平衡機(jī)器人手臂重量的設(shè)備和方法本發(fā)明包括一個擁有液壓彈簧,特別是氣壓彈簧的補(bǔ)償機(jī)器人機(jī)械手臂重量的裝置和一個控制機(jī)器人運(yùn)動的控制裝置，還有一種補(bǔ)償機(jī)器人手臂重量的方法。在這種方法中機(jī)器人手臂的重量補(bǔ)償是由液壓彈簧，特別是氣壓彈簧來實(shí)現(xiàn)的，同時這種方法也實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人運(yùn)動的控制。補(bǔ)償靜載荷的機(jī)器人一般配備一個體重補(bǔ)償器，例如機(jī)器手臂的可移動平衡臺。為了達(dá)到調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)哪康模梢杂眠\(yùn)動方程式對由機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動器所決定的控制系統(tǒng)的動靜態(tài)特性進(jìn)行調(diào)整。運(yùn)動方程式可由已知條件得出，根據(jù)已知的平衡條件可以按其坐標(biāo)軸列出機(jī)器人手臂位置的函數(shù)。如果該方程組是解決根據(jù)驅(qū)動的時刻,詳細(xì)的理想模式的速度和驅(qū)動機(jī)器人運(yùn)動為現(xiàn)在的時刻。如果根據(jù)對驅(qū)動時間的要求可以列出方程組，則機(jī)器人運(yùn)動的理想速度和驅(qū)動時間就可以由這個方程組得出。用這種方法所得到的理想值通?？梢杂糜陬A(yù)先控制的目的。而在理想情況下，如果對機(jī)器人的真實(shí)運(yùn)動有精確的數(shù)學(xué)建模，則控制偏差是不會出現(xiàn)的，在實(shí)踐中，為了補(bǔ)償模型的誤差，必須要有一個控制器。這就需要在機(jī)器人上安裝一個伺服控制器，例如PLD控制器，這樣控制器就可以通過調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。這樣的機(jī)器人手臂可以在任何時候以最大速度或最大加速度運(yùn)動,而不超過允許的范圍。眾所周知的氣體彈簧，比如用于固定機(jī)器人手臂的彈簧，處于偏斜狀態(tài)，當(dāng)它受到壓縮或拉伸時，便依靠機(jī)器人把壓力轉(zhuǎn)化為所說的偏移力。然而，當(dāng)用這種氣體彈簧時的一個固有缺陷是這樣一種事實(shí)，即：氣體彈簧的偏斜力和它受力之間的關(guān)系只有在氣體達(dá)到理想氣壓平衡時才成比例。因?yàn)樵谔囟ǖ母邭鈮合?，氣體不再是理想的方式工作，加壓升溫，減壓降溫，氣體彈簧產(chǎn)生的力要考慮波動范圍。一方面，壓力改變導(dǎo)致了負(fù)載補(bǔ)償波動，另一方面，不恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用了驅(qū)動能源，因?yàn)榘踩脑?，必須限制機(jī)器人的功率。另外，由于檢測不到因氣體彈簧泄漏而產(chǎn)生的氣壓下跌，會導(dǎo)致機(jī)器人過載而損。同時根據(jù)上述缺點(diǎn),這種發(fā)明要解決的問題是提出一種方法和裝置來補(bǔ)償上述類型機(jī)器人的機(jī)器手臂的重量。在一個上述類型裝置中,這個發(fā)明解決了這個問題，它是通過壓力傳感器測量流體彈簧的液壓來實(shí)現(xiàn)的。為解決這個問題,，根據(jù)導(dǎo)言，在機(jī)器人手臂重量補(bǔ)償方法中,液體彈簧的液體壓力就可以被測量。通過測量封閉在氣體彈簧的氣體的壓力，可以得到機(jī)器人的瞬時運(yùn)動狀況。壓力傳感器的高可靠性和高精確度使得機(jī)器人可以達(dá)到它的承載極限，因此也就使機(jī)器人以最高效率工作。壓力傳感器的高可靠性和高精確度也可以通過壓力下降檢測流體彈簧的泄漏。在理想的情況下，為了在壓力達(dá)到壓力極限時產(chǎn)生信號，壓力傳感器根據(jù)發(fā)明要求必須連接一個或幾個感應(yīng)器。為了使機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)在過載或載荷十分低的情況時能自動的停止，感應(yīng)器以最優(yōu)的方式連接到過載保護(hù)裝置。這樣，在壓力非常高的情況下（比如機(jī)器臂達(dá)到極限位置）或在壓力非常低的情況下（比如氣體彈簧有泄漏），機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)就會自動的停止。因此可以可靠地避免機(jī)器人受損和過載。在另一個理想的情況下，機(jī)器人補(bǔ)償裝置的體重有監(jiān)測裝置，它是通過流體壓力傳感器用于監(jiān)視測量液壓彈簧的壓力。同時為了預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，它也需要被精確的制造，以便能檢測到液體的壓力隨時間的變化。在特定的情況下,用于監(jiān)視測量液壓彈簧的壓力和其隨時間變化的監(jiān)測裝置是機(jī)器人手臂位置控制的一種功能。這樣一種監(jiān)測每個機(jī)器人手臂中液體壓力的監(jiān)測裝置，可以通過調(diào)整和優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)來調(diào)整手臂的運(yùn)動。另外，沿面的壓力變化及壓力分布的異常也可以測量出來，然后就可以獲取一些信息，例如機(jī)器人需要維修的信息。這樣液體壓力可以被精確的測量，并在壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的液壓極限和機(jī)器人驅(qū)動斷開的高低壓極限時，起到防止過載和毀壞的作用。在理想的情況下，測量得來的液壓彈簧的壓力特別是壓力分布是被監(jiān)測的，并作為是機(jī)器人手臂位置的一種功能。在機(jī)器人控制裝置中,它的靜態(tài)和動態(tài)行為被數(shù)學(xué)模擬在一個方程組，這使得有可能從開車(發(fā)動電機(jī))的時刻開始計算的每個驅(qū)動部分的驅(qū)動時間，并使得所有的影響(重力、摩擦、慣性、離心力,支持力量,等等)考慮到內(nèi)，這也使得有可能從電機(jī)在完成實(shí)際運(yùn)動時所需的軸位置、速度和加速度實(shí)際情況(預(yù)定的時刻和給定的,最大限度地利用現(xiàn)有的馬達(dá)和齒輪的時刻來確定最大允許的加速度的軸。)（質(zhì)量包括承諾書的重量,慣性機(jī)器人的機(jī)械部件的質(zhì)量和慣性負(fù)載的有用工具、安裝(負(fù)荷)、電機(jī)、齒輪、摩擦、重力、科氏、離心和支持的時刻,以及車軸位置。利用前項(xiàng)輸入值，該模型可以計算實(shí)際所需要的驅(qū)動時間，然后對驅(qū)動規(guī)律進(jìn)行控制。該方法簡化并因此提高了機(jī)器人的駕駛調(diào)控靜態(tài)和動態(tài)精度。在理想的情況下,在計算的時間里，驅(qū)動調(diào)整器沒有工作。在實(shí)踐中，由于模型的不完整和沒有預(yù)設(shè)值，驅(qū)動調(diào)整器也必須補(bǔ)償錯誤值。除了這個預(yù)定時刻，模型同時還提供動態(tài)路徑規(guī)劃/旅行剖面生成模塊的信息,以確保加速/減速斜道,總以這樣一種方式傳播最裝載軸與允許最大速度值。這允許在沒有超過極限的時候到達(dá)最大的傳動動力。至此，在原則上，重量補(bǔ)償器的支撐力已經(jīng)被考慮，在這一過程中，通過計算液壓缸內(nèi)的壓力可以得出重量補(bǔ)償器的位置。這個計算具有預(yù)置的常量,從而不考慮在實(shí)際操作的偏差。由于絕熱過程，漏、溫度和/或時間壓力分布引起了這些偏差。這些偏差導(dǎo)致了控制系統(tǒng)工作量的增加和故障或錯誤狀態(tài)(錯誤的壓力設(shè)定值,不正確的參數(shù)模型,強(qiáng)烈頭的壓力損失、損害、故障等)的不可測性,除非在十分明顯的時候，才能測得。為了避免這些缺點(diǎn),在這項(xiàng)發(fā)明中，為了調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動時液壓彈簧壓力的參數(shù)，壓力傳感器應(yīng)連接到機(jī)器人控制裝置,所以在這項(xiàng)發(fā)明中，這種機(jī)器人的預(yù)設(shè)運(yùn)動參數(shù)得到改進(jìn)，因此實(shí)際的控制系統(tǒng)的工作量減少。機(jī)器人手臂運(yùn)動控制的參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測的液體壓力，因此手臂移動的數(shù)據(jù)可以被自動調(diào)整。根據(jù)這項(xiàng)發(fā)明，通過這些測量，可是從忽略壓力計算不精確值得角度來減少控制系統(tǒng)的工作量。而且也不需要為了保證安全的正面或負(fù)面的補(bǔ)充措施，所以運(yùn)動動力的到改進(jìn)，機(jī)器人的承載能力也得到提高。而且通過對計算數(shù)據(jù)和測量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可以檢查出異常情況。也有可能在選定的記錄壓力值的情況下,在一個日志文件進(jìn)行診斷和維修的目的在機(jī)器人控制中，作為一種新穎地，能自動適應(yīng)的測量方法，它不需要復(fù)雜壓力調(diào)節(jié)裝置。壓力彈簧可以被制造成完全被動的，無規(guī)律的形式。DeviceandmethodforbalancingtheweightonarobotarmTheinventionrelatestoadeviceforcompensatingtheweightofarobotarmofarobot,havingafluidspringparticularlyagasspring,andwithacontroldeviceforcontrollingthemovementsoftherobot,aswellastoamethodforcompensatingtheweightoftherobotarm,inwhichtheweightcompensationoftherobotarmisbroughtaboutbyafluidspring,particularlyagasspringandthemovementsoftherobotarecontrolled.Forcompensatingstaticloadsarobotisgenerallyprovidedwithaweightcompensationdevice,whichcane.g.beconstructedasamovablecounterweighttotherobotarm.Foradjustingsuchadeviceforweightcompensationpurposes,itise.g.knowntomodelthedynamicandstaticbehaviourofthecontrolledsystemfixedbytherobotmechanicsandrobotdrivemathematicallybymeansofthemotionequationsforthecompleterobot.Inthemotionequationsobtainedtheequilibriumconditionscanbesetasafunctionofthepositionoftherobotarmforeachcoordinateaxis.Ifthisequationsystemisresolvedaccordingtothedrivemoments,thedetaileddesiredpatternofspeedanddrivemomentsforpresentrobotaremovementsareobtained.Thedesiredvalueobtainedinthiswaycangenerallybeusedforprecontrolpurposes.Whereasintheidealcase,withexactmathematicalmodellingoftherealmovementconditionsoftherobot,nocontroldeviationoccurs,inpracticeacontrollerisunavoidableinordertocompensatetheerrorsofthemodel.Forthispurposeitise.g.necessarytosubjectthecontroller,e.g.constructedasaPIDcontroller,usingafinalcontrolelementtotheactualmovementconditionsoftherobot,sothatthecontrollerisabletoreadjustthedifferences.Inthiswaytherobotarmcanbeoperatedatanytimewithmaximumpossiblespeedormaximumpossibleacceleration,withoutexceedingthepermittedlimits.Forexamplegasspringsareknown,whicharee.g.asfixedtoarobotarm,thatinthecaseofadeflectionthereoftheyundergocompressionorstretchingandconsequentlyconvertthepressuredependentonrobotaredeflectionintoaforcedependentonsaiddeflection.However,aparticulardisadvantagewhenusingsuchgasspringsisthefactthattherelationshipbetweenthedeflectionandforceortensionofagasspringisonlyproportionalforaslongasthebehaviorofthegascanbeapproachedtotheidealgasequation.Sinceinparticularathighergaspressures,thegasnolongerbehavesinanidealmannerandheatsoncompressionandcoolsondepression,theforceproducedbymeansofgasspringshasaconsiderablefluctuationrange,whichontheonehandleadstoafluctuatingloadcompensationasaresultofpressurecha