用于控制机械手的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9536034阅读:来源:国知局
手在参考点的事 先估计的位置附近沿着确定的捜索路径移动卡错,优选在参考点中实质上与工件轮廓相切 地定向的平面中,且捜索几乎围绕参考点的事先估计的位置的区域,直到其由于接触力,例 如由于卡错滑进孔中而阻止进一步位移。在此,如果根据第一方面在顺应控制下驶向参考 点的事先估计的位置,则是有优势的。
[0035] 特别地,为了确保将卡错滑进限定参考点的凹处,机械手可W在其驶向过程中垂 直于上述基本与工件轮廓相切地在参考点中定向的平面将法向力施加到工件上。在本发 明优选的实施方式中,卡错和用于限定参考点的凹处构成为使得卡错在滑进凹处时自身居 中。例如卡错可具有锥形尖端,凹处具有圆形周边。
[0036] 为了能够可靠地触碰参考点,轮廓的触碰用于确定工件的大致位置,且能够运样 依次进行参考点的触碰,使得在驶向参考点之前首先触碰所有预定的轮廓,此参考点的大 致位置是已知的。同样,为了确定其他参考点的大致位置且随后能够可靠地触碰运些参考 点,运也可W运样交替进行,使得在重新触碰其他的轮廓之前,首先触碰优选在参考点附近 的各个轮廓,接着触碰其大致位置关于上述轮廓已知的参考点。
[0037] 本发明的第Ξ方面设及借助于机械手的工件装配。优选地,运一点可与上述的第 一和/或第二方面组合。
[0038] 根据第Ξ方面,如果机械手在装配基础位置装配工件,则机械手首先在至少两个、 优选不在同一直线上的、特别是基本彼此垂直的力触点中固定要装配的工件。在此将工件 和机械手之间、特别是工件和保持工具之间的触点称为力触点,机械手在保持工具中施加 保持力到工件上,相应地将各个保持力的方向称为定向。
[0039] 第一力触点可例如通过电磁铁力配合地实现,该电磁铁在激活时吸引该工件。第 二力触点可例如通过平台形配合地实现,工件支撑在该平台上。
[0040] 放置入装配基础位置之后,机械手在装配方向上把工件移到装配最终位置中。根 据本发明,一旦通过工件来承担其支撑或保持功能,由机械手保持的工件与该工件装配在 一起,则力触点中的一个(例如第一个通过电磁铁实现的力触点)打开。
[0041] 运实现了保持工件的机械手工具的再定向,因此可避免与工件的轮廓发生冲突, 由机械手保持的工件与该工件装配在一起。
[0042] 特别地,为了根据上述方面中的至少一个方面在较短的周期内实现工件的测量W 及随后工件的装配,根据本发明的机械手的支持工具具有保持区域,用来特别是力和/或 形配合地保持工件,W及额外的用于触碰工件的卡错。该保持区域可例如通过一个或多个 电磁铁和/或平台表示为上述的第一或第二力触点,该卡错优选具有锥形末端,用于在顺 应控制下在凹处中自居中。卡错优选基本与保持工具的设备区域或保持区域正交或对立, 从而避免在测量时工件和保持区域的冲突,或避免在装配时工件和卡错的冲突。在本发明 的意义中,卡错因此可特别是与机械手的保持工具连接或与机械手的保持工具整体构成的 螺栓、销或类似物,其优选是旋转对称的和/或具有尖端。
【附图说明】
[0043] 从属权利要求和实施方式中得出其他的优点和特征。在此部分图示地示出:
[0044] 图1 :根据本发明的实施方式的方法测量时的工件的俯视图;
[004引图2 :沿着图1中线II-II的截面;
[0046] 图3A:根据本发明的实施方式的方法装配时的工件在图1左上方中的侧视图;
[0047] 图3B:沿着图1、3A中的线的截面,其具有置于装配基础位置中的工件;
[0048] 图3C:根据图3B的视图,其具有在装配最终位置中的组件;
[0049] 图4A-4D:根据本发明的实施方式的方法装配时的其他工件的侧视图;
[0050] 图5 :在图1、2中示出的测量的流程;
[005。图6:在图3A中示出的装配位置改变的流程;
[005引图7:在图4A-4D中示出的装配的流程。
[005引参考附图标记列表[0054] 1 ;10 保持工具
[00巧]1A 卡错
[0056]1.1 平板(保持区域,形配合的力接触)
[0057] 1.2 电磁铁(保持区域,力配合的力接触)
[0058] 2 工件
[0059] 2. 1,2. 2边缘(轮廓)
[0060] 2. 3, 2. 4 凸缘
[0061] 3. 1-3. 3 孔(参考点)
[0062] 4 夹子
[0063] 20 工件
[0064] 40 塞
【具体实施方式】
[0065] 根据图1、2和5,将根据本发明的实施方式的方法基于测量的接触力来描述对工 件2的位置的多级测量。
[0066] 工件2(例如为仪表盘)在其出货之后首先在确定的公差之内任意地位于轻型机 器人的工作区域中,在附图中始终仅示出轻型机器人的保持工具的一部分,在图1、2中仅 垂直于保持区域1. 1、1. 2设置的圆柱形卡错1A配有锥形尖端(参见图3A),W下参照图3、 4研究此保持区域。在工作区域中限定机器人的基础坐标系统B,在图1中标出了其X和y 轴。通过W下各详细描述的根据本发明的保持工具1的使用,能够避免在测量和装配之间 工具更换,且因此减小了周期,此保持工具具有保持区域1. 1、1. 2(参见图3B)W及与卡错 1A(参见图3A)。
[0067] 在多级测量的第一级中,机器人在坐标系统B的X或y方向上刚性PID控制地处 理其卡错1A,直到该卡错在图1中指出的位置中依次接触工件2的边缘2. 1、2. 2 (参见图5 的步骤S10)。在此,控制装置(未图示)将在机器人上测量的驱动力矩τ与理论驱动力矩 τM。d。ll进行比较,该理论驱动力矩根据动态非接触模型在理论上是必须的(图l:"S20"), 该动态非接触模型是用于产生机器人的已测量的位移。如果运些驱动力矩之间的差特别 是在数量上超过预定的极限值τκ。。,。^,则由此将认识到,卡错1Α已经接触到工件2的边缘 2. 1或2. 2。因此立即在1毫秒之内转换到顺应的W力为基础的阻抗控制(图1 :"S30"), 在该阻抗控制中卡错1A凭借虚拟弹黃在额定位置的方向Xwii上"迁移"。
[0068] 通过触碰两个彼此不在一条直线上的边缘2.1、2.2,已经在机器人坐标系统B中 大致确定工件2的位置(图1 :"S40")。在此,确保转换到顺应控制,从而机器人可首先刚 性控制地快速驶向轮廓,而不会在接触时损伤工件或机器人。
[0069] 在第二级中,Ξ个不共线的参考孔3. 1-3. 3在工件2中借助卡错起动。为此机器 人把卡错1A从位置3.1ges油aW移到油a树(图1 :"S50"),其基于从第一级中大致 已知的工件2的位置来估计,其中卡错1A干扰性地(例如婉艇或在平行轨道上)围绕估计 位置来移动(参见图2)。卡错尖端凭借法向力垂直于工件的表面平面压紧到该工件上,而 特别是在该平面(图2中左-右)中顺应控制机器人。
[0070] 在此,一旦卡错1A从在参考孔旁边的W虚线标出的且表示为1A"的位置中到达通 过参考孔3定义的参考点位置,则其在突出的法向力作用下滑入此参考点位置中,且由于 其锥形尖端,且由于其在表面平面中顺应控制到该孔中而自己居中,如在图2中示出的一 样。
[0071] 卡错1A通过顺应控制的、进一步尝试离开捜索路径的机器人而进一步移动,运导 致向着在孔3. 2中的卡错ΙΑ上的显著更大的接触力,该接触力在步骤S60 (图5)中测得。W运种方式,能够快速、精确、小屯、、可靠地确定参考孔3. 1-3. 3的位置。由此特别地,然后 可相对于机器人坐标系统B来确定工件固定的坐标系统W的位置。
[0072] 现在,例如已经将夹子4 (参见图3)装配到在图1中工件2的左上边缘,其中在转 换成顺应控制的情况下也可取消多级测量。根据图3、6来描述装配流程。
[0073] 在图3A中用虚线指明了装配基础位置,机器人首先将夹子4装配在该位置且尝 试在装配方向上推到工件2上(图3A中的指示';图6中的步骤S110)。然而在此,夹子4 与工件2的凸缘2. 3相撞(同样参见图1)。如前所述,在接触时转换到顺应控制(图6 : "5120"、"5130"),在此顺应控制中,额定位移^5。11与预定的额定力尸、特别是在装配方向上 的恒定力Fxy,并与具有正弦曲线的力F,垂直于装配方向和装配平面重叠,从而能够较易地 推到边缘上。
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