示在运动减速之前的最后运动命令。在步骤4)中，主机器人控制器104将被标记的运动命令136通过网络连接114送到从属机器人控制器108和112。在步骤5)中，从属机器人控制器108和112将命令136存储在FIFO队列中。
在步骤6)中，主机器人控制器104执行保存在它的队列中的运动命令，直到运动命令136开始使主机器人102减速。在步骤7)中，从属机器人控制器108和112还执行保存在各自队列中的运动命令，直到运动命令136开始使从属机器人106和110减速。可以生成减速运动命令，以便于依照具有最长减速时间的机器人控制每个机器人的减速速率。从而，家族中的所有机器人以同样的运动减速时间进行减速且所有的机器人控制器记住最后的运动命令136以在随后的运动恢复时期使用。
在所有的机器人完全停止后，操作者可以将把一个或更多的机器人从停止位置轻推走，以便于修理或清除操作。接着，操作者将机器人返回到开始运动恢复序列的自动运行中。希望所有的机器人在恢复沿着最初的路径运行之前返回到停止位置。图6是依据引导规则集，机器人家族运动开始同步的时序图。在步骤1)中，主控制器104确定共同的网络开始时间。开始时间是未来持续的至少比网络通信延迟时间更长的时间。在步骤2)中，主控制器104在FIFO队列中存储第一运动命令138，但是没有使主机器人102开始运动。在步骤3)中，运动命令138和共同开始时间通过网络连接114传送到从属控制器108和112。在步骤4)中，从属控制器108和112将运动命令存储在相关的FIFO队列中。
当在步骤5)中到达共同的网络时间时，在步骤6)中主机器人控制器104将第一运动命令138送到主机器人102。响应于共同的网络时间，在步骤7)中从属机器人控制器106将第一运动命令138送到从属机器人106且从属机器人控制器112将第一运动命令138送到从属机器人110。结果，家族中的所有机器人在插补的间隔内同步启动。
图7表示依据本发明，在教导和过程设置期间，机器人102和106的单一步骤的同步操作。主机器人102将沿着路径140移动机械臂的自由端，同时从属机器人将沿着路径142移动。主机器人102在点P(1)处开始且沿着路径140连续地移到点P(2)、P(3)和P(4)。以相似的方式，从属机器人106在点P(1)处开始且沿着路径142连续地移到点P(2)、P(3)和P(4)。只要其中一个机器人执行完一行控制程序时，两个机器人都将暂停或停止。例如，当主机器人102到达路径140上的点P(2)时，从属机器人106将立即在路径142的点P(2)和点P(3)之间停止。当从属机器人106到达路径142上的点P(3)处时，主机器人102将立即停止在路径140的点P(2)和点P(3)之间。
图8表示依据本发明的系统200，其包括使进行组群运动的多个机器人同步。系统200包括来自图3中显示的系统100的下列装置与控制器104连接的机器人102、与控制器108连接的机器人106、与控制器112连接的机器人110、网络连接114、示教器116和连接到控制器104的机器人120(不包括在家族中)。附加到系统100的是连接到控制器108的家族机器人144和连接到控制器112的家族机器人146。图8还显示了使来自多个控制器的多个机器人运动开始和结束的时间同步的引导规则集。
引导规则定义对每个机器人同时重新计划运动的三个步骤。在步骤1中连接到“家族首领”或主机器人102的控制器104，在同一控制器中计划多组运动。在步骤2a中控制器104从所有家族成员机器人中收集计划数据，在步骤2b中重新计划运动并将经重新计划的数据传回到所有家族成员机器人。在步骤3中经重新计划的数据在控制器104中被分配，用于控制机器人102和120的运动。
在步骤1中，连接到从属机器人106和144的控制器108在同一控制器中计划多组运动。在步骤2a中控制器108将计划数据送到控制器104。在步骤2b中控制器108从控制器104接收经重新计划的数据。在步骤3中经重新计划的数据在控制器108中被分配，用于控制机器人106和144的运动。控制器112执行同样的过程，用于控制机器人110和146的运动。
引导规则响应于外部输入，为同步做准备。例如，参照图1，示教器116是能用在单一的示教器操作中以教导每个机器人102、106和110的外部装置。尽管图中显示示教器116与控制器104相连接，它也可以连接到控制器108和112中的任何一个。网络连接114允许示教器116用于在家族中分配信息(速度超控(speed override)、步骤、保持、重置、错误等)、选择程序、向前/向后移动的操作、单个步骤运行和远程登录(login/iogging)以操纵从属机器人。
总之，依据本发明的引导规则执行下述功能1.定义家族中的机器人2.过程同步
3.例外处理(错误)4.向前执行程序5.向后执行程序6.逐行进行的程序同步7.运动同步依据本发明的系统和方法用程序对计算机控制的机器(机器人)家族进行导向编程，其中与每个程序相连的是适用于执行程序的数据域。在数据域中建立引导规则集，引导规则集依据将要执行的程序类型指引程序的执行。执行程序，以便于机器人依据建立的引导规则以协同的方式运行。
与专利法的规定相一致，通过最优实施例对本发明进行了详细描述。然而，应该注意，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以在特别的说明和描述之外实施本发明。
权利要求
1.一种用于使至少两个机械臂同步的系统，其特征在于，包括与具有数据域的第一控制器相连的第一机械臂，该数据域中存储第一机器人家族的信息；与具有数据域的第二控制器相连的第二机械臂，该数据域中存储第二机器人家族的信息；在所述第一和第二控制器之间用于传输信号的网络连接；和存储在所述第一控制器中的主要的主程序(master main program)和存储在所述第二控制器中的从属的主程序(slave main program)，所述主要的主程序和所述从属的主程序每个都含有为分别协调所述第一和第二机械臂而被执行的程序指令，且其中所述第一机器人家族信息和所述第二机器人家族信息将所述第一和第二机械臂识别为机器人家族成员。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一机器人家族信息是该主要的主程序的程序头且所述第二机器人家族信息是所述从属的主程序的程序头。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括用于生成来自所述第一控制器的主记号数的装置，用于生成来自所述第二控制器的阴影记号数的装置，所述阴影记号数代表用来调整通过所述网络连接的信号传输延迟的所述主记号数，其中所述的第一控制器和所述的第二控制器在与所述的主记号数和所述的阴影记号数协调下执行所述的程序指令。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括存储在所述的第一和第二控制器至少其中之一的引导规则集，且其中所述的第一和第二控制器依照所述的引导规则集执行所述的程序指令。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的第一和第二控制器依照所述的引导规则集，基于减速时间中较长的时间使所述第一和第二机械臂的运动同步停止。
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的第一和第二控制器依照所述的引导规则集使所述的第一和第二机械臂在停止后的同步恢复运动。
7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的第一和第二控制器依照所述的引导规则集使所述的第一和第二机械臂同步进行单一步骤的操作。
8.一种依据相关控制程序控制至少两个机械臂的方法，其特征在于，包括以下步骤将至少两个机械臂的至少一个控制器与进行数据交换的装置连接；在数据域存储用于每个机械臂的关联的控制程序；在数据域存储多个指引控制程序执行的引导规则；依照控制程序的类型选择引导规则集；和依照该导向规则集执行控制程序，以生成数据通过网络连接同步控制至少两个机械臂。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，至少两个机械臂包括机器人家族，其中一个机械臂是家族首领机器人，另一个机械臂是家族成员机器人。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，数据域是每个控制程序的程序头的一部分，程序头将至少两个机械臂识别为包括在机器人家族内。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括使至少两个机械臂中的至少一个的运动和由至少两个机械臂执行的应用过程同步。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括在运动的开始和结束中的至少一个，同步运动。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括在应用过程开始和结束中的至少一个，同步应用过程。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括依照引导规则运行前向程序执行和后向程序执行中的至少一个。
15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括响应于外部输入使至少两个机械臂的运行同步。
16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括在连续的间隔中传送数据，其中在一个间隔中由于传送失败而可能丢失的数据可以从至少一个随后的间隔中恢复。
17.如权利要求8所述的方法，其特征在于，引导规则包括用于使运动停止序列、运动减速开始、运动减速结束、恢复序列和返回到运动停止的位置和例外处理中的至少一个同步的规则。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述例外处理的同步包括在至少两个机器人之间传送例外信息。
19.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括生成记号数以计算通过网络连接传送数据的延迟。
20.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括通过以周期性间隔交换数据的装置传送数据。
全文摘要
一种机器人多臂控制系统包括为了协调生产过程，通过网络进行通信，将同步信息从主控制器传送到一个或更多从属控制器的机器人控制器。该系统在用于过程和运动同步的事件时序同步时考虑网络通信的延迟。
文档编号B25J13/00GK1857877SQ20061009169
公开日2006年11月8日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月6日
发明者柳田明广, 陶建明, 婷·L·陈, 黄浩彰, H·迪安·麦吉, 蔡季耕, 绍伊－卡伊·郑, 史蒂文·E·尼克尔, 哈迪·阿克尔 申请人:美国发那科机器人有限公司