ES2324791T3 - Sistema de control, procedimiento y programa informatico para sincronizar una pluralidad de robots. - Google Patents
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Abstract
Un sistema (5) de control para controlar los movimientos de una pluralidad de unidades (1, 2, 3) mecánicas, comprendiendo además el sistema de control: - un medio de programa que comprende una pluralidad de programas (6, 7, 8) de unidad mecánica, comprendiendo cada programa instrucciones que incluyen instrucciones de movimiento para al menos una de dichas unidades mecánicas, - una pluralidad de planificadores (9, 10, 11) de trayectoria, estando adaptado cada planificador de trayectoria para recibir instrucciones de al menos uno de dichos programas de unidad mecánica y, basándose en las mismas, determinar cómo la unidad mecánica debe moverse para poder ejecutar la instrucción de movimiento, caracterizado porque al menos uno de dichos planificadores de trayectoria está adaptado para recibir instrucciones de al menos dos de dichos programas de unidad mecánica y, basándose en las mismas, determinar cómo las unidades mecánicas deben moverse para sincronizar sus movimientos, y - un medio (22) de conmutación adaptado para conmutar un programa de unidad mecánica desde un planificador de trayectoria a otro, por lo que los movimientos de las unidades mecánicas están sincronizados cuando sus programas de unidad mecánica están conectados al mismo planificador de trayectoria y los movimientos de las unidades mecánicas son independientes cuando sus programas de unidad mecánica están conectados a diferentes planificadores de trayectoria.
Description
Sistema de control, procedimiento y programa
informático para sincronizar una pluralidad de robots.
La presente invención se refiere a un sistema de
control para controlar los movimientos de una pluralidad de
unidades mecánicas, concretamente robots y ejes externos, tales
como estaciones de trabajo o carriles de transporte.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para controlar una pluralidad de unidades mecánicas y
a un programa informático que contiene medios de código de programa
informático para hacer que un ordenador o un procesador ejecute las
etapas de un procedimiento de este tipo.
Un robot industrial incluye un manipulador y un
sistema de control que presenta medios para hacer funcionar el
manipulador. El sistema de control comprende una unidad de
almacenamiento para almacenar uno o más programas de control para
controlar el movimiento del manipulador. El programa de control
comprende instrucciones de programa, incluyendo instrucciones de
movimiento para el manipulador. El sistema de control comprende
además un ejecutador de programas para ejecutar los programas de
control y para proporcionar instrucciones basadas en dichas
instrucciones de movimiento, y un planificador de trayectoria
adaptado para recibir dichas instrucciones desde el ejecutador de
programas y, basándose en las mismas, determinar cómo el
manipulador debe moverse con el fin de poder ejecutar las
instrucciones de movimiento. Llevando a cabo una interpolación del
movimiento, el planificador de trayectoria planifica cómo debe
realizarse el movimiento indicado. La interpolación incluye dividir
el movimiento indicado en una pluralidad de pequeños incrementos y
calcular los ángulos de articulación de todos los ejes del robot
para cada incremento. Los ángulos de articulación se convierten
después en referencias de motor. El planificador de trayectoria
transmite las referencias de motor calculadas a uno o más módulos de
accionamiento, tales como servomecanismos, para accionar el
manipulador según las instrucciones de movimiento.
Muchas plantas industriales utilizan sistemas
que comprenden una pluralidad de unidades mecánicas, tales como un
sistema de múltiples robots o un sistema que comprende un robot que
actúa conjuntamente con uno o más ejes externos. En muchas
aplicaciones es deseable que las unidades mecánicas realicen
movimientos coordinados entre sí, es decir, movimientos
síncronos.
Para esta finalidad, es conocido el tener un
único programa de control general para controlar que las unidades
mecánicas realicen movimientos síncronos. El único programa de
control general comprende instrucciones de programa, incluyendo
instrucciones de movimiento para todas las unidades mecánicas. Las
unidades mecánicas están conectadas a un sistema de control que
comprende un ejecutador de programas para ejecutar el único
programa de control general y un planificador de trayectoria para
determinar cómo las unidades mecánicas deben moverse con el fin de
poder ejecutar las instrucciones de movimiento del programa de
control.
La solicitud de patente europea número
89309635.4 desvela un sistema de control de robots para controlar
un conjunto robots industriales para un funcionamiento coordinado y
conjunto según un único programa de control general. El único
programa de control general comprende instrucciones de movimiento
para el conjunto de robots industriales. El sistema de control
comprende una única unidad de lectura/compilación para leer por
separado las instrucciones de movimiento de la unidad de
almacenamiento y extraer las instrucciones de movimiento para cada
robot industrial.
Sin embargo, cuando se ejecuta un programa de
este tipo para múltiples unidades mecánicas, a veces es necesario
interrumpir el programa y mover, o articular, un robot de manera
independiente con respecto a los otros robots con el fin de
realizar tareas de mantenimiento o de reparación, por ejemplo
cuando es necesario limpiar o sustituir la boquilla de un
pulverizador o de una pistola de soldar sujetada por un robot.
Cuando hayan finalizado las tareas de mantenimiento o de
reparación, el robot que se movió de manera independiente debe
volver exactamente a la misma posición y debe obtener de nuevo
exactamente el mismo estado que tenía antes de moverse de manera
independiente, es decir, debe volver al mismo nivel de trayectoria
para que pueda seguir trabajando de manera síncrona con los otros
robots.
Si las instrucciones de movimiento se
proporcionan mediante un único programa de control general, mover
un robot de manera independiente con respecto a los otros robots se
hace imposible. Además, un único programa de control general de
este tipo tiene también que reescribirse cada vez que se cambien
las tareas o las unidades mecánicas de un sistema, por ejemplo
cuando se añade un robot al sistema.
Una solución conocida para este problema es
tener un programa de control aparte para controlar cada unidad
mecánica, y conectar cada unidad mecánica a un sistema de control
aparte que comprenda un planificador de trayectoria que planifique
el movimiento de la unidad mecánica conectada. Con el fin de llevar
a cabo la sincronización de las unidades mecánicas, los distintos
programas de control se ejecutan al mismo tiempo. Los sistemas de
control están conectados para comunicarse entre sí. Con el fin de
sincronizar los movimientos, una de las unidades mecánicas se
selecciona como la unidad maestra y las otras unidades mecánicas se
seleccionan como las unidades subordinadas. El planificador de
trayectoria de la unidad maestro interpola los movimientos y
después transmite datos de posición y datos de interpolación a las
unidades subordinadas. El planificador de trayectoria de las
unidades subordinadas interpola los movimientos de la unidad
mecánica conectada basándose en los datos recibidos desde la unidad
maestra. Para poder conmutar entre movimientos sincronizados y
movimientos independientes de las unidades mecánicas, los programas
de control de las unidades mecánicas cooperantes contienen
instrucciones de sincronización específicas, las cuales son
traducidas por un programa intérprete que traduce el programa de
control a instrucciones de máquina específicas y después en
secuencias de procedimiento específicas para sincronizar las
unidades mecánicas correspondientes. Un sistema que utiliza un
concepto maestro-subordinado se desvela, por
ejemplo, en la solicitud de patente europea número EP 1 090
722.
El concepto maestro-subordinado
muestra una pluralidad de desventajas. Una desventaja es que la
precisión de la sincronización se reduce significativamente debido
a retrasos en la transmisión de datos desde la unidad maestra a las
unidades subordinadas y debido al hecho de que cada movimiento se
planifica por separado sin considerar posibles limitaciones de las
otras unidades mecánicas. Para mantener una elevada precisión de la
sincronización en un concepto maestro-subordinado
debe reducirse la velocidad de las unidades mecánicas
sincronizadas. Sin embargo, en muchas aplicaciones se necesita una
elevada velocidad.
Normalmente, las unidades mecánicas están
programadas para ejecutar una pluralidad de tareas. Determinadas
tareas requieren que dos o más de las unidades mecánicas se muevan
sincrónicamente, por lo que las instrucciones de movimiento en
distintos programas de unidad mecánica se ejecutan al mismo tiempo
para coordinar los movimientos de las unidades mecánicas. Durante
una tarea coordinada, cuando una de las unidades mecánicas, o parte
de una unidad mecánica, tal como un brazo manipulador, se desplaza
o rota, el sistema de coordenadas en el que trabajan las otras
unidades mecánicas se desplaza o gira. Es importante conocer
exactamente cómo se ha desplazado o girado el sistema de
coordenadas para que las otras unidades mecánicas puedan dirigirse
hacia las posiciones programadas.
La patente US2003/0220715 desvela un sistema de
control de robots que incluye una pluralidad de controladores de
robot, controlando cada controlador una máquina robótica. El
sistema de control de robots incluye además una fuente de
instrucciones remota que suministra comandos de control de
movimiento a los controladores de robot. Este sistema de control
permite un cambio de control dinámico de un robot dado entre varios
programas de control que se ejecutan en diferentes controladores.
Esto hace posible que los robots trabajen de manera independiente
cuando cada robot se controle mediante su propio programa de
control que se ejecuta en su propio controlador de robot, así como
de manera coordinada con otros robots cuando un único programa de
control controle los robots. Por tanto, los robots trabajarán
independientemente cuando los robots se controlen mediante una
pluralidad de diferentes programas de control y trabajarán de
manera coordinada cuando un único programa de control los
controle.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de control mejorado para una pluralidad de
unidades mecánicas que permita que las unidades mecánicas funcionen
de manera individual así como en cooperación síncrona.
Este objeto se consigue mediante el sistema de
control definido inicialmente, caracterizado porque el sistema de
control comprende: un medio de programa que comprende una
pluralidad de programas de unidad mecánica, comprendiendo cada
programa instrucciones que incluyen instrucciones de movimiento
para al menos una de dichas unidades mecánicas, una pluralidad de
planificadores de trayectoria, estando adaptado cada planificador
de trayectoria para recibir instrucciones de al menos uno de dichos
programas de unidad mecánica y, basándose en las mismas, determinar
cómo la unidad mecánica debe moverse para poder ejecutar la
instrucción de movimiento, en el que al menos uno de dichos
planificadores de trayectoria está adaptado para recibir
instrucciones de al menos dos de dichos programas de unidad
mecánica y, basándose en las mismas, determinar cómo las unidades
mecánicas deben moverse para sincronizar sus movimientos, y un
medio de conmutación adaptado para conmutar un programa de unidad
mecánica desde un planificador de trayectoria a otro, por lo que
los movimientos de las unidades mecánicas están sincronizados
cuando sus programas de unidad mecánica están conectados al mismo
planificador de trayectoria y los movimientos de las unidades
mecánicas son independientes cuando sus programas de unidad
mecánica están conectados a diferentes planificadores de
trayectoria.
Un programa de unidad mecánica es un programa de
control que incluye instrucciones para controlar una o más unidades
mecánicas. El sistema de control está adaptado para almacenar una
pluralidad de programas de unidad mecánica y para ejecutar los
programas en paralelo. Para que el sistema de control pueda llevar
a cabo esto, comprende una pluralidad de planificadores de
trayectoria que crean referencias de motor a partir de posiciones
programadas. Los movimientos de una pluralidad de unidades
mecánicas están sincronizados cuando sus programas de unidad
mecánica están conectados al mismo planificador de trayectoria y son
independientes cuando están conectados a diferentes planificadores
de trayectoria.
El sistema de control comprende unos medios para
conmutar al menos un programa de unidad mecánica desde un
planificador de trayectoria a otro. Conmutando un programa de
unidad mecánica desde un primer planificador de trayectoria a un
segundo planificador de trayectoria, la unidad mecánica puede
conmutar entre un movimiento independiente y un movimiento
sincronizado. Los movimientos de dos o más unidades mecánicas se
llevan a cabo en cooperación síncrona conectando sus programas de
unidad mecánica al mismo planificador de trayectoria, y las
unidades mecánicas se hacen funcionar de manera individual
conectándolas a diferentes planificadores de trayectoria. Debido al
hecho de que el estado de sincronización es local a cada uno de los
niveles de trayectoria implicados, la unidad mecánica ocupa la
misma posición y el mismo estado como cuando su programa fue
conmutado desde el primer planificador de trayectoria al segundo
planificador de trayectoria.
Gracias al hecho de que los programas de unidad
mecánica que han de sincronizarse están conectados al mismo
planificador de trayectoria, el planificador de trayectoria puede
realizar una interpolación paralela de los movimientos de las
unidades mecánicas que han de sincronizarse y, por lo tanto, se
evitan los retrasos mencionados anteriormente del concepto
maestro-subordinado. Otra ventaja obtenida
conectando los programas de unidad mecánica que han de
sincronizarse al mismo planificador de trayectoria, es que se hace
posible que el planificador de trayectoria considere limitaciones,
tales como una corriente, el par motor y la velocidad del motor,
para todos los ejes de las unidades mecánicas que han de
sincronizarse. Por lo tanto, aumenta la precisión de la
sincronización y, por consiguiente, es posible aumentar la
velocidad del movimiento sincronizado.
La expresión "movimiento de una unidad
mecánica" no sólo significa el desplazamiento de toda o parte de
una unidad mecánica, sino que también incluye cambiar la
orientación de toda o parte de una unidad mecánica.
Según una realización preferida de la invención,
cada programa de unidad mecánica está conectado a uno de dichos
planificadores de trayectoria, y dicho medio de conmutación está
adaptado para, bajo comando, desconectar el programa de unidad
mecánica del planificador de trayectoria conectado y para conectar
el programa de unidad mecánica a otro planificador de trayectoria.
Siempre que no haya un comando de sincronización, cada programa de
unidad mecánica está conectado a un planificador de trayectoria
diferente, lo que significa que las unidades mecánicas se hacen
funcionar de manera individual. Al detectar uno o más comandos de
sincronización, y en base a la información de sincronización
disponible, el medio de conmutación desconecta el (los)
programa(s) de unidad mecánica del (de los)
planificador(es) de trayectoria conectado(s) y
conecta el (los) programa(s) de unidad mecánica a otro
planificador de trayectoria. Los comandos de sincronización están
previstos, por ejemplo, en el programa de unidad mecánica. Cada
programa de unidad mecánica está conectado a uno de los
planificadores de trayectoria al mismo tiempo, es decir, cada
programa de unidad mecánica está conectado solamente a un
planificador de trayectoria en un momento determinado.
Según una realización de la invención, el
sistema de control comprende un medio de almacenamiento de datos
central y al menos una unidad mecánica está dispuesta para
transmitir datos relacionados con su posición, tales como la
posición de un brazo de robot, sus ángulos de articulación o la
orientación de una herramienta montada en el robot, y/o el estado,
es decir, el estado de funcionamiento, al medio de almacenamiento
de datos central. Los datos de posición se proporcionan o bien como
una posición absoluta con referencia a, por ejemplo, un sistema de
coordenadas mundial, o bien como una posición relativa con respecto
a la posición anterior de la unidad mecánica. Esta realización
permite un fácil acceso a la información relacionada con las
unidades mecánicas del sistema, de manera que las demás unidades
mecánicas del sistema saben exactamente qué es lo que están
haciendo las otras unidades
mecánicas.
mecánicas.
Esto significa que la información relacionada
con la posición y el estado de al menos una o todas las unidades
mecánicas o partes de las mismas es fácilmente accesible y que es
posible ver qué programa y/o qué parte de un programa está
ejecutándose por una unidad mecánica. Por lo tanto, el sistema de
control proporciona información actualizada acerca de la posición y
el estado de al menos una o todas las unidades mecánicas bajo la
solicitud de un programa de unidad mecánica, un planificador de
trayectoria o un operario que esté supervisando el sistema o que
esté programando una de las unidades mecánicas del sistema. Por lo
tanto, un programa de unidad mecánica no tiene que modificarse
cuando se mueva una de las unidades mecánicas. Un sistema de este
tipo permite, por ejemplo, que un robot encuentre un objeto ubicado
en un manipulador estacionario incluso si la ubicación del
manipulador ha cambiado desde que se escribió el programa del
robot. Además, los datos de posición y de estado de cada unidad
mecánica son accesibles por todas las demás unidades mecánicas del
sistema, de manera que cada unidad mecánica puede averiguar
exactamente qué es lo que están haciendo las otras unidades
mecánicas incluso si todas las unidades mecánicas están funcionando
de manera independiente.
Según una realización preferida de la invención,
dicha al menos una unidad mecánica está dispuesta para transmitir
datos de posición y/o de estado al medio de almacenamiento de datos
central cuando está estática, es decir, cuando ha dejado de
moverse, y/o mientras se mueve hacia una nueva ubicación. Según
otra realización preferida de la invención, dichos datos de
posición comprenden información relacionada con el desplazamiento
y/o la rotación del sistema de coordenadas de dicha al menos una
unidad mecánica.
Según una realización preferida adicional de la
invención, el medio de almacenamiento de datos central está
dispuesto de manera que los datos almacenados en el mismo sean
accesibles por un operario, por un programa de unidad mecánica o
por los medios de planificación de trayectoria. Según todavía otra
realización preferida de la invención, el medio de almacenamiento
de datos central está dispuesto de manera que los datos almacenados
en el mismo sean accesibles de manera local y/o remota a través de
una red tal como Internet.
La presente invención también se refiere al
procedimiento para controlar una pluralidad de unidades mecánicas,
tal y como se define en la reivindicación 9.
El procedimiento comprende conectar una
pluralidad de programas de unidad mecánica al mismo planificador de
trayectoria con el fin de sincronizar los movimientos de la
pluralidad de unidades mecánicas y conectar una pluralidad de
programas de unidad mecánica a diferentes planificadores de
trayectoria si las unidades mecánicas correspondientes han de
moverse de manera independiente entre sí.
Según una realización preferida de la invención,
el procedimiento comprende conectar cada programa de unidad
mecánica a uno de dichos planificadores de trayectoria y, bajo
comando, desconectar al menos uno de los programas de unidad
mecánica del planificador de trayectoria conectado y conectar el
programa de unidad mecánica a otro planificador de trayectoria.
Según una realización preferida de la invención,
el procedimiento comprende almacenar datos de posición y/o de
estado de al menos una de la pluralidad de unidades mecánicas en un
medio de almacenamiento de datos central.
La presente invención se refiere también a un
programa informático que contiene medios de código de programa
informático para hacer que un ordenador o un procesador ejecute las
etapas de un procedimiento según cualquiera de las realizaciones
preferidas de la invención, y un programa informático de este tipo
está almacenado en un medio legible por ordenador.
El sistema de control, el procedimiento y el
programa informático según la presente invención están destinados a
usarse en cualquier sistema que comprenda una pluralidad de
unidades mecánicas, concretamente robots y/o ejes externos, que
estén programadas para ejecutar al menos una tarea en la que al
menos dos de dichas unidades mecánicas se muevan de manera
síncrona. La presente invención también puede aplicarse a sistemas
que comprendan unidades mecánicas que estén montadas en bases
estáticas, así como a sistemas que comprendan unidades mecánicas que
estén montadas en bases móviles.
Ventajas adicionales así como las
características ventajosas de la invención aparecerán a partir de
la siguiente descripción y de las demás reivindicaciones
dependientes.
La fig. 1 muestra un diagrama esquemático de un
sistema de dos robots en el cual puede aplicarse la presente
invención, y
la fig. 2 muestra un diagrama de bloques de un
sistema de control según una realización preferida de la
invención.
La siguiente descripción y dibujos no pretenden
limitar la presente invención a la realización desvelada. La
realización desvelada simplemente ejemplifica los principios de la
presente invención.
La figura 1 muestra un sistema de dos robots que
comprende dos robots 1, 3 y un eje 2 externo, tal como una estación
de trabajo que transporta y coloca piezas de trabajo montadas en la
misma. El eje 2 externo gira alrededor de un eje a. El robot 1 es
un robot de soldadura montado en una base móvil. Montando un robot
sobre una base móvil se amplía el alcance del brazo de robot y se
incrementa el tamaño del espacio de trabajo del robot. Sin embargo,
los grados de libertad adicionales en la movilidad de la unidad
mecánica no son un problema si se utiliza un sistema de control
según la presente invención para controlar la unidad mecánica
móvil. De hecho, los grados de libertad adicionales se convierten
en una ventaja usándolos para realizar tareas adicionales
especificadas por un operario.
El robot 3 está montado en una base estática y
comprende una herramienta, tal como una pistola de soldadura,
montada en el robot para realizar un trabajo especificado en piezas
de trabajo montadas sobre el eje 2 externo giratorio. Las piezas de
trabajo en el eje 2 externo se mueven durante la soldadura y su
ubicación se expresa en los programas de robot usando el sistema 4
de coordenadas del eje 2 externo.
A medida que gira el eje 2 externo, su sistema 4
de coordenadas gira de manera correspondiente.
El sistema comprende medios de sensor en el eje
a para medir la rotación del eje 2 externo y medios para transmitir
esta información a un medio de almacenamiento de datos central del
sistema de control del sistema de dos robots. Por lo tanto, las
coordenadas proporcionadas en los programas de los robots se
actualizan cuando los planificadores de trayectoria de los robots
requieren tal información mediante referencia al medio de
almacenamiento de datos central. Por lo tanto, los robots 1, 3
pueden moverse a las posiciones programadas y ejecutar de manera
precisa cada tarea programada ya que las herramientas sujetadas por
los robots tendrán la orientación adecuada y se guiarán hacia el
lugar adecuado sobre la pieza de trabajo que va a soldarse.
La figura 2 muestra un sistema 5 de control
instalado en un ordenador. El sistema 5 de control controla un
sistema de tres unidades mecánicas, tal como el sistema mostrado en
la figura 1, que comprende dos robots 1, 3 y un eje 2 externo. El
sistema 5 de control comprende un almacenamiento 21 de programas
para almacenar una pluralidad de programas (6, 7, 8) de unidad
mecánica, comprendiendo cada programa instrucciones que incluyen
instrucciones de movimiento para una de las unidades (1, 2, 3)
mecánicas. El sistema 5 de control comprende además una pluralidad
de ejecutadores de programas (no mostrados) adaptados para ejecutar
en paralelo dichos programas de unidad mecánica y para proporcionar
instrucciones, basadas en dichas instrucciones de movimiento, y una
pluralidad de planificadores (9, 10, 11) de trayectoria adaptados
para recibir dichas instrucciones desde los ejecutadores de
programas y, basándose en las mismas, determinar cómo la unidad
mecánica debe moverse para poder ejecutar las instrucciones de
movimiento. En esta realización, todos los planificadores de
trayectoria están adaptados para recibir instrucciones a partir de
una pluralidad de ejecutadores de programas y, basándose en las
mismas, determinar cómo las unidades mecánicas deben moverse para
sincronizar sus movimientos. Cada uno de los planificadores de
trayectoria está adaptado para realizar una interpolación paralela
de los movimientos de las unidades mecánicas que han de
sincronizarse.
El sistema de control comprende un ejecutor de
programas y un planificador de trayectoria para cada unidad
mecánica controlada por el sistema. Cada ejecutador de programas
está conectado a uno de los planificadores de trayectoria, lo cual
significa que las instrucciones del ejecutador de programas se
envían al planificador de trayectoria conectado. El sistema de
control comprende un medio 22 de conmutación adaptado para, bajo
comando, desconectar un ejecutador de programas de un planificador
de trayectoria y, en cambio, para conectar el ejecutador de
programas a otro planificador de trayectoria. Esto significa que
las instrucciones del ejecutador de programas se redirigen desde el
primer planificador de trayectoria al segundo planificador de
trayectoria. Los movimientos de las unidades mecánicas están
sincronizados cuando las instrucciones de los ejecutadores de
programas están dirigidas al mismo planificador de trayectoria, y
los movimientos de las unidades mecánicas son independientes cuando
las instrucciones de los ejecutadores de programas están dirigidas
a diferentes planificadores de trayectoria.
Además, el sistema de control comprende un medio
16 de almacenamiento para almacenar información el cual indica qué
unidades mecánicas han de sincronizarse y qué planificador de
trayectoria ha de utilizarse para determinar los movimientos
sincronizados. El medio 22 de conmutación está adaptado para
redirigir las instrucciones en base a la información almacenada. El
medio 22 de conmutación está adaptado para recibir comandos de
sincronización desde los ejecutadores de programas y, tras recibir
al menos un comando de sincronización, para redirigir las
instrucciones a otro planificador de trayectoria. El ejecutador de
programas envía el comando de sincronización al detectar una
instrucción de sincronización en el código de programa del programa
de unidad mecánica.
El medio 22 de conmutación está adaptado para,
en base a la información que indica qué unidades han de
sincronizarse, esperar hasta que se hayan recibido los comandos de
sincronización desde todos los ejecutadores de programas que
ejecutan programas de robot para las unidades mecánicas que han de
sincronizarse, y después para redirigir las instrucciones desde los
ejecutadores de programas, los cuales ejecutan programas de robot
para las unidades mecánicas que han de sincronizarse, al mismo
planificador de trayectoria. El medio 22 de conmutación está
adaptado para enviar información relacionada con la finalización
del redireccionamiento a los ejecutadores de programas, los cuales
ejecutan programas de robot para las unidades mecánicas que han de
sincronizarse, y los ejecutadores de programas están adaptados
para, tras recibir la misma, ejecutar la siguiente instrucción de
programa del programa de
robot.
robot.
El sistema 1 de control comprende tres programas
6, 7, 8 de unidad mecánica que contienen instrucciones tales como
"DETENER", "INICIAR" y "ESPERAR" y también
instrucciones de movimiento tales como "MOVER HACIA" para cada
unidad mecánica. El sistema 1 de control también comprende una
pluralidad de planificadores 9, 10, 11 de programa que indican a al
menos una unidad mecánica cómo moverse para poder ejecutar una tarea
programada.
Cada programa 6, 7, 8 de unidad mecánica está
conectado solamente a un planificador 9, 10, 11 de trayectoria en
un momento dado. Las flechas 12, 13, 14 de la figura 2 muestran que
cada programa 6, 7, 8 de unidad mecánica está conectado a un
planificador 9, 10, 11 de trayectoria diferente, de manera que
cuando se ejecuten los programas de unidad mecánica, cada unidad
mecánica se moverá de manera independiente. El sistema 1 de control
comprende unos medios para conmutar las unidades mecánicas desde un
movimiento independiente a un movimiento sincronizado. Si los
programas 6 y 7 de unidad mecánica van a sincronizarse, el sistema
de control desconecta el programa 7 de unidad mecánica del
planificador 10 de trayectoria y conecta el programa 7 al
planificador 9 de trayectoria. Cuando los programas 6 y 7 de unidad
mecánica necesitan estar sincronizados, ambos se conectan al
planificador 9 de trayectoria tal y como se indica mediante las
flechas 12 y 15 de la figura 2.
En el sistema de dos robots mostrado en la
figura 1, el robot 1 de soldadura está programado para ejecutar al
menos una tarea en la que sus movimientos están sincronizados con
los movimientos del eje 2 externo giratorio. Sin embargo, el robot
1 de soldadura puede necesitar moverse de manera independiente con
respecto al eje 2 externo giratorio para tareas de mantenimiento
tales como desbloquear la boquilla de la pistola de soldadura
sujetada por el robot. Por lo tanto se interrumpen los programas de
robot correspondientes y el programa del robot 1 se conecta a un
planificador de trayectoria diferente para permitir que se mueva de
manera independiente con respecto al eje 2 externo giratorio.
Una vez que hayan finalizado las tareas de
mantenimiento, el robot 1 vuelve a la posición anterior, su
programa se conecta de nuevo al mismo planificador de trayectoria
que el del eje 2 externo y se reinician los programas del robot 1 y
del eje 2 externo.
Los planificadores 9, 10, 11 de trayectoria se
comunican con un medio 16 de almacenamiento de datos central que
contiene datos de posición y de estado transmitidos desde cada una
de las tres unidades mecánicas. El intercambio de mensajes, o la
comunicación, entre los planificadores de trayectoria y el medio de
almacenamiento de datos central se indica mediante flechas de dos
puntas en la figura 2. De este modo, los planificadores 9, 10, 11
de trayectoria reciben información actualizada acerca de si, y cómo,
las tres unidades mecánicas se han movido así como acerca del estado
de las unidades mecánicas. Si una unidad mecánica se ha desplazado
y/o ha girado, entonces el planificador de trayectoria calcula la
posición y/u orientación del sistema de coordenadas de esa unidad
mecánica antes de proporcionar instrucciones de movimiento a una
unidad mecánica que trabaje en ese sistema de coordenadas.
Después, las instrucciones de movimiento se
transmiten a módulos 18, 19, 20 de accionamiento asociados con cada
unidad mecánica a través de una interfaz 17 informática principal
de manera que las unidades mecánicas correspondientes pueden
moverse hacia las posiciones programadas y ejecutar una tarea
programada.
Aunque las realizaciones desveladas describen un
sistema de tres unidades mecánicas, el sistema de control según la
presente invención puede utilizarse para controlar cualquier número
de unidades mecánicas a partir de un único controlador. La adición
de una unidad mecánica a un sistema particular requiere solamente
añadir un archivo de configuración al sistema de control
inventivo.
El sistema de control comprende el hardware
necesario para llevar a cabo la invención, tal como una o más
unidades de procesamiento, medios de entrada y salida y medios de
almacenamiento.
Por supuesto, la invención no está limitada de
ninguna manera a las realizaciones de la misma descritas
anteriormente, sino que muchas posibles modificaciones de la misma
se harán evidentes a un experto en la materia sin apartarse de la
idea básica de la invención definida en las reivindicaciones
adjuntas.
\vskip1.000000\baselineskip
En la lista de documentos indicados por el
solicitante se ha recogido exclusivamente para información del
lector, y no es parte constituyente del documento de patente
europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la
EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
- \bullet EP 89309635 A [0006]
- \bullet US 20030220715 A [0002]
\bullet EP 1090722 A [0009]
Claims (14)
1. Un sistema (5) de control para controlar los
movimientos de una pluralidad de unidades (1, 2, 3) mecánicas,
comprendiendo además el sistema de control:
- -
- un medio de programa que comprende una pluralidad de programas (6, 7, 8) de unidad mecánica, comprendiendo cada programa instrucciones que incluyen instrucciones de movimiento para al menos una de dichas unidades mecánicas,
- -
- una pluralidad de planificadores (9, 10, 11) de trayectoria, estando adaptado cada planificador de trayectoria para recibir instrucciones de al menos uno de dichos programas de unidad mecánica y, basándose en las mismas, determinar cómo la unidad mecánica debe moverse para poder ejecutar la instrucción de movimiento,
caracterizado porque al menos uno de
dichos planificadores de trayectoria está adaptado para recibir
instrucciones de al menos dos de dichos programas de unidad
mecánica y, basándose en las mismas, determinar cómo las unidades
mecánicas deben moverse para sincronizar sus movimientos, y
- -
- un medio (22) de conmutación adaptado para conmutar un programa de unidad mecánica desde un planificador de trayectoria a otro, por lo que los movimientos de las unidades mecánicas están sincronizados cuando sus programas de unidad mecánica están conectados al mismo planificador de trayectoria y los movimientos de las unidades mecánicas son independientes cuando sus programas de unidad mecánica están conectados a diferentes planificadores de trayectoria.
2. Un sistema de control según la reivindicación
1, caracterizado porque cada programa de unidad mecánica
está conectado a uno de dichos planificadores de trayectoria, y
dicho medio de conmutación está adaptado para, bajo comando,
desconectar el programa de unidad mecánica del planificador de
trayectoria conectado y conectar el programa de unidad mecánica a
otro planificador de trayectoria.
3. Sistema de control según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque el sistema (5) de control
comprende un medio (16) de almacenamiento de datos central y porque
al menos una unidad (1, 2, 3) mecánica está dispuesta para
transmitir datos relacionados con su posición y/o estado al medio
(16) de almacenamiento de datos central.
4. Sistema de control según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha al menos una unidad (1, 2, 3)
mecánica está dispuesta para transmitir datos de posición y/o de
estado al medio (16) de almacenamiento de datos central cuando está
estático, es decir, cuando ha dejado de moverse.
5. Sistema de control según la reivindicación 3
ó 4, caracterizado porque dicha al menos una unidad (1, 2,
3) mecánica está dispuesta para transmitir datos de posición y/o de
estado al medio (16) de almacenamiento de datos central mientras
está moviéndose hacia una nueva ubicación.
6. Sistema de control según la reivindicación 4
ó 5, caracterizado porque dichos datos de posición
comprenden información relacionada con el desplazamiento y/o con la
rotación del sistema (4) de coordenadas de dicha al menos una
unidad (1, 2, 3) mecánica.
7. Sistema de control según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio
(16) de almacenamiento de datos central está dispuesto para que los
datos almacenados en el mismo sean accesibles por un operario, por
un programa (6, 7, 8) de unidad mecánica o por los medios (9, 10,
11) de planificación de trayectoria.
8. Sistema de control según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio
(16) de almacenamiento de datos central está dispuesto para que los
datos almacenados en el mismo sean accesibles de manera local y/o
remota a través de un red tal como Internet.
9. Un procedimiento para controlar los
movimientos de una pluralidad de unidades (1, 2, 3) mecánicas, que
comprende:
- -
- almacenar una pluralidad de programas (6, 7, 8) de unidad mecánica, comprendiendo cada programa instrucciones que incluyen instrucciones de movimiento para una de dichas unidades mecánicas,
caracterizado porque comprende
además:
- -
- conectar dichos programas de unidad mecánica a una pluralidad de planificadores de trayectoria de manera que al menos dos de los programas de unidad mecánica estén conectados a diferentes planificadores de trayectoria, en el que cada uno de dichos al menos dos planificadores de trayectoria recibe instrucciones del programa de unidad mecánica conectado y, basándose en las mismas, determina cómo la unidad mecánica debe moverse para poder ejecutar las instrucciones de movimiento del programa,
- -
- conmutar al menos uno de los programas de unidad mecánica a otro planificador de trayectoria de manera que más de uno de los programas de unidad mecánica estén conectados al mismo planificador de trayectoria, el cual recibe instrucciones de los programas de unidad mecánica conectados y, basándose en las mismas, determina cómo las unidades mecánicas deben moverse con el fin de sincronizar sus movimientos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
que comprende conectar cada programa de unidad mecánica a uno de
dichos planificadores de trayectoria y, bajo comando, desconectar
al menos uno de los programas de unidad mecánica del planificador
de trayectoria conectado y conectar el programa de unidad mecánica
a otro planificador de trayectoria.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó
10, que comprende almacenar datos de posición y/o de estado de al
menos una de la pluralidad de unidades (1, 2, 3) mecánicas en un
medio (16) de almacenamiento de datos central.
12. Un programa informático que contiene medios
de código de programa informático para hacer que un ordenador o un
procesador ejecute las etapas del procedimiento según cualquiera de
las reivindicaciones 9 a 11.
13. Un medio legible por ordenador, que
presenta un programa grabado en el mismo, donde el programa hace
que un ordenador realice las etapas según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11 cuando dicho programa se ejecuta en un
ordenador.
14. Utilización de un sistema (5) de control
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, de un procedimiento
según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 o de un programa
informático según la reivindicación 12 en un sistema que comprende
una pluralidad de unidades (1, 2, 3) mecánicas, concretamente
robots y/o ejes externos, que están programados para ejecutar al
menos una tarea en la que al menos dos de dichas unidades mecánicas
se mueven sincrónicamente.
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