用于運(yùn)行和/或監(jiān)控多軸機(jī)器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟：使多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人或工具機(jī)器(2)的至少一個(gè)軸致動(dòng)；切換配屬于該軸的制動(dòng)器；并確定切換時(shí)間點(diǎn)(t2，t7)和軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始變換的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)(t5，t8)之間的反應(yīng)時(shí)間(t合，t開(kāi))。附加地或替代地，該方法還包括以下步驟：在制動(dòng)器閉合時(shí)使軸反向地致動(dòng)；并檢測(cè)軸的反向最大偏移之間的運(yùn)動(dòng)間隙(s1，s2)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于運(yùn)行和/或監(jiān)控多軸機(jī)器的方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于確定多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人的軸的制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間和/ 或運(yùn)動(dòng)間隙的方法，一種根據(jù)該反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙來(lái)運(yùn)行和/或監(jiān)控機(jī)器的方法，W及用 于執(zhí)行所述方法的一種系統(tǒng)和一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002] 多軸機(jī)器、例如特別是機(jī)器人的軸制動(dòng)器在切換制動(dòng)器和改變所對(duì)應(yīng)的軸的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)或者說(shuō)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)之間具有反應(yīng)時(shí)間或者說(shuō)閉合時(shí)間。運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 特別可W包括軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化、速度或者加速度或減速度(Verz6gemng，延遲），特別 是軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化、速度或者加速度或減速度。在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變或者說(shuō)變換的意義下， 速度變化或轉(zhuǎn)速變化例如可W通過(guò)參考參數(shù)轉(zhuǎn)速或速度的相對(duì)變化來(lái)定義，運(yùn)種相對(duì)變化 為約大于2%、約大于5%、特別優(yōu)選約大于10%并特別是約大于20%。為了產(chǎn)生預(yù)設(shè)的加速 度或減速度，制動(dòng)器必須施加一定的最小制動(dòng)力，W便由此改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。特別是制動(dòng)器也 可W(最大的）額定制動(dòng)力來(lái)制動(dòng)。類(lèi)似地，制動(dòng)器在切換制動(dòng)器和反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)之間有斷開(kāi) 時(shí)間，從該反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)起，制動(dòng)器至多還施加一定的最大制動(dòng)力，或者說(shuō)至多還能夠施加一 定的最大制動(dòng)力，特別是被完全抬起或者說(shuō)至少基本上不再施加或不能再施加制動(dòng)力。
[0003] 為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在本發(fā)明中將運(yùn)樣的閉合時(shí)間或斷開(kāi)時(shí)間通稱(chēng)為制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí) 間。該反應(yīng)時(shí)間可W特別是取決于制動(dòng)器的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、（電）磁和/或信號(hào)技術(shù)和/或 能源技術(shù)的慣性、磨損等。
[0004] 此外，已閉合的制動(dòng)器具有運(yùn)動(dòng)間隙，使得軸能夠關(guān)于該運(yùn)動(dòng)間隙而通過(guò)一定的 力、特別是在(最大)額定制動(dòng)力的水平上運(yùn)動(dòng)。運(yùn)種運(yùn)動(dòng)間隙也可W特別是與制動(dòng)器的磨 損有關(guān)。
[0005] 對(duì)當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間和/或運(yùn)種運(yùn)動(dòng)間隙的識(shí)別可W有利地改進(jìn)對(duì)機(jī)器的運(yùn)行和/或 監(jiān)控。因此，例如可W在已知當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間的情況下，相應(yīng)地更早或更晚地切換制動(dòng)器，W 代替對(duì)此在軌跡規(guī)劃中的理論最大值或者說(shuō)最壞情況值。同樣，例如可W在軌跡規(guī)劃中將 已知的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙考慮進(jìn)去，并對(duì)軸進(jìn)行相應(yīng)地校準(zhǔn)。
[0006] 當(dāng)已知的當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間或已知的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙超過(guò)預(yù)設(shè)的邊界值時(shí)，可W探測(cè)到 所監(jiān)控機(jī)器的錯(cuò)誤狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此本發(fā)明的目的在于對(duì)多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人的運(yùn)行和/或監(jiān)控進(jìn)行改進(jìn)。 [000引本發(fā)明的目的通過(guò)一種用于確定制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間的方法或者說(shuō)一種用于確定 制動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)間隙的方法來(lái)解決。本發(fā)明還提出了一種在考慮到根據(jù)上述方法確定的反應(yīng) 時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙的情況下運(yùn)行或監(jiān)控多軸機(jī)器的方法，本發(fā)明又提出了一種用于執(zhí)行上述 方法的系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，用于確定多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人的軸制動(dòng)器的反應(yīng) 時(shí)間的方法具有w下步驟：
[0010] a)使軸致動(dòng)；
[0011] b)切換制動(dòng)器;并
[0012] C)確定在制動(dòng)器的切換時(shí)間點(diǎn)和軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始發(fā)生變換的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)之間 的反應(yīng)時(shí)間。
[0013] 在一種實(shí)施方式中，在使軸致動(dòng)期間切換制動(dòng)器并確定反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。優(yōu)選為了識(shí) 別反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)或在預(yù)設(shè)的時(shí)間過(guò)去之后停止使軸致動(dòng)。特別是可W利用驅(qū)動(dòng)器W恒定的速 度使軸致動(dòng)，直至判定制動(dòng)器已動(dòng)作或已到達(dá)反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。運(yùn)樣的判定例如可W通過(guò)力-力 矩傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該力-力矩傳感器檢測(cè)作用于驅(qū)動(dòng)器和軸之間的力或力矩。替代地或附加 地，運(yùn)種判定也可W基于通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的電流消耗來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)施方式中，反應(yīng)時(shí)間特別 可W是制動(dòng)器的閉合時(shí)間。據(jù)此在一種實(shí)施方式中，制動(dòng)器在步驟b)從斷開(kāi)狀態(tài)切換到閉 合狀態(tài)。反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)可W例如是能夠規(guī)定好預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速變化的時(shí)間點(diǎn)。特別是可W將反應(yīng) 時(shí)間點(diǎn)定義為運(yùn)樣的時(shí)間：在該時(shí)間中軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于切換時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)速降低了約1 % W 上，優(yōu)選為5 % W上，并特別優(yōu)選為10 %上。
[0014] 替代地，也可W將反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)定義為，軸在該時(shí)間點(diǎn)將停止，特別是其速度將低于 預(yù)設(shè)的最大值，優(yōu)選為零。
[001引特另鳩在當(dāng)?shù)竭_(dá)切換時(shí)間點(diǎn)時(shí)軸未加速運(yùn)動(dòng)的條件下，即，軸的速度恒定，由驅(qū)動(dòng) 器施加在軸上的力矩恒定并且軸的加速度等于零，可W采用其他的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定反應(yīng)時(shí)間 點(diǎn)。
[0016] 反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)例如可W是能夠規(guī)定好預(yù)設(shè)的速度變化的時(shí)間點(diǎn)。特別是可W將該反 應(yīng)時(shí)間點(diǎn)定義為運(yùn)樣的時(shí)間：在該時(shí)間中，軸的速度相比于切換時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)速或相比于軸 的最大速度降低了約1%W上，優(yōu)選為約5% W上，并特別優(yōu)選為約10% W上。
[0017] 進(jìn)一步地，反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)例如可W是能夠規(guī)定好預(yù)設(shè)的加速度的時(shí)間點(diǎn)。特別是可 W將該反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)定義為運(yùn)樣的時(shí)間：在該時(shí)間中，軸的加速度的大小相比于驅(qū)動(dòng)器的最 大加速或平均加速增加約1 %，優(yōu)選為約5%，并特別優(yōu)選為約10%。
[0018] 進(jìn)一步地，反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)可W例如是能夠規(guī)定好驅(qū)動(dòng)器和軸之間的預(yù)設(shè)力矩變化的 時(shí)間點(diǎn)。特別是可W將反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)定義為運(yùn)樣的時(shí)間：在該時(shí)間中，力矩的大小相比于可施 加的最大力矩或可施加的平均力矩增加約1 %，優(yōu)選為約5%，并特別優(yōu)選為約10%。
[0019] 優(yōu)選還可W采用兩個(gè)或多個(gè)上述標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合來(lái)確定反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。
[0020] 在另一種實(shí)施方式中，反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)特別可W是制動(dòng)器的斷開(kāi)時(shí)間。在一種實(shí)施方 式中，制動(dòng)器在步驟b)中從閉合狀態(tài)切換至斷開(kāi)狀態(tài)，在此，反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)是軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā) 生變化的時(shí)間點(diǎn)，也就是例如軸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，特別是其速度超過(guò)預(yù)設(shè)的最小值(優(yōu)選不等于 零），或者軸至少轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)的角度，例如轉(zhuǎn)動(dòng)至少約1度，優(yōu)選轉(zhuǎn)動(dòng)至少約5度。
[0021 ]運(yùn)兩種實(shí)施方式可W彼此結(jié)合，在此，在一種擴(kuò)展方案中，先在第一個(gè)步驟b)中將 制動(dòng)器從斷開(kāi)狀態(tài)切換至閉合狀態(tài)并確定反應(yīng)時(shí)間或閉合時(shí)間，隨后根據(jù)需要在確定如后 文所述的、根據(jù)本發(fā)明第二方面的運(yùn)動(dòng)間隙之后，在第二個(gè)步驟b)中將制動(dòng)器從閉合狀態(tài) 切換至斷開(kāi)狀態(tài)并確定斷開(kāi)時(shí)間。同樣，也可W反過(guò)來(lái)先在第一個(gè)步驟b)中將制動(dòng)器從閉 合狀態(tài)切換至斷開(kāi)狀態(tài)并確定斷開(kāi)時(shí)間，隨后在第二個(gè)步驟b)中將制動(dòng)器從斷開(kāi)狀態(tài)切換 至閉合狀態(tài)并確定反應(yīng)時(shí)間或閉合時(shí)間。
[0022] 在一種實(shí)施方式中，特別是借助位置檢測(cè)裝置，尤其是通過(guò)檢測(cè)利用位置檢測(cè)裝 置所檢測(cè)到的軸的位置或姿勢(shì)、特別是角位置從何時(shí)開(kāi)始變化或不再變化，來(lái)檢測(cè)軸的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)的變換或反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)，特別是停止或者說(shuō)低于預(yù)設(shè)的速度最大值，或開(kāi)始運(yùn)動(dòng)或者 說(shuō)超過(guò)預(yù)設(shè)的速度最小值。附加地或替代地，在一種實(shí)施方式中，借助運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置 (例如速度檢測(cè)裝置、加速度檢測(cè)裝置和/或力矩檢測(cè)裝置），特別是通過(guò)檢測(cè)利用速度檢測(cè) 裝置所檢測(cè)到的軸的速度、尤其是轉(zhuǎn)速?gòu)暮螘r(shí)起低于預(yù)設(shè)的最大值或超過(guò)預(yù)設(shè)的最小值， 優(yōu)選為等于或不等于零，來(lái)檢測(cè)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變換或反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。附加地或替代地，在一 種實(shí)施方式中，借助加速度檢測(cè)裝置，特別是通過(guò)檢測(cè)利用加速度檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的軸 的加速度、特別是角加速度從何時(shí)開(kāi)始變化或不再變化，來(lái)檢測(cè)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變換或反 應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。由此可W例如通過(guò)不等于零的加速度來(lái)檢測(cè)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化、即例如軸 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置例如可W是力矩傳感器，其優(yōu)選被設(shè)置在機(jī)器 的兩個(gè)可相對(duì)樞轉(zhuǎn)的節(jié)肢之間的關(guān)節(jié)中。替代地或附加地，可W通過(guò)測(cè)量使軸致動(dòng)的驅(qū)動(dòng) 器的電流消耗來(lái)確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0023] 在一種實(shí)施方式中，切換時(shí)間點(diǎn)是運(yùn)樣的時(shí)間點(diǎn)：在到達(dá)該時(shí)間點(diǎn)時(shí)，特別是信號(hào) 技術(shù)和/或能源技術(shù)地激活或檢測(cè)對(duì)制動(dòng)器的切換。相應(yīng)地，在一種擴(kuò)展方案中，切換時(shí)間 點(diǎn)是運(yùn)樣的時(shí)間點(diǎn):在該時(shí)間點(diǎn)上，將通過(guò)信號(hào)技術(shù)命令切換制動(dòng)器，或者說(shuō)發(fā)出或接收用 于使制動(dòng)器切換的信號(hào)。在另一種擴(kuò)展方案中，切換時(shí)間點(diǎn)是運(yùn)樣的時(shí)間點(diǎn)：在該時(shí)間點(diǎn)上 將通過(guò)能源技術(shù)激活對(duì)制動(dòng)器的切換，或者說(shuō)斷開(kāi)或連接對(duì)制動(dòng)器的能源供應(yīng)，或者特別 是借助傳感器來(lái)檢測(cè)運(yùn)樣的斷開(kāi)或連接。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，用于確定多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人或工具機(jī)器的至少 一個(gè)所配屬的軸的制動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)間隙的方法具有W下步驟：
[0025] i)在制動(dòng)器閉合時(shí)反向地使軸致動(dòng);并
[0026] j)檢測(cè)在軸的反向最大偏移之間的運(yùn)動(dòng)間隙。
[0027] 在一種實(shí)施方式中，在軸被反向致動(dòng)期間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)間隙。優(yōu)選可W在檢測(cè)到制動(dòng) 反應(yīng)時(shí)停止對(duì)軸的致動(dòng)。
[00%]在一種實(shí)施方式中，一次或多次地重復(fù)步驟i )、j )，或者多次地在制動(dòng)器閉合時(shí)使 軸反向致動(dòng)，并根據(jù)在此檢測(cè)到的軸的反向最大偏移之間的單個(gè)運(yùn)動(dòng)間隙來(lái)確定(總)運(yùn)動(dòng) 間隙。（總)運(yùn)動(dòng)間隙特別可W是單個(gè)運(yùn)動(dòng)間隙的最大值、最小值或平均值。由此能夠有利地 提高所確定的運(yùn)動(dòng)間隙的準(zhǔn)確定和/或可靠性。
[0029] 在一種實(shí)施方式中，可W將第一方面和第二方面如前所述地相互結(jié)合，其中，特別 是首先在軸被致動(dòng)的情況下使制動(dòng)器閉合，并確定反應(yīng)時(shí)間或閉合時(shí)間，隨后在制動(dòng)器(繼 續(xù)）閉合的情況下一次或多次使軸反向致動(dòng)，并由此確定運(yùn)動(dòng)間隙，隨后在軸被致動(dòng)的情況 下斷開(kāi)已閉合的軸，并由此確定斷開(kāi)時(shí)間。在一種實(shí)施方式中，同樣也可W僅實(shí)施第一方面 或第二方面。相應(yīng)地，在上文和下文中既設(shè)及第一方面，也設(shè)及第二方面。
[0030] 在一種實(shí)施方式中，軸被電機(jī)地致動(dòng)，特別是被反向地或者說(shuō)沿相反方向地和/或 至少在切換制動(dòng)器的切換時(shí)間點(diǎn)和軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始變換的反應(yīng)時(shí)期之間的時(shí)間間隔內(nèi) 被電機(jī)地致動(dòng)。
[0031] 在一種實(shí)施方式中，軸被W預(yù)設(shè)的力電機(jī)地致動(dòng)，或者說(shuō)軸被電機(jī)地加載預(yù)設(shè)的 力，在本文中為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，也將反平行的力偶或轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為力。
[0032] 通?？蒞特定于力地確定反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙。因此正如開(kāi)始所述的那樣，反應(yīng) 時(shí)間或閉合時(shí)間可W是制動(dòng)器被切換和通過(guò)制動(dòng)器使軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始改變或變換的反 應(yīng)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間。運(yùn)種改變或變換例如可W通過(guò)由制動(dòng)器施加或能夠施加一定的最小 制動(dòng)力、特別是(最大)額定制動(dòng)力來(lái)產(chǎn)生。類(lèi)似地，斷開(kāi)時(shí)間可W是制動(dòng)器被切換和一反應(yīng) 時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間，制動(dòng)器從該反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始至多還施加一定的最大制動(dòng)力，或者說(shuō)至 多還能夠施加一定的最大制動(dòng)力，特別是被完全抬起或者說(shuō)至少基本上不再施加或不能再 施加制動(dòng)力。相應(yīng)地，運(yùn)動(dòng)間隙可W是運(yùn)樣的間隙：軸能夠關(guān)于該間隙而通過(guò)一定的力、特 別是在(最大)額定制動(dòng)力的水平上運(yùn)動(dòng)。
[0033] 在一種實(shí)施方式中，與摩擦力和/或重力相關(guān)地預(yù)先設(shè)定運(yùn)樣的力。因?yàn)槌穗姍C(jī) 施加的力之外，摩擦力和/或重力也可W作用在軸上，運(yùn)些力能夠全部反作用于制動(dòng)器或支 持制動(dòng)器。因此在一種實(shí)施方式中，可W優(yōu)選特定于合力地確定反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙，在 此，合力或作用在軸上的力的和可W包括摩擦力、重力和由電機(jī)施加的力。特別是可W將電 機(jī)地使軸致動(dòng)或加載于軸的力提高一反作用于該致動(dòng)的摩擦力和/或重力，和/或降低一支 持該致動(dòng)的重力。
[0034] 特別是在軸的靜止?fàn)顟B(tài)下，為了實(shí)現(xiàn)軸的位置變化而必需施加的力取決于在兩個(gè) 方向上幾乎相同作用的摩擦力喃f和根據(jù)方向起作用的重力F動(dòng)。制動(dòng)器可W在兩個(gè)方向上 施加一定的最小制動(dòng)力F$i規(guī)S。因此在一種實(shí)施方式中，為了能夠判定間隙或位置差，可W將 必須施加的兩個(gè)力選擇為
[003引 Fi = Fi*-(Fiaf+F輔腮)和
[0036] F2 = Fi*+ (Fjaf+F$iMS) 〇
[0037] 在施加力Fi和F2的情況下分別得到的軸的位置的差可W定義該間隙。
[0038] 重力，在某些情形下還有摩擦力，特別是與機(jī)器的軸的姿勢(shì)有關(guān)。因此在一種實(shí)施 方式中，根據(jù)機(jī)器姿勢(shì)來(lái)預(yù)先設(shè)定電機(jī)施加的、用于使軸致動(dòng)的力。
[0039] 在一種實(shí)施方式中，與摩擦力和/或重力的相關(guān)性可W基于模型地或基于先前的 致動(dòng)來(lái)確定。
[0040] 在一種實(shí)施方式中，電機(jī)地使軸致動(dòng)或加載于軸的力可W基于制動(dòng)器的、特別是 最大的額定力來(lái)預(yù)先設(shè)定。如前所述地，可W特定于力地確定反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙。通過(guò)基 于制動(dòng)器的特別是最大的額定力來(lái)預(yù)先設(shè)定該力，可W有利于檢測(cè)制動(dòng)器的額定負(fù)載，特 別是確定反應(yīng)時(shí)間或閉合時(shí)間，直到制動(dòng)器施加或能夠施加其額定力，或者在制動(dòng)器最大 額定負(fù)載的情況下確定運(yùn)動(dòng)間隙。在一種實(shí)施方式中，所預(yù)設(shè)的力只是制動(dòng)器的特別是最 大額定力的一部分，例如10%、50%或75%。因此在一種實(shí)施方式中，例如可W確定一斷開(kāi) 時(shí)間，從該斷開(kāi)時(shí)間開(kāi)始，制動(dòng)器不再或不能夠再施加該部分力，即，軸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
[0041] 附加地或替代地，在一種實(shí)施方式中，W預(yù)設(shè)的速度、特別是轉(zhuǎn)速使軸被電機(jī)地致 動(dòng)。在一種實(shí)施方式中，特別是可W預(yù)先設(shè)定一速度并使軸被速度調(diào)節(jié)地致動(dòng)，或者說(shuō)速度 調(diào)節(jié)地預(yù)先設(shè)定使軸被電機(jī)地致動(dòng)的力，在此，在一種擴(kuò)展方案中，可W將該力限制在一預(yù) 設(shè)的值，特別是限制在制動(dòng)器的（最大)額定力。由此能夠特別簡(jiǎn)單、精確地確定反應(yīng)時(shí)間或 運(yùn)動(dòng)間隙。
[0042] 如前所述，對(duì)當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間和/或當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙的識(shí)別特別是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多軸機(jī) 器、特別是機(jī)器人的監(jiān)控，特別是對(duì)于是否有一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器尤其是由于磨損而具有過(guò) 大的閉合時(shí)間和/或斷開(kāi)時(shí)間和/或運(yùn)動(dòng)間隙。相應(yīng)地根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，按照在此 所述的方法來(lái)確定機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器的當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間，并在所確定的反應(yīng)時(shí)間處于 預(yù)設(shè)范圍之外時(shí)激活錯(cuò)誤反應(yīng)。附加地或替代地，按照在此描述的方法確定機(jī)器的一個(gè)或 多個(gè)制動(dòng)器的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙，并在所確定的運(yùn)動(dòng)間隙處于預(yù)設(shè)的范圍之外時(shí)激活錯(cuò)誤反 應(yīng)。
[0043] 在一種實(shí)施方式中，基于通過(guò)執(zhí)行如前所述的方法而確定的反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間 隙，預(yù)先設(shè)定該范圍。由此可W有利地探測(cè)、特別是記錄制動(dòng)器的變化。
[0044] 錯(cuò)誤反應(yīng)特別可W包括輸出錯(cuò)誤信號(hào)和/或使機(jī)器停止，特別是閉合制動(dòng)器。
[0045] 附加地或替代地，除了監(jiān)控之外，還可W如前所述地通過(guò)考慮多軸機(jī)器、特別是機(jī) 器人的當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間和/或當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙來(lái)改進(jìn)其運(yùn)行。相應(yīng)地根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面， 按照在此所述的方法確定機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器的當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間，并使機(jī)器在考慮到該 反應(yīng)時(shí)間的情況下運(yùn)行，特別是規(guī)劃其運(yùn)動(dòng)，尤其是基于所確定的反應(yīng)時(shí)間來(lái)預(yù)先設(shè)定、特 別是調(diào)整機(jī)器的控制程序中的斷開(kāi)和/或閉合指令的時(shí)間點(diǎn)。附加地或替代地，按照在此所 述的方法確定機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙，并使機(jī)器在考慮到該反應(yīng)時(shí)間的 情況下運(yùn)行，特別是規(guī)劃其運(yùn)動(dòng)，尤其是基于所確定的運(yùn)動(dòng)間隙預(yù)先設(shè)定、特別是調(diào)整機(jī)器 控制程序中的運(yùn)動(dòng)指令。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種用于運(yùn)行和/或監(jiān)控多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人 的系統(tǒng)，用于硬件技術(shù)和/或軟件技術(shù)地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0047] 為此，在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)具有用于使軸致動(dòng)的裝置，用于切換制動(dòng)器的裝 置和用于確定切換時(shí)間和軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變換的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)之間的反應(yīng)時(shí)間的裝置。
[0048] 在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)具有用于檢測(cè)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變換的裝置，速度或加速 度檢測(cè)裝置，和/或用于檢測(cè)切換時(shí)間點(diǎn)的裝置，在該切換時(shí)間點(diǎn)上特別是信號(hào)技術(shù)和/或 能源技術(shù)地激活對(duì)制動(dòng)器的切換。
[0049] 在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)具有用于在制動(dòng)器閉合時(shí)使軸反向致動(dòng)的裝置和用于 檢測(cè)軸的反向最大偏移之間的運(yùn)動(dòng)間隙的裝置。
[0050] 在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)具有一裝置，用于W預(yù)設(shè)的速度和/或預(yù)設(shè)的力使軸被 電機(jī)地致動(dòng);在一種擴(kuò)展方案中，該系統(tǒng)具有一裝置，用于根據(jù)摩擦力和/或重力、特別是根 據(jù)機(jī)器姿勢(shì)，尤其是基于模型或基于先前的致動(dòng)，和/或基于制動(dòng)器的特別是最大的額定力 來(lái)預(yù)先設(shè)定力。
[0051] 在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)具有一裝置，用于使多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人在考慮到 反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙的情況下運(yùn)行，特別是用于規(guī)劃其運(yùn)動(dòng)，該反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙是通 過(guò)用于確定反應(yīng)時(shí)間的裝置或用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)間隙的裝置來(lái)確定或檢測(cè)的。
[0052] 在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)具有一裝置，用于基于反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙來(lái)監(jiān)控多 軸機(jī)器、特別是機(jī)器人，該反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙通過(guò)用于確定反應(yīng)時(shí)間的裝置或用于檢測(cè) 運(yùn)動(dòng)間隙的裝置來(lái)確定或檢測(cè)；該系統(tǒng)還具有一裝置，用于在所確定的反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間 隙處于預(yù)設(shè)的范圍之外時(shí)激活錯(cuò)誤反應(yīng)。
[0053] -種在本發(fā)明的意義下可W硬件技術(shù)和/或軟件技術(shù)地實(shí)現(xiàn)的裝置，特別是具有 優(yōu)選與存儲(chǔ)和/或總線(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)或信號(hào)連接的處理單元，特別是數(shù)字處理單元，尤其是微處 理單元(CPU),和/或具有一個(gè)或多個(gè)程序或程序模塊。CPU可W被設(shè)計(jì)用于:完成作為存放 于存儲(chǔ)系統(tǒng)中的程序被執(zhí)行的指令;檢測(cè)來(lái)自數(shù)據(jù)總線(xiàn)的輸入信號(hào)和/或?qū)⑤敵鲂盘?hào)輸出 至數(shù)據(jù)總線(xiàn)。存儲(chǔ)系統(tǒng)可W具有一個(gè)或多個(gè)特別是不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，尤其是光學(xué)介質(zhì)、磁性 介質(zhì)、固體介質(zhì)和/或其他非易失性介質(zhì)。程序可W被設(shè)計(jì)為，能夠體現(xiàn)或執(zhí)行在此所述的 方法，從而使CPU能夠執(zhí)行運(yùn)樣的方法的步驟，并由此能夠特別是運(yùn)行或監(jiān)控機(jī)器。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征由本文的其他部分和實(shí)施例給出。在此局部示意性地：
[0055] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的方法的流程;和
[0056] 圖2示出了一種機(jī)器人，其具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的方法的系統(tǒng)。
[0057] 其中，附圖標(biāo)記列表如下：
[005引1控制器
[0化9] 2機(jī)器人
[0060] T驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩
[0061] η 轉(zhuǎn)速
[0062] Β制動(dòng)切換狀態(tài)
[0063] φ軸位置
[0064] 時(shí)間（點(diǎn)）
【具體實(shí)施方式】
[0065] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的方法的流程，其W時(shí)間t為橫坐標(biāo)。在縱坐 標(biāo)方向上，W實(shí)線(xiàn)表示多軸機(jī)器人2(參看圖2)的軸的制動(dòng)器的切換狀態(tài)B，W虛線(xiàn)表示軸的 驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)T，點(diǎn)劃線(xiàn)表示軸的速度曲線(xiàn)n，并利用點(diǎn)局部地表示軸的位置曲線(xiàn)巧。
[0066] 在第一時(shí)間段[to, ti]中，不制動(dòng)地使軸被致動(dòng)。在此確定重力轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩，W 便在隨后確定反應(yīng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)間隙時(shí)根據(jù)姿勢(shì)使驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T減少或增大運(yùn)些轉(zhuǎn)矩。在該實(shí) 施例中，為清楚起見(jiàn)忽略了重力影響和摩擦影響，特別是該實(shí)施例可W示例性地援引機(jī)器 人2的第一豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
[0067] 在第二時(shí)間段[ti，t5]中，軸被轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)地致動(dòng)，在此，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩被限制在制動(dòng)器的 最大額定力矩Tg^。
[0068] 在時(shí)間點(diǎn)t2將制動(dòng)器切換至閉合狀態(tài)。該時(shí)間點(diǎn)被檢測(cè)為第一切換時(shí)間點(diǎn)t2,在到 達(dá)該時(shí)間點(diǎn)時(shí)信號(hào)技術(shù)和/或能源技術(shù)地激活或檢測(cè)對(duì)制動(dòng)器的運(yùn)種切換，例如:輸出或接 收相應(yīng)的閉合信號(hào)，或者檢測(cè)對(duì)主動(dòng)抬起的制動(dòng)器的能源供應(yīng)的下降。運(yùn)在圖1中通過(guò)切換 狀態(tài)B的跳躍來(lái)示出。
[0069 ]在到達(dá)時(shí)間點(diǎn)13時(shí)，制動(dòng)器開(kāi)始在軸上施加制動(dòng)作用。運(yùn)首先通過(guò)被轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的 驅(qū)動(dòng)器的相應(yīng)升高的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T來(lái)補(bǔ)償，直至達(dá)到制動(dòng)器的最大額定轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)器被切換和 其制動(dòng)作用開(kāi)始之間的延遲可能例如由機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、（電)磁、信號(hào)和/或能源技術(shù)的慣 性或感應(yīng)而產(chǎn)生。
[0070]從時(shí)間點(diǎn)t4開(kāi)始，制動(dòng)器相對(duì)于被限制為T(mén)獻(xiàn)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩使軸減速，直至在時(shí)間點(diǎn) t5時(shí)使軸停止。該時(shí)間點(diǎn)t5通過(guò)軸的位置傳感器或速度傳感器來(lái)檢測(cè)，并通過(guò)機(jī)器人2的控 制器1(參看圖2)確定為第一反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。
[0071] 控制器確定第一切換時(shí)間點(diǎn)t2和第一反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)t5之間的差，并作為當(dāng)前反應(yīng)時(shí) 間或閉合時(shí)間t合。
[0072] 在隨后的第S時(shí)間段[t5，t6]中，驅(qū)動(dòng)器在制動(dòng)器繼續(xù)閉合的情況下首先W制動(dòng)器 的最大負(fù)額定力矩-Tg^吏軸反向地致動(dòng)，并隨后W (正的）最大額定力矩重新使軸被致 動(dòng)。
[0073] 在此，軸的位置傳感器分別檢測(cè)軸的反向最大偏移巧（參看圖1)之間的單個(gè)運(yùn)動(dòng) 間隙S1或S2。
[0074] 由此，控制器1例如通過(guò)值S1、S2的平均值或選擇較大的值來(lái)確定制動(dòng)器的當(dāng)前 (總)運(yùn)動(dòng)間隙。
[0075] 在隨后的第四時(shí)間段[t6，t8]中，驅(qū)動(dòng)器在制動(dòng)器繼續(xù)閉合的情況下例如W制動(dòng)器 的最大額定轉(zhuǎn)矩的50 %使軸致動(dòng)。
[0076] 在到達(dá)時(shí)間點(diǎn)t7時(shí)將制動(dòng)器切換至斷開(kāi)狀態(tài)。該時(shí)間點(diǎn)被檢測(cè)為第二切換時(shí)間點(diǎn) t7,在到達(dá)該時(shí)間點(diǎn)時(shí)信號(hào)技術(shù)和/或能源技術(shù)地激活或檢測(cè)對(duì)制動(dòng)器的運(yùn)種切換，例如： 輸出或接收相應(yīng)的閉合信號(hào)，或者檢測(cè)對(duì)主動(dòng)抬起的制動(dòng)器的能源供應(yīng)的上升。運(yùn)在圖1中 通過(guò)切換狀態(tài)B的(返回）跳躍來(lái)示出。
[0077] 在到達(dá)時(shí)間點(diǎn)t8時(shí)，制動(dòng)器的制動(dòng)作用已被削減至驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩0.5 · T默，軸開(kāi)始運(yùn) 動(dòng)(n>0)。該時(shí)間點(diǎn)t8通過(guò)軸的位置傳感器或速度傳感器或者加速度傳感器來(lái)檢測(cè)，并由 控制器1確定為第二反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)。
[007引控制器1確定第二切換時(shí)間點(diǎn)t7和第二反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)t8之間的差，并作為當(dāng)前斷開(kāi)時(shí) 間t開(kāi)。
[0079] 隨后控制器1在考慮到所確定的當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間t合、t開(kāi)的情況下，通過(guò)在控制程序中 相應(yīng)地調(diào)整制動(dòng)器的切換時(shí)間點(diǎn)來(lái)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人2的運(yùn)動(dòng)。
[0080] 此外，控制器1還監(jiān)控機(jī)器人2,并在所確定的當(dāng)前反應(yīng)時(shí)間或當(dāng)前運(yùn)動(dòng)間隙處于 預(yù)設(shè)的范圍之外時(shí)激活錯(cuò)誤反應(yīng)，例如輸出錯(cuò)誤信號(hào)。
[0081] 控制器及用于檢測(cè)切換時(shí)間點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變換和運(yùn)動(dòng)間隙的傳感器組成了 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于硬件和/或軟件技術(shù)地執(zhí)行在此所述 方法的裝置。
[0082] 盡管在前面的說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明了示例性的實(shí)施方式，但是關(guān)于此應(yīng)該指出的是還可 W有許多的變形。此外還應(yīng)指出的是，所述示例性的實(shí)施方式僅僅是舉例，其不應(yīng)W任何方 式限制保護(hù)范圍、應(yīng)用和結(jié)構(gòu)。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)前面的說(shuō)明能夠關(guān)于至少一個(gè)示 例性實(shí)施方式的變型得到啟示，在此，特別是在不背離在權(quán)利要求書(shū)和與其等效的特征組 合中所給出的保護(hù)范圍的情況下，可W關(guān)于所述組件的功能和布局進(jìn)行各種變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于確定多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人(2)或工具機(jī)器的至少一個(gè)所配屬的軸的制 動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間的方法，該方法包括以下步驟： 使軸致動(dòng)； 切換所述制動(dòng)器;并 確定在切換時(shí)間點(diǎn)（t2，t7)和所述軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始變換的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)（t5，t 8)之間的 反應(yīng)時(shí)間（t合，t開(kāi))。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述制動(dòng)器從斷開(kāi)狀態(tài)切換至閉合狀 態(tài)，并且所述反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)是這樣的時(shí)間點(diǎn)（t5):在該時(shí)間點(diǎn)上，所述配屬的軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于 在所述切換時(shí)間點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速降低了約1%以上，或者所述配屬的軸在該時(shí)間點(diǎn)上停止。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述制動(dòng)器從斷開(kāi)狀態(tài)切換至閉合狀 態(tài)，并且所述反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)是這樣的時(shí)間點(diǎn)（t5):在該時(shí)間點(diǎn)上，為了保持速度所需要的力矩 升高了約1%以上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述制動(dòng)器從閉合狀態(tài)切換至斷開(kāi)狀 態(tài)，并且所述反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)是這樣的時(shí)間點(diǎn)（ts):在到達(dá)該時(shí)間點(diǎn)時(shí)，所述軸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變換借 助位置檢測(cè)裝置、速度檢測(cè)裝置或加速度檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述切換時(shí)間點(diǎn)是這樣的時(shí) 間點(diǎn)(t2，t7):在到達(dá)該時(shí)間點(diǎn)時(shí)，特別是信號(hào)技術(shù)和/或能源技術(shù)地激活或檢測(cè)對(duì)所述制動(dòng) 器的切換。7. -種用于確定多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人(2)或工具機(jī)器的至少一個(gè)所配屬的軸的制 動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)間隙的方法，該方法包括以上步驟： 在所述制動(dòng)器閉合時(shí)使軸被反向地致動(dòng);并 檢測(cè)在所述軸的反向最大偏移之間的運(yùn)動(dòng)間隙（S1，s2)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，多次地在所述制動(dòng)器閉合時(shí)使所述軸被反 向地致動(dòng)，并根據(jù)在此檢測(cè)到的所述軸的反向最大偏移之間的單個(gè)運(yùn)動(dòng)間隙（ S1，s2)來(lái)確定 總運(yùn)動(dòng)間隙。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，使所述軸以預(yù)設(shè)的速度、特別是轉(zhuǎn)速 (η)和/或以預(yù)設(shè)的力、特別是預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩(T影：、0.5 · T影：)被電機(jī)地致動(dòng)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述力特別是基于模型或基于先前的致 動(dòng)并根據(jù)摩擦力和/或重力、特別是根據(jù)機(jī)器姿勢(shì)來(lái)預(yù)先設(shè)定，和/或基于所述制動(dòng)器的特 別是最大的額定力(Τ影：)來(lái)預(yù)先設(shè)定。11. 一種用于使多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人(2)運(yùn)行的方法，其中，按照如前述權(quán)利要求中 任一項(xiàng)所述的方法來(lái)確定所述機(jī)器的軸的至少一個(gè)制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間（t合，t開(kāi))和/或運(yùn)動(dòng) 間隙（ S1，s2)，并使所述機(jī)器在考慮到該反應(yīng)時(shí)間或該運(yùn)動(dòng)間隙地情況下運(yùn)行，特別是規(guī)劃 所述機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。12. -種用于監(jiān)控多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人的方法，其中，按照如前述權(quán)利要求中任一 項(xiàng)所述的方法來(lái)確定所述機(jī)器的軸的至少一個(gè)制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間（t合，t開(kāi))和/或運(yùn)動(dòng)間隙 ( S1，S2)，并在所確定的反應(yīng)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)間隙處于預(yù)設(shè)的范圍之外時(shí)激活錯(cuò)誤反應(yīng)。13. -種用于運(yùn)行和/或監(jiān)控多軸機(jī)器、特別是機(jī)器人(2)的系統(tǒng)（1)，所述系統(tǒng)被設(shè)置 用于執(zhí)行如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。14. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的程序代碼，用于執(zhí)行如前述 權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】B25J9/18GK105835062SQ201610068885
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】K·蒙雷亞爾, C·安杰利
【申請(qǐng)人】庫(kù)卡羅伯特有限公司