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ABB公開(kāi)新專(zhuān)利一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程的方法

日期:2019-05-14 人氣: 來(lái)源:www.gcceramics.com 作者:ABB機(jī)器人維修

簡(jiǎn)介:ABB是全球領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)供應(yīng)商,提供包括機(jī)器人本體,軟件和外圍設(shè)備在內(nèi)的完整應(yīng)用解決方案。模塊化制造單元及服務(wù)。ABB機(jī)器人在全球53個(gè)國(guó)家、100多個(gè)地區(qū)開(kāi)展業(yè)務(wù),全球累計(jì)裝機(jī)量30余萬(wàn)臺(tái),涉及廣泛的行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域。我們致力于幫助客戶(hù)提高生產(chǎn)……
  
  ABB是全球領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)供應(yīng)商,提供包括機(jī)器人本體,軟件和外圍設(shè)備在內(nèi)的完整應(yīng)用解決方案。模塊化制造單元及服務(wù)。ABB機(jī)器人在全球53個(gè)國(guó)家、100多個(gè)地區(qū)開(kāi)展業(yè)務(wù),全球累計(jì)裝機(jī)量30余萬(wàn)臺(tái),涉及廣泛的行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域。我們致力于幫助客戶(hù)提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提升安全水平。
ABB公開(kāi)新專(zhuān)利一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程的方法
  4月17日,中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)助力工程系列活動(dòng)在浙江紹興拉開(kāi)序幕。ABB集團(tuán)亞洲、中東及非洲區(qū)總裁顧純?cè)┦渴苎?019國(guó)家機(jī)器人發(fā)展論壇發(fā)表題為“人機(jī)協(xié)作引領(lǐng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展”的主題演講;在同期舉行的中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)年會(huì)上,ABB集團(tuán)中國(guó)研究院負(fù)責(zé)人、ABB中國(guó)首席技術(shù)官劉前進(jìn)博士出席業(yè)界領(lǐng)袖論壇并發(fā)言;同時(shí),ABB在該活動(dòng)上獲評(píng)多項(xiàng)自動(dòng)化行業(yè)大獎(jiǎng),并正式啟動(dòng)了2019 ABB杯全國(guó)智能技術(shù)創(chuàng)新大賽。
  筆者檢索了ABB近日公開(kāi)一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利(CN201780056349.9,一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程的方法,公開(kāi)日期2019年4月26日),針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人編程技術(shù)復(fù)雜、難學(xué)耗時(shí)或簡(jiǎn)單編程方法有局限性的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。
  1、現(xiàn)有技術(shù)
  工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)化機(jī)器,其能夠被編程來(lái)執(zhí)行結(jié)合它們的末端執(zhí)行器(類(lèi)似夾持器(gripper)或焊接工具等)的空間運(yùn)動(dòng)的不同操縱任務(wù)。傳統(tǒng)上,用運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)在過(guò)程編程語(yǔ)言中對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程,其中運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)典型地利用位置和速度作為輸入?yún)?shù)。這需要有關(guān)編程語(yǔ)言和函數(shù)的使用的知識(shí)和技能。此外,機(jī)器人的適當(dāng)和準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)和速度分布的定義可能是困難和耗時(shí)的。
  一般向商用工業(yè)機(jī)器人提供教導(dǎo)器(teach pendant),借助于所述教導(dǎo)器,操作員能夠“推動(dòng)(jog)”機(jī)器人移動(dòng)到期望的位置并且采用這個(gè)作為用于運(yùn)動(dòng)函數(shù)的輸入?yún)?shù)。雖然這個(gè)技術(shù)降低了人工數(shù)據(jù)輸入的量,但是對(duì)機(jī)器人的推動(dòng)需要許多技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)并且仍可能是耗時(shí)的。
  正被用于對(duì)一些機(jī)器人編程的另一種技術(shù)是所謂的“帶領(lǐng)(lead-through)”,其中,機(jī)器人由手握住并且跟隨人手的移動(dòng)。這僅能夠被應(yīng)用于滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)安全性要求并且支持這樣的操作的模式的機(jī)器人。
  “通過(guò)示范的編程”是另外的技術(shù),通過(guò)該技術(shù),人的動(dòng)作被跟蹤和解釋以獲得機(jī)器人指令。此技術(shù)中涉及的一個(gè)問(wèn)題是以不足的可靠性來(lái)解釋人的姿勢(shì)并且不能以必要的準(zhǔn)確性來(lái)獲得用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的期望的參數(shù)。此外,此方法的另外的缺點(diǎn)是在小組件的裝配的示范期間,這些組件常被人手他們自身從視野遮蔽。
  使用基于視覺(jué)的對(duì)象本地化的面向?qū)ο蟮募夹g(shù)一般也要求對(duì)適當(dāng)?shù)囊曈X(jué)作業(yè)的編程,其甚至更加難以由應(yīng)用工程師學(xué)習(xí)和執(zhí)行。
  此外,考慮到人們習(xí)慣利用類(lèi)似個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或智能電話的計(jì)算裝置來(lái)工作,且所述計(jì)算裝置提供允許在計(jì)算裝置的顯示器上標(biāo)記、旋轉(zhuǎn)、調(diào)整大小或移動(dòng)圖形元素的人機(jī)接口和圖形用戶(hù)界面(GUI)。因此,用已知的計(jì)算裝置來(lái)顯示和操縱相機(jī)圖像是十分簡(jiǎn)單的,使得圖形和圖像的直接操縱已大體上變成用戶(hù)-計(jì)算機(jī)交互的直觀方式。
  解讀:針對(duì)現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)復(fù)雜、難學(xué)耗時(shí)或部分簡(jiǎn)單編程技術(shù)的局限性,考慮到現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的圖形+圖像技術(shù)的成熟,本發(fā)明的旨在提供一種更簡(jiǎn)單、更人機(jī)友好的對(duì)工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)單編程的方法。
  2、本案的技術(shù)方案
  如圖1所示是本發(fā)明應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的示意圖。本發(fā)明對(duì)工業(yè)機(jī)器人(1)編程的方法,所述機(jī)器人(1)具有機(jī)器人臂(2),所述機(jī)器人臂(2)具有末端執(zhí)行器(4),所述末端執(zhí)行器(4)被安裝到所述機(jī)器人臂(2),所述機(jī)器人(1)由機(jī)器人控制單元(6)控制來(lái)操縱被布置在所述機(jī)器人(1)的工作空間(10)中的工件(8),其中目標(biāo)坐標(biāo)(11)系與所述工作空間(10)相關(guān)聯(lián)并且所述工作空間(10)和所述工件(8)的圖像(12)由圖像捕捉裝置(14)取得并被傳送到具有人機(jī)接口(HMI)的計(jì)算裝置(16)來(lái)生成控制代碼以用于控制所述機(jī)器人(1),所述控制代碼被傳送到所述機(jī)器人控制單元(6)。
ABB公開(kāi)新專(zhuān)利一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程的方法
  根據(jù)本發(fā)明,對(duì)機(jī)器人編程的方法包括下面的一般步驟:
  1)用相機(jī)(14)來(lái)取得要被操縱的工件(8)和機(jī)器人(1)的工作空間(10)的數(shù)碼照片;
  2)將圖像傳遞到計(jì)算裝置(16),在所述計(jì)算裝置(16)上執(zhí)行同時(shí)顯示圖像并且提供控制按鈕(24)的軟件程序,所述控制按鈕(24)與機(jī)器人(1)的任務(wù)(控制-動(dòng)作)相關(guān)聯(lián),所述機(jī)器人(1)的任務(wù)(控制-動(dòng)作)取決于所使用的機(jī)器人(1)和工具(末端執(zhí)行器(4))的種類(lèi)而類(lèi)似移動(dòng)臂、旋轉(zhuǎn)臂、旋轉(zhuǎn)工具、 打開(kāi)夾持器、閉合夾持器或激活焊接工具等;
  3)通過(guò)用標(biāo)記-對(duì)象(17)(優(yōu)選地用矩形框架)在圖像上圖形地標(biāo)記工件(8)來(lái)選定工件(8);
  4)經(jīng)由控制按鈕(24)或類(lèi)似圖形菜單或語(yǔ)音的其它輸入通道(HMI)來(lái)選擇機(jī)器人任務(wù)中的一個(gè);
  5)移動(dòng)或定位顯示屏上顯示的工件的修剪的圖像(cropped image)或標(biāo)記對(duì)象來(lái)定義關(guān)鍵或目標(biāo)位置;
  6)使用額外的圖形元素來(lái)指定類(lèi)似抓。╣rasp)位置、運(yùn)動(dòng)方向等的其它參數(shù);
  7)必要時(shí)使用其它輸入通道來(lái)豐富任務(wù)參數(shù)化;
  8)將每個(gè)關(guān)鍵位置與機(jī)器人任務(wù)一起存儲(chǔ)為包含關(guān)鍵位置和關(guān)聯(lián)的機(jī)器人任務(wù)的操縱步驟的序列;
  9)將操縱步驟的序列從由計(jì)算裝置(16)用于在顯示屏上顯示捕捉的圖像的坐標(biāo)系(19)轉(zhuǎn)換到工件空間的目標(biāo)坐標(biāo)系(11),并且由此轉(zhuǎn)換的序列生成控制代碼以用于控制機(jī)器人(1)。
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  圖2所示為計(jì)算裝置(16)的顯示器的GUI界面。
  解讀:本發(fā)明提供的對(duì)機(jī)器人的簡(jiǎn)單編程方法,是:
  1)計(jì)算裝置通過(guò)計(jì)算有限的捕捉圖像的參考點(diǎn),將基于計(jì)算裝置的圖形界面的坐標(biāo)系與基于相機(jī)的圖像機(jī)器人的實(shí)際工況的坐標(biāo)系相互對(duì)應(yīng),使得GUI界面的機(jī)器人工況與工作空間的實(shí)際工況能夠一一對(duì)應(yīng);
  2)操作人員(如工程師)在GUI界面中執(zhí)行控制任務(wù),控制GUI界面中機(jī)器人及相關(guān)部件的動(dòng)作(如控制末端執(zhí)行器的打開(kāi)和閉合,控制機(jī)器人機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng));
  3)計(jì)算裝置將連續(xù)的控制任務(wù)及關(guān)鍵位置生成并存儲(chǔ)為操作序列,并基于步驟1)的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成控制代碼;
  4)計(jì)算裝置將操作人員(如工程師)的控制代碼實(shí)時(shí)傳遞給工作空間的機(jī)器人,完成對(duì)工作空間機(jī)器人的實(shí)際控制。
  總的來(lái)講,本發(fā)明提供的技術(shù)方案,類(lèi)似于現(xiàn)有的PLC的梯型編程方法,只不過(guò)更為簡(jiǎn)單直觀。
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  解讀:圖3所示為基于本發(fā)明的編程方法,控制機(jī)器人,將熔絲移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)并按壓如制定位置的操作序列生成控制代碼的示意圖。圖3中的GUI界面,右側(cè)是控制按鈕,用于實(shí)現(xiàn)操作人員(工程師)對(duì)GUI界面的中工件操作;中部為工件工作經(jīng)相機(jī)拍攝后在顯示屏上顯示的圖形元素;右側(cè)為操作人員(工程師)執(zhí)行每一步控制任務(wù)對(duì)應(yīng)的操作序列。
  當(dāng)操作人員(工程師)在GUI完成控制任務(wù)后,可以點(diǎn)擊“生成控制代碼”,即完成上位機(jī)的控制代碼生成。通過(guò)計(jì)算裝置將所述控制代碼傳遞給工作空間的機(jī)器人,由于GUI坐標(biāo)空間與工作空間坐標(biāo)空間位置一一對(duì)應(yīng),機(jī)器人可在實(shí)際的工作空間完成所述控制任務(wù)。
  3、總結(jié)
  本發(fā)明通過(guò)計(jì)算裝置及捕捉圖像的參考點(diǎn)計(jì)算,將實(shí)際工況下的工作空間及機(jī)器人(包括末端執(zhí)行器)與上位機(jī)GUI的圖形空間一一對(duì)應(yīng);并提供圖形化操作界面和“一站式”控制代碼生成模塊,大大降低了非專(zhuān)業(yè)人員操作機(jī)器人的編程難度,能夠?qū)崿F(xiàn)編程方法使得習(xí)慣處理智能電話和平板計(jì)算機(jī)的人們能夠方便使用他們的手、筆或者計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)編程。

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