CN109922949B

CN109922949B - 压力机与机器人的自动同步

Info

Publication number: CN109922949B
Application number: CN201780067088.0A
Authority: CN
Inventors: 利奥·克塞尔曼; 马修·德里奥; 李钧立; 黄浩祥; 彼得·斯旺森; 郑少佳
Original assignee: Fanuc America Corp
Current assignee: Fanuc America Corp
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: DE112017004812T5; JP7265473B2; CN109922949A; JP2019534164A; WO2018058092A1; US20190227532A1; US11112776B2

Abstract

方法与系统包括使压力机与包括拾取机器人和下放机器人的操作机器人同步的方式，其中，压力机包括用于将坯料压制成零件的操作区。在将携带坯料的下放机器人移至操作区的同时，将拾取机器人和零件移出操作区。在下放机器人的至少一部分和/或坯料的至少一部分处于操作区内的同时，拾取机器人的至少一部分和/或零件的至少一部分处于操作区内。拾取机器人与下放机器人进行通信并且拾取机器人的移动与下放机器人的移动同步，以防止拾取机器人或零件与下放机器人或坯料发生碰撞。

Description

压力机与机器人的自动同步

相关申请的交叉引用

本申请要求保护于2016年9月26日提交的美国临时申请号62/399,744的权益。通过引用将该临时申请的全部公开内容结合在此。

技术领域

本技术涉及使压力机与压机操控机器人的运动的同步，以实现最佳性能。

背景技术

该部分提供了与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

为了避免压力机与压机操控机器人之间发生碰撞，在压力机压制或压印零件之后，压力机能够移至顶部位置，也被称为上止点(TDC)。然后，拾取机器人能够进入压力机操作区来提取被压制或压印的零件。在拾取机器人离开压力机操作区之后，下放机器人能够进入压力机操作区而放下将被压制或压印成零件的坯料。在下放机器人离开压力机操作区之后，下放机器人能够向压力机发出信号，使其下降并且开始下一个压制或压印坯料的循环以形成另一零件。

尽管该方法是安全的并且能够防止压力机与压机操控机器人发生碰撞，然而，这些方法可能是低效的，导致低于最佳吞吐量。提高效率的各种方式包括：(1)拾取机器人进入压力机操作区：使用可编程逻辑控制器(PLC)关于是否远离(clear)压机使机器人进入而与拾取机器人进行通信；(2)当拾取机器人带着被压制或压印的零件离开压机时，下放机器人进入压力机操作区：基于远离信号使用PLC管理拾取机器人与下放机器人之间的I/O握手；以及(3)当压机下降时，下放机器人离开压力机操作区：在放下坯料之后，使用下放机器人向PLC发出开始下一压制循环的信号。

然而，这些提高效率的尝试仍存在若干缺点。在上述(1)中，PLC无法控制拾取机器人靠近速度。如果拾取机器人在远离压机使拾取机器人进入压力机操作区之前达到足够高的速度，则拾取机器人将不得不减速并且等待。然而，这种高速移动不利于延长机器人的操作寿命。此外，PLC至机器人控制器的通信中存在固有的PLC延迟；因此，拾取机器人进入压力机操作区的时间不是最佳的。通常需要手动调节机器人进入时间。在上述(2)中，PLC不具有拾取机器人和下放机器人在压力机操作区内的精确运动轨迹和时间。其I/O握手信号的管理不佳。通常需要手动调节与拾取机器人离开时间有关的下放机器人进入时间。在上述(3)中，PLC不具有下放机器人在压力机操作区内的精确运动定时。通常需要手动调节下放机器人的压制开始信号；然而，该时间通常不是最佳的。在所有三种情况下，手动调节是单调乏味并且不稳健的。例如，如果程序设计位置改变，或机器人的程序置换改变，则不能再使用之前调节的信号时间。

相应地，需要结合一个或多个压机操控机器人对一个或多个压力机的同步运动进行持续优化，以改善其性能。

发明内容

本发明技术包括涉及实现压力机与压机操控机器人之间的自动运动同步以获得最佳性能、易于使用、以及性能一致性系统和处理。压机器人运动定时的学习发生在学习循环中，并且当一个或多个坯料被处理成压制零件或压印零件时，可以在一个或多个压力机与一个或多个压机操控机器人的每个循环中进行压力机运动定时的连续学习。一旦收集到所学习的数据，就调整机器人靠近速度并且控制定时，以使得机器人在压力机打开到足以容纳机器人时进入压机。学习的机器人运动规划数据还能够用于使得压机操控机器人与操作同一压机的另一下游机器人同步，使得压机器人在压力机内在机器人装载坯料、卸载被压制或压印的零件、以及装载新的坯料的重复处理上花费最少的时间。压机器人还能够使用所学习的压机与机器人的数据向压机发出开始下一循环的信号，以使得压机器人恰好在压力机下降时离开压机。

在特定实施方式中，提供使用压力机处的编码器向操作压机的下放机器人控制器和拾取机器人控制器提供压机角度或位置信息的系统和方法。能够使用直接连接或无线通信网络进行压机编码器与机器人控制器之间的通信。

在一些实施方式中，提供了使用通信网络来传送机器人运动规划信息以及操控同一压机的至少两个机器人之间的机器人实时运行定时信息和运行状态的系统和方法。

在各个实施方式中，提供这样的系统和方法，即，被配置成连续学习每个压机循环中的压机角度或位置移动以及压机定时，并且在学习模式期间，当每个机器人每次处于压力机操作区内时，学习下放机器人与拾取机器人两者的机器人运动规划信息。机器人运动规划信息可以包括运动分段移动时间和减速时间。

在又一些实施方式中，提供使用所学习的压机定时信息和所学习的压机运动定时进行下列操作的系统和方法，即，(1)调整机器人靠近速度，以使得机器人恰好在压机打开的足够高时到达；(2)控制拾取机器人移出压机、下放机器人进入压机时的时间；和/或(3)控制下放机器人移出压机、下放机器人向压机发出开始下一循环的信号时的时间。基于在学习模式期间确定的机器人路径的输入压机曲线和高度，能够自动确定压机互锁角。这不仅使得设置更容易，而且其还意味着系统能够随着操作人员通过自动重新学习互锁角而调整路径，从而随时保持性能并且保护机器。

从此处提供的描述中，适用性的其他领域将变得显而易见。在该发明内容中，描述与具体示例仅旨在用于示出之目的并且并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

此处描述的附图仅用于示出选择实施方式、而非所有可能的实现方式之目的，并且并不旨在限制本公开的范围。

图1是通过本技术实现的三个同步区域的图示。

图1A是压制循环期间的压力机角度与位置的示例的图示。

图2是通信基础设施的图示。

图3是在压力机周围与内部交互的拾取机器人和下放机器人的机器人路径概况。

图3a是靠近并且离开压机时的下放机器人教导的点布局。

图3b是靠近并且离开压机时的拾取机器人教导的点布局。

图4是系统的学习模式操作的图示，其中，一次只一个机器人处于压力机中。

图5是所收集的压力机的学习数据的图示。

图6是所收集的下放机器人和拾取机器人的学习数据的图示。

图7是使拾取机器人进入压力机的同步操作模式的图示。

图8是要确定下放机器人在不发生碰撞的情况下追逐拾取机器人的学习临界点的图示。

图9是关于下放机器人在不发生碰撞的情况下追逐拾取机器人的同步操作模式的图示。

图10是关于下放机器人向压机发出开始下一循环的信号、以使得下放机器人按时离开压机的同步操作模式的图示。

具体实施方式

下列技术描述在主题的性质、一个或多个发明的制造和使用方面仅是示例性的，并且由于提交要求保护本申请或由其产生的专利的优先权，并不旨在限制在本申请或该其他申请中要求保护的任意特定发明的范围、应用、或使用。关于所公开的方法，所呈现的步骤的顺序在性质方面是示例性的并且由此各个实施方式中的步骤的顺序不同。除非另有明确指示，否则，在描述技术的最宽范围时，该描述中的所有数字量被理解为被词“大约”修饰并且所有几何形状和空间描述符被理解为被词“大致”修饰。应用于数字值时的“大约”指计算或测量允许值略微不精确(接近精确值；近似或合理地接近值；接近)。出于某种原因，如果由“大约”提供的不精确不能另行被本领域技术人员理解为该常见的含义，则此处使用的“大约”指至少由测量或使用该参数的常见方法发生的变形。

通过引用将包括在具体实施方式中引述的专利、专利申请、以及科技文献的所有文献结合在此，除非另有明确指示。如果通过引用结合的文献与具体实施方式之间存在冲突或歧义，则具体实施方式优先。

尽管此处使用开放式结尾的术语“包括”(诸如包括、包含、或具有等非限制性术语的同义词)描述并且要求保护本技术的实施方式，然而，可替代地，可以使用诸如“由…构成”或“基本由…构成”等多个限制性术语描述实施方式。由此，对于引述材料、部件、或处理步骤的任意给定实施方式，本技术还具体包括由该材料、部件、或处理步骤构成、或基本构成的实施方式，不包括额外的材料、部件、或处理(构成)的实施方式，并且不包括由影响实施方式的重要性质的额外材料、部件、或处理(基本构成)的实施方式，即使该额外材料、部件、或处理未在本申请中明确引述。例如，对引用元件A、B、以及C的组成或处理的引述具体设想了由A、B、以及C构成和基本构成、且不包括本领域中引述的元件D的实施方式，即使元件D未被明确描述为排除在外。

本技术提供了按照给定的压线实现与此有关的一个或多个压力机和一个或多个操作机器人之间的运动同步的各种方式，其中，能够存在多个压力机与多个操作机器人，其中，机器人是在压力机之间以及压线的前面和末尾。所包括的是用于使压力机、拾取机器人、以及下放机器人同步的方法和系统，其中，压力机包括用于将坯料压制成零件的操作区。在压制零件之后，打开压力机的操作区。随着压力机的操作区的开度在上止点位置之前达到拾取互锁角时，拾取机器人移至压力机的操作区。使用拾取机器人从压力机的操作区拾取零件。当携带坯料的下放机器人移至操作区时，将拾取机器人与零件移出操作区。在至少下放机器人的一部分或至少坯料的一部分处于操作区内的同时，至少拾取机器人的一部分或至少零件的一部分处于操作区内。拾取机器人与下放机器人同步，其中，拾取机器人的移动与下放机器人的移动同步，以防止拾取机器人或零件与下放机器人或坯料发生碰撞。使用下放机器人将坯料放下至压力机的操作区。并且将下放机器人移出压力机的操作区。

下放机器人还能够与压力机进行通信，在关闭压力机的操作区的期间，下放机器人将不与压力机发生碰撞。相应地，能够关闭压力机的操作区，以将坯料压制成另一零件。将下放机器人移出压力机的操作区还可以包括：随着压力机的操作区的闭合度在下止点位置之前达到下放互锁角时，将下放机器人移出压力机的操作区。

如本文处使用的，还将压力机简称为压机。同样，根据机器人相对于给定压机的当前操作，给定的操作机器人可以是拾取机器人或下放机器人。例如，单个压机与两个操作机器人(例如，下放机器人和拾取机器人)能够表示如下：

R₁→P₁→R₂

其中，相对于压机(P1)，将第一机器人(R₁)视为下放机器人，并且相对于压机(P1)，将第二机器人(R₂)视为拾取机器人。同样，能够将广义系列的机器人(R_N)与压机(P_N)的一部分描述成：

R_N→P_N→R_N+1

其中，相对于(P_N)，将(R_N)视为下放机器人，并且相对于(P_N)，将(R_N+1)视为拾取机器人。例如，多个分段的压机与操作机器人能够串联排列，其中，能够将第一压机(P₁)、第二压机(P₂)、第三压机(P₃)、…、直到第N压机及相关联的操作机器人表示成：

R₁→P₁→R₂→P₂→R₃→P₃→R₄→(…)→P_N→R_N+1

因此，基于零件与给定压机的关系，能够将零件视为坯料或被压印或压制的零件。例如，能够将被输送至给定压机的零件称为用于该特定压机的坯料，但是，坯料先前可能已经经过之前压机的压印或压制操作。同样，当被输送至随后的压机时，能够将被压印或压制的零件称为坯料。因此，应当理解的是，本技术可适用于操作任意给定压机的任意给定机器人以及分别操作一系列压机的一系列机器人之间的关系。相应地，本技术应被理解为应用于下列情景：其中，一系列压机对通过操作机器人拾取/放下的一个或多个零件操作，其中，一系列压机和操作机器人能够被配置成单个处理流，或其中，多个处理流能够会聚或分散，以允许多个零件被一起馈送和/或将零件分成不同的处理操作。此处引用机器人及相关联的控制器还适用于多个机器人、多个控制器、和/或主/从机器人配置。

而且，机器人的控制与同步可以包括多个移动分段。例如，将拾取机器人和零件移出操作区可以包括多个拾取分段移动，并且将携带坯料的下放机器人移至操作区可以包括多个下放分段移动。然后，下放机器人能够使用与拾取分段移动中的一个相关联的参数使拾取机器人的移动与下放机器人的移动同步。同样，拾取机器人能够使用与下放分段移动中的一个相关联的参数使拾取机器人的移动与下放机器人的移动同步。与拾取分段移动中的一个相关联的参数或与下放分段移动中的一个相关联的参数可以包括移动长度、移动时间、加速时间、减速时间、和/或当期位置。还能够使用与机器人分段移动相关联的其他参数。拾取机器人和/或下放机器人能够分别使用与多个拾取分段移动相关联的多个参数，和/或与多个下放分段移动相关联的多个参数使拾取机器人的移动与下放机器人的移动同步。

使用该参数能够便于机器人的同步与安全。在特定实施方式中，例如，能够测量与多个拾取分段移动相关联的多个参数。通过将测量的参数与先前存在的拾取分段参数进行比较，可以确定拾取机器人是否在拾取同步阈内。如果不在，则能够将拾取机器人移至压机的操作区的安全空间。按照类似方式，能够测量与多个下放分段移动相关联的多个参数并且与先前存在的下放分段参数进行比较，以确定下放机器人是否在下放同步阈内。

能够通过各种方式使用拾取同步阈和下放同步阈。当下放机器人在下放同步阈之外时，能将下放机器人移至压机的操作区之外的安全空间。该先前存在的拾取分段参数可以包括来自拾取机器人的编程的记录拾取分段参数，并且先前存在的下放分段参数可以包括来自下放机器人的编程的记录下放分段参数。先前存在的拾取分段参数还可以包括来自拾取机器人的之前操作的记录拾取分段参数，其中，先前存在的下放分段参数也可以包括来自下放机器人的之前操作的记录下放分段参数。按照这种方式，当拾取机器人在拾取同步阈之外时，能够将拾取机器人调整至在先前存在的拾取分段参数内操作，和/或当下放机器人在拾取同步阈之外时，能够将下放机器人调整至在先前存在的拾取分段参数内操作。

能够将拾取分段移动和下放分段移动理解为对相应的机器人整体移动(包括拾取机器人和下放机器人的同步移动)的细分。能够通过特定参数限定各分段，包括移动长度、移动时间、加速时间、减速时间、当前位置、方向变化、方位、和/或旋转。各分段能够涉及机器人整体移动并且还能够涉及关于多轴机器人的特定链路、关节、以及轴的参数。

本技术的方法与系统能够进一步包括：使用下放机器人通信至压机，在压机的操作区的关闭期间，下放机器人将不与压机发生碰撞。按照这种方式，能够关闭压机的操作区，以将坯料压制成另一零件。将下放机器人移出压机的操作区能够进一步包括：在下止点位置之前，当压机的操作区的闭合度达到下放互锁角时，将下放机器人移出压机的操作区。将携带坯料的下放机器人移至操作区可以包括多个下放分段移动，其中，压机能够使用与下放分段移动中的一个相关联的参数使压机的移动与下放机器人的移动同步。这能够防止下放机器人或坯料在压机的操作区的关闭期间与压机发生碰撞，以将坯料压制成另一零件。

应当理解的是，拾取机器人能够被进一步配置成用于下游压机的下游下放机器人，以将零件作为下游坯料输送至下游压机，下游压机将下游坯料压制成下游零件。相应地，下游下放机器人(即，之前操作为拾取机器人)能够与下游拾取机器人进行通信。下游拾取机器人的移动能够与下游下放机器人的移动同步，以防止下游拾取机器人或下游零件与下游下放机器人或下游坯料发生碰撞。这种情况可以通过连续的压制和操作机器人继续进行，包括会聚和分散工作流。

在特定实施方式中，能够通过包括临界点的方式使拾取机器人的移动与下放机器人的移动同步，其中，临界点限定了拾取机器人或零件将与下放机器人或坯料发生碰撞时的条件。因此，基于相对于临界点通信的拾取机器人和下放机器人，在将携带坯料的下放机器人移至操作区的同时，将拾取机器人和零件移出操作区，其中，拾取机器人和下放机器人中的一个机器人等待直到拾取机器人和下放机器人中的另一个远离临界点。如此处指出的，将拾取机器人和零件移出操作区可以包括多个拾取分段移动，其中，多个参数与多个拾取分段移动相关联，其中，同样，将携带坯料的下放机器人移至操作区可以包括多个下放分段移动并且多个参数与多个下放分段移动相关联。相应地，能够调整与多个拾取分段移动相关联的参数和/或与多个下放分段移动相关联的参数，以使得拾取机器人和下放机器人中的一个机器人的等待时间最小化。例如，与多个拾取分段移动相关联的参数和/或与多个下放分段移动相关联的参数可以包括移动长度、移动时间、加速度、和/或减速度。

本技术还包括通过学习压机运动定时和机器人运动规划数据使得压力机与这些机器人同步的方法。能够从压机循环(压机处于上止点(TDC)时开始)时学习压机定时。能够记录压机处于上止点时的压机角度或位置按时间的表格。在各个压机循环中，能够连续更新压机时间表并且检查压机时间是否保持接近最新的记录数据。如果压机定时没有改变成超过阈，则能够使用压机时间表计算压机时间，直至机器人与压机同步期间出现一个或多个临界点。如果压机定时已改变成超过阈，机器人则能够进入安全模式而重新学习。机器人规划数据包括能够通过这种方式学习包括关于机器人的拾取路径和下放路径的各个运动分段的分段移动时间和减速时间的机器人规划数据。基于在学习模式期间确定的机器人路径的输入压机曲线和高度能够自动确定压机互锁角。这不仅使得设置更容易，而且其还指在操作人员通过自动重新学习互锁角调整路径时，系统能够保持性能并且保护机器。

机器人与压机在拾取侧的同步还可以包括：在机器人运动开始至拾取拦截(pickpounce)之前，通过使处于拾取互锁角时的时间减去处于当前压机角度时的时间，使用压机时间表预测至处于拾取互锁角时的压机时间。能够调整机器人移动至拾取拦截的规划运动速度，以使得机器人运动至其拾取压机入口点与处于压机互锁角的压机时间相同。当机器人接近拾取拦截时，能够监测至拾取拦截的时间和压机时间，直至压机达到拾取互锁角，其中，如果预测机器人提前接近压机，则能够防止机器人进入压机。

压机下放侧的机器人与之后追逐的在压机拾取侧的机器人的同步还可以包括通过通信网络交换拾取机器人与下放机器人之间的运动规划数据，其中，一个或两个机器人能够使用规划数据确定追逐临界点。能够确定机器人路径上的潜在临界点，以使得拾取机器人路径不再阻挡下放机器人路径。能够确定拾取机器人路径上的另一潜在临界点，其中，其之后沿着流方向上的所有点比下放机器人路径上的多数下游点更快。能够确定两个潜在临界点的最上游是真正的临界点。具有规划数据的一个或两个机器人能够确定下放机器人与拾取机器人的追逐临界点的分段数和分段插值数并且将其通信至另一机器人。在机器人追逐的同步模式期间，能够调整下放机器人靠近速度，以使得下放机器人至追逐临界点的时间恰好在拾取机器人至追逐临界点的时间之后。当下放机器人靠近下放拦截时，能够查看下放机器人至追逐临界点的时间是否恰好在拾取机器人至追逐临界点的时间之后，否则，阻止下放机器人，直至拾取机器人至追逐临界点的时间变得小于下放机器人至追逐临界点的时间。

机器人与压机在下放侧同步的其他方式包括使用压机时间表确定从上止点至压机下放互锁角的压机时间。倒计下放机器人进入压机之后至下放离开临界点的下放机器人时间。当下放机器人至下放离开临界点的时间小于至下放互锁角的压机时间时，机器人则能够向压机发出下降、以开始下一压机循环的信号。

示例

参考此处附上的若干幅图提供本技术的示例性实施方式。

图1中示出了压机与压机操控机器人之间的运动同步的三个区，包括：

1)拾取机器人与压机同步：拾取机器人在压机上升且恰好达到拾取互锁角时进入压机，拾取互锁角是压机高至足以使得拾取机器人携带其工具进入压机、而不发生碰撞时的角度或位置。

2)机器人与机器人同步：下放机器人追逐拾取机器人，以使得拾取机器人和下放机器人在压机内的总时间最小化，拾取机器人与下放机器人各自分别携带零件或坯料并且拾取机器人与下放机器人之间不发生碰撞。在下放机器人携带坯料、以装载到压机中而在下一个压机循环中进行压印时，拾取机器人恰好拾取被压印或压制的零件并且将要离开压机。

3)下放机器人与压机同步：下放机器人在最早的安全时间向压机发出下降、以进行下一压机循环的信号，以使得当下放机器人刚刚离开压机时压机处于下降互锁角或不发生任何碰撞的位置。

图1A是压机循环期间的压机角度和位置的示例的图示。

图1中示出的一系列运动能够应用于通过拾取机器人和下放机器人操作的单个压机。可替代地，能够存在由多个机器人操作的多个压机。例如，第一机器人(例如，下放机器人)能够将坯料放至第一压机中，然后，第一压机能够将坯料压制或压印成零件，并且然后，第二机器人(例如，拾取机器人)能够从第一压机中移除零件。然后，第二机器人能够将零件放至第二压机中，然后，第二压机能够进一步压制或压印零件，并且然后，第三机器人(例如，拾取机器人)能够从第二压机中移除另一个被压制或压印的零件。然后，通过其他压机和其他机器人能够继续处理。因此，能够看出，在特定压机的上下文中，机器人能够被操作成拾取机器人，并且在连续压机的上下文中，同一机器人能够被操作成下放机器人。

如图2中示出的，能够向各个机器人提供关于上游压机和下游压机的编码器信息，并且还能够提供关于包括上游机器人和/或下游机器人的一个或多个机器人的运动定时和运行状态信息。编码器能够通过以太网编码器连接直接连接至机器人控制器、或通过以太网I/O连接直接连接至访问编码器信号的另一机器人。因此，上游机器人和下游机器人能够通过诸如以太网等通信网络通信运动规划、时间、以及状态信息。

图3示出了拾取机器人和下放机器人各自进入和离开压机时的路径的概况。示出了各个机器人的多个运动分段。图3a示出了下放机器人远离带零件的上游压机、将零件向下放拦截位置转移至下游压机、进入压机到下放接近位置、最终向下移至机器人放下零件供压机进行压印之前的下放机器人路径的细节。在放下零件之后，下放机器人通过相似的路径返回、以离开压机，并且退回至上游压机，以拾取另一压印零件。图3b示出了拾取机器人在放下零件之后远离下游压机、朝向拾取拦截位置退回至上游压机、进入压机、朝向拾取接近位置靠近、向下以至拾取位置来拾取被压印的零件之前、拾取机器人通过相似的路径开始离开压机、并且向下游将零件转移至下游压机时的拾取机器人路径的细节。从图3、图3a、以及图3b的图示中，移至上游的压机至压机转移机器人将用作拾取零件的拾取机器人，并且然后，当移至下游以将零件转移至下游压机时，压机至压机转移机器人将用作下放机器人。

如图4中示出的，本技术包括一种学习和调整压机移动的定时、并且学习和调整包括学习模式时机器人分段移动时间和加速时间的机器人运动规划信息的方法。之后，在同步模式期间，则将使用所学习的信息来调整并且同步压机移动与机器人移动。学习或调整模式的目的是双重的：

1)限制了机器人与压机之间的交互，因此，在任何时候，在共同区内仅有一个是激活的。虽然其性能不是最佳的，但是操作非常安全，没有机会发生碰撞。

2)收集系统在同步模式时运行所必需的机器人运动规划信息。在同步模式，在共同区内，压机、拾取机器人、以及下放机器人能够同时激活，但是，在提供最佳性能的同时交互仍是安全的。

具体地，本技术还涉及一种具有下列步骤的学习模式的方法：(1)收到命令的拾取机器人不进入压机，直至压机过了其拾取互锁角；(2)下放机器人在进入之前进行等待，直到拾取机器人远离压机；以及(3)下放机器人不向压机发出下降的信号，直至其远离压机。本技术包括与具体机器人对应的学习模式。如果机器人不处于学习模式，上游下放机器人则不能使用其拾取定时信息，并且因此，上游下放机器人将处于“下放学习模式”。下游拾取机器人不受其上游机器人的学习模式的影响。因此，除机器人所处的完全安全学习模式之外，还存在“下放学习模式”的方法，即，涉及在进入之前、在下放侧等待、直至拾取机器人远离压机的机器人。如果压机定时信息变得不正确，则存在其他两种安全模式：(1)下放压机-安全模式，其中，下放机器人不向压机发出下降的信号，直至机器人远离压机；和(2)拾取压机-安全模式，其中，命令位置处的机器人不进入拾取侧压机，直至拾取侧压机过了拾取互锁角。

本技术还包括从压机处于上止点(TDC)的时间学习压机时间的方式。图5示出了压机时间表的示例。只有压机开始从TDC移动时，该方法才将该时间记为0。每次其越过预定义的压机角度(例如，0.5度)或位置移动间隔时，该方法则记录自其处于上止点时流逝的总时间。对于每个机器人，该方法采用两个表格，一个用于上游压机并且一个用于下游压机。每次压机循环时，该方法检查当前表格是否仍接近于记录值并且更新表格。在大多数情况下，三个时间几乎是相同的，并且在同步模式期间，使用表格进行压机时间预测。如果新的时间非常不同，则记录表中的其余值不可信，并且该方法基于压机是否处于上游或下游，将机器人置于下放压机-安全模式或拾取压机-安全模式。

本技术还包括调整或学习图6中所示的下放机器人运动和拾取机器人运动规划数据的方式。机器人学习数据包括分段移动时间和减速时间。在运行时，该方法使用所学习的机器人数据确定到多个临界点或位置的时间。这些临界点包括：(1)下放追逐临界点；(2)拾取追逐临界点；(3)下放离开临界点；以及(4)拾取进入临界点。在当前分段插入期间的任意时间，对于每一个将来的分段到具有临界点的分段，通过对当前分段的剩余时间加上分段时间以及减速时间(如需)进行求和来确定至任意临界点的时间。如果临界点在分段中间的某个位置，则分段时间的和仅高至临界点的插入点。

通过学习压机定时和拾取机器人路径数据，本技术自动调整并且同步拾取机器人进入压机时的时间，因此，拾取机器人恰好在压机经过拾取互锁角(允许机器人正常速度进入压机)之后达到压机。这不仅提高了吞吐量，而且还因为使得机器人需要加速至高速至拾取拦截位置的频率最小化、但仅减速至静止并且等到压机打开，所以还延长了机器人寿命。

本技术通过下列步骤实现了拾取侧压机同步(参见图7)：(1)恰好在拾取拦截分段将要开始之前，该方法确定拾取互锁角的压机时间，通过从处于当前压机角度时的压机时间的学习压机表中减去处于拾取互锁角时的压机时间完成此操作；和(2)规划加速进入拾取拦截时的机器人运动分段，以使得其至拾取压机入口点的分段移动时间与至拾取互锁角的时间相同。

在进入压机之前，本技术还检查了压机是否在机器人开始拾取拦截之前达到拾取互锁角。使用压机位置与时间表计算至拾取互锁角的时间。到拾取拦截的时间是其余机器人插入时间。直至机器人至拾取进入临界点的时间大于至处于拾取互锁角时的拾取压制时间，才开始进入拾取压制的运动分段。

图8示出了本技术如何确定机器人追逐临界点或位置。为了实现最佳性能，该方法测量了下放机器人运动的时间，以使得尽可能快地开始下放运动，并且机器人在压机内的时间尽可能的少。图8示出了通过机器人(带有工具和零件)的下游边缘跟踪的下放机器人路径。在拾取零件之后，通过拾取机器人(带有工具和零件)的上游边缘跟踪拾取机器人路径。存在可考虑的两个可能的临界点：点(1)图中的星形表示拾取机器人路径上的可能临界点，一旦拾取机器人到达该点，则不再阻挡下放机器人路径。点(2)另一可能的临界点是拾取机器人路径上的点，即，沿着流方向在其之后的所有点都比下放机器人路径上的更下游点更快。因此，真正的临界点是这两个可能的临界点的最上游。

本技术通过满足下列条件实现了最佳性能：(1)下放机器人尽可能接近处于临界点的拾取机器人；和(2)下放机器人尽可能块地移至临界点。在学习模式期间，拾取机器人记录器包括分段数、以及分段内的插入点数的路径信息。下放机器人也记录包括分段数、以及分段内的插入点数的路径信息。然后，下放机器人从拾取机器人接收路径信息。在具有两个机器人的路径信息之后，下放机器人则确定用于追逐的临界点，包括拾取机器人和下放机器人的分段数和分段内的插入点数。然后，下放机器人将拾取机器人临界点信息转移至拾取机器人。

在图9中，在机器人追逐的同步模式期间，拾取机器人使用在学习模式期间记录的机器人路径信息计算其至临界点的时间并且将该时间通信至下放机器人。在下放机器人开始移至下放拦截位置之前，使用拾取机器人首次至临界点的时间。本技术基于下列计算调整下放机器人靠近下放拦截位置的速度：

下放机器人至下放拦截位置的运动时间＝拾取机器人至临界点的时间-下放机器人从拦截位置至临界点的时间

当下放机器人将要开始移至下放拦截时，如果拾取机器人至临界点的时间不可用，下放机器人则以其编程的速度继续进行下放拦截。当下放机器人靠近下放拦截处时，其检查是否能够进入压机。如果拾取机器人至临界点的时间小于下放机器人至临界点的时间，即，拾取机器人能够比下放机器人更快达到临界点，则下放机器人能够开始进入压机。否则，下放机器人将保持在下放拦截位置，直至拾取机器人至临界点的时间小于下放机器人至临界点的时间。尽管下放机器人追逐拾取机器人，然而，要不断地检查其至临界点的时间。如果在任意时间拾取机器人至临界点的时间开始相交而变得比下放机器人至临界点的时间长，下放机器人将立即被阻止或甚至停止而防止发生潜在的碰撞。为用户提供调整该碰撞防止缓冲距离的调整容差。

在图10中，本技术通过尽早控制向压机发出下降信号的时间而控制下放机器人与压机同步，因此，当下放机器人离开压机时，下放机器人与压机之间不发生碰撞。本技术控制向压机发出下降信号的时间，因此，下放机器人在压机达到下放互锁角时的同一时刻开始远离压机。

在下放侧同步模式期间，一旦下放机器人进入下放压机，本技术开始倒数下放机器人至远离压机时的时间。通过浏览所学习的分段路径数据的列表完成此操作，直至通过按照这种方式增加分段时间和减速时间而达到压机远离点。在该时间期间，压机应处于TDC，并且能够从压机位置与时间表中计算压机至下放互锁角的时间。一旦机器人远离压机的时间变得小于压机至下放互锁角时的时间，下放机器人则向压机发出下降的信号。

提供的示例性实施方式使得本公开完整并且将范围充分传递给本领域技术人员。阐述了诸如具体部件、设备、以及方法的示例等多个具体细节，以提供对本公开的实施方式的全面理解。对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体实施方式，示例性实施方式可以涵盖多种不同的形式，并且具体实施方式也不应被视为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，不对熟知的处理、熟知的设备结构、以及熟知的技术进行详细描述。在本技术的范围内能够做出一些实施方式、材料、组成、以及方法的等同改变、改造、以及变形，且结果大致相似。

Claims

1.一种使压力机、拾取机器人以及下放机器人同步的方法，所述压力机包括用于将坯料压制成零件的操作区，所述方法包括：

在压制所述零件之后，打开所述压力机的所述操作区；

当所述压力机的所述操作区的开度在上止点位置之前达到拾取互锁角时，将所述拾取机器人移至所述压力机的所述操作区中，所述拾取互锁角是所述压力机高至足以使得所述拾取机器人携带工具进入所述压力机、而不发生碰撞时的角度或位置；

使用所述拾取机器人从所述压力机的所述操作区拾取所述零件；

在将携带所述坯料的所述下放机器人移至所述操作区时，将所述拾取机器人与所述零件移出所述操作区，在所述下放机器人的至少一部分或所述坯料的至少一部分处于所述操作区内时，所述拾取机器人的至少一部分或所述零件的至少一部分也处于所述操作区内，其中，所述拾取机器人与所述下放机器人进行通信并且所述拾取机器人的移动与所述下放机器人的移动同步，以防止所述拾取机器人或所述零件与所述下放机器人或所述坯料发生碰撞，所述拾取机器人与所述下放机器人的移动同步包括临界点，所述临界点限定所述拾取机器人或所述零件将与所述下放机器人或所述坯料发生碰撞的条件，并且通过基于所述拾取机器人和所述下放机器人的位置确定第一点、基于所述拾取机器人相对于所述下放机器人在当前路径的剩余部分的速度确定第二点、并选择所述第一点和所述第二点中最上游的点来确定所述临界点，所述第一点是所述拾取机器人的路径上的一个点，所述拾取机器人一旦到达所述第一点则不再阻挡所述下放机器人的路径，所述第二点是所述拾取机器人的路径上的另一点，沿着路径方向在所述第二点之后的所有点都比所述下放机器人的路径上对应的更下游点更快；

使用所述下放机器人将所述坯料放至所述压力机的所述操作区中；

将所述下放机器人移出所述压力机的所述操作区；并且

通过学习压机运动定时和机器人运动规划数据使所述压力机、所述拾取机器人以及所述下放机器人同步。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所述下放机器人与所述压力机进行通信，使得在所述压力机的所述操作区关闭期间，所述下放机器人将不与所述压力机发生碰撞；并且

关闭所述压力机的所述操作区，以将所述坯料压制成另一零件。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述下放机器人移出所述压力机的所述操作区包括：当所述压力机的所述操作区的闭合度在下止点位置之前达到下放互锁角时，将所述下放机器人移出所述压力机的所述操作区。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

将所述拾取机器人和所述零件移出所述操作区包括多个拾取分段移动；并且

将携带所述坯料的所述下放机器人移至所述操作区包括多个下放分段移动。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述下放机器人使用与所述拾取分段移动中的一个相关联的参数以使所述拾取机器人的移动与所述下放机器人的移动同步；或

所述拾取机器人使用与所述下放分段移动中的一个相关联的参数以使所述拾取机器人的移动与所述下放机器人的移动同步。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，与所述拾取分段移动中的一个相关联的参数或与所述下放分段移动中的一个相关联的参数包括从包含下列项的组选择的要素：移动长度、移动时间、加速时间、减速时间、当前位置及其组合。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述下放机器人使用与所述多个拾取分段移动相关联的多个参数以使所述拾取机器人的移动与所述下放机器人的移动同步，并且所述拾取机器人使用与所述多个下放分段移动相关联的多个参数以使所述拾取机器人的移动与所述下放机器人的移动同步。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

与所述多个拾取分段移动相关联的多个参数包括从包含下列项的组选择的要素：移动长度、移动时间、加速时间、减速时间、当前位置及其组合；并且

与所述多个下放分段移动相关联的多个参数包括从包含下列项的组选择的要素：移动长度、移动时间、加速时间、减速时间、当前位置及其组合。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括包含下列项的组中的要素：

测量与所述多个拾取分段移动相关联的多个参数，将所测量的参数与先前存在的拾取分段参数进行比较，以确定所述拾取机器人是否在拾取同步阈内，并且当所述拾取机器人在所述拾取同步阈之外时，所述拾取机器人进入学习模式；

测量与所述多个下放分段移动相关联的多个参数，将所测量的参数与先前存在的下放分段参数进行比较，以确定所述下放机器人是否在下放同步阈内，并且当所述下放机器人在所述下放同步阈之外时，所述下放机器人进入所述学习模式；以及

其组合。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述先前存在的拾取分段参数包括根据所述拾取机器人的编程所记录的拾取分段参数，并且所述先前存在的下放分段参数包括根据所述下放机器人的编程所记录的下放分段参数。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述先前存在的拾取分段参数包括根据所述拾取机器人的之前操作所记录的拾取分段参数，并且所述先前存在的下放分段参数包括根据所述下放机器人的之前操作所记录的下放分段参数。

12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括包含下列项的组中的要素：

测量与所述多个拾取分段移动相关联的多个参数，将所测量的参数与先前存在的拾取分段参数进行比较，以确定所述拾取机器人是否在拾取同步阈内，并且当所述拾取机器人在所述拾取同步阈之外时，将所述拾取机器人调整成在所述先前存在的拾取分段参数内进行操作；

测量与所述多个下放分段移动相关联的多个参数，将所测量的参数与先前存在的下放分段参数进行比较，以确定所述下放机器人是否在下放同步阈内，并且当所述下放机器人在所述下放同步阈之外时，将所述下放机器人调整成在所述先前存在的下放分段参数内进行操作；以及

其组合。

13.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个拾取分段移动包括方向的至少一种变化。

14.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个下放分段移动包括方向的至少一种变化。

15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

关闭所述压力机的所述操作区，以将所述坯料压制成另一零件；

其中：

将所述下放机器人移出所述压力机的所述操作区包括：当所述压力机的所述操作区的闭合度在下止点位置之前达到下放互锁角时，将所述下放机器人移出所述压力机的所述操作区；

将携带所述坯料的所述下放机器人移至所述操作区包括多个下放分段移动；并且

所述压力机使用与所述下放分段移动中的一个相关联的参数以使所述压力机的移动与所述下放机器人的移动同步，从而防止在所述压力机的所述操作关闭期间所述下放机器人或所述坯料与所述压力机发生碰撞，从而将所述坯料压制成所述另一零件。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述拾取机器人被进一步配置成用于下游压力机的下游下放机器人，以将所述零件作为下游坯料输送至所述下游压力机从而将所述下游坯料压制成下游零件，其中，所述下游下放机器人与下游拾取机器人进行通信并且所述下游拾取机器人的移动与所述下游下放机器人的移动同步，以防止所述下游拾取机器人或所述下游零件与所述下游下放机器人或所述下游坯料发生碰撞。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，在将携带所述坯料的所述下放机器人移至所述操作区的同时将所述拾取机器人与所述零件移出所述操作区是取决于所述拾取机器人正与所述下放机器人进行的关于所述临界点的通信，其中，所述拾取机器人与所述下放机器人中的一个进行等待，直到所述拾取机器人与所述下放机器人中的另一个远离所述临界点。

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

将所述拾取机器人和所述零件移出所述操作区包括多个拾取分段移动，并且多个参数与所述多个拾取分段移动相关联；

将携带所述坯料的所述下放机器人移至所述操作区包括多个下放分段移动，并且多个参数与所述多个下放分段移动相关联；并且

调整从包含以下项的组选择的要素，以使得所述拾取机器人和所述下放机器人中的一个的等待时间最小化：与所述多个拾取分段移动相关联的参数、与所述多个下放分段移动相关联的参数及其组合。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，与所述多个拾取分段移动相关联的参数和与所述多个下放分段移动相关联的参数包括从包含下列项的组选择的要素：移动长度、移动时间、加速度、减速度、以及其组合。