DE102015220066A1 - Haptic referencing of a manipulator - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Robotersystems, und insbesondere zum Ausrichten eines Robotersystems bezogen auf einen Referenzkörper. Das Robotersystem umfasst dabei einen Manipulator und eine den Manipulator stützende mobile Plattform. Dabei wird eine Referenzposition der Plattform bezogen auf den Referenzkörper und eine Referenzkonfiguration des Manipulators bereitgestellt. Ferner wird der Manipulator an den Referenzkörper gekoppelt und das Robotersystem im gekoppelten Zustand derart angesteuert, dass die Referenzkonfiguration des Manipulators eingenommen wird.The present invention relates to a method for controlling a robot system, and in particular for aligning a robot system with respect to a reference body. The robot system comprises a manipulator and a manipulator supporting the mobile platform. In this case, a reference position of the platform relative to the reference body and a reference configuration of the manipulator is provided. Furthermore, the manipulator is coupled to the reference body and the robot system is controlled in the coupled state such that the reference configuration of the manipulator is taken.
Description
1. Technischer Bereich1. Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Robotersystems, und insbesondere zum Ausrichten eines Robotersystems an einen Referenzkörper. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Robotersystem.The present invention relates to a method for controlling a robot system, and in particular for aligning a robot system to a reference body. Furthermore, the invention relates to a corresponding robot system.
2. Technischer Hintergrund2. Technical background
Roboter sind frei programmierbare, programmgesteuerte Handhabungseinrichtungen, welche zu verschiedenen Tätigkeiten in Montage- oder Fertigungsprozessen eingesetzt werden können. Die eigentliche Mechanik eines Roboters kann als Manipulator bezeichnet werden. Ein Manipulator kann verschiedene Glieder und Achsen umfassen, deren Bewegung durch Ansteuern entsprechender Motoren und insbesondere Servomotoren gesteuert werden kann. Robots are freely programmable, program-controlled handling devices that can be used for various activities in assembly or manufacturing processes. The actual mechanics of a robot can be called a manipulator. A manipulator may include various members and axes whose movement may be controlled by driving respective motors, and in particular servomotors.
Manipulatoren können auf mobilen Plattformen bereitgestellt sein, welche die Manipulatoren beispielsweise durch eine Werkshalle bewegen können. Die Plattformen können aktiv oder passiv sein, also über einen eigenständigen Antrieb und eine eigenständige Steuerung verfügen oder nicht. Manipulators may be provided on mobile platforms which may, for example, move the manipulators through a factory floor. The platforms can be active or passive, that is, have a standalone drive and independent control or not.
In einem automatischen Programmablauf kann ein solcher mobiler Manipulator an ein Werkstück bewegt werden, um dieses anschließend zu bearbeiten. Bei der Positionierung des mobilen Manipulators kann Odometrie oder Lasernavigation verwendet werden. Jedoch ist aufgrund von Ungenauigkeiten der Hard- und Software, die bei einer solchen Positionierung beteiligt ist, ein genaues Referenzieren an der Arbeitsstation notwendig. Dabei kann es ein bevorzugtes Ziel einer solchen Referenzierung sein, einen Manipulator derart an eine Arbeitsstation auszurichten, dass eine definierte Transformation zwischen einem Koordinatensystem der Arbeitsstation und einem Koordinatensystem des mobilen Manipulators gegeben ist. Einer entsprechenden Steuerung ist somit genau bekannt, wo sich der mobile Manipulator bezüglich der Arbeitsstation und dem zu bearbeitenden Bauteil befindet. Anschließend kann ein automatischer Bearbeitungsschritt eines Roboterprogramms ohne Einschränkungen ausgeführt werden.In an automatic program sequence, such a mobile manipulator can be moved to a workpiece in order to subsequently process it. When positioning the mobile manipulator, odometry or laser navigation can be used. However, due to inaccuracies of the hardware and software involved in such positioning, accurate homing to the workstation is necessary. It may be a preferred goal of such referencing, to align a manipulator to a workstation such that a defined transformation between a coordinate system of the workstation and a coordinate system of the mobile manipulator is given. An appropriate control is thus known exactly where the mobile manipulator is with respect to the workstation and the component to be processed. Subsequently, an automatic processing step of a robot program can be executed without restrictions.
Aus betriebsinternen Verfahren ist bekannt, sensorgestützt einen Positionierungsfehler zu identifizieren. Hierzu können optische Erfassungssysteme in Verbindung mit Algorithmen zur Objekt- oder Umgebungserkennung verwendet werden. It is known from in-house methods to identify a positioning error sensor-supported. For this purpose, optical detection systems can be used in conjunction with algorithms for object or environment detection.
Die Patentschrift
Das Dokument
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum effizienten Referenzieren eines Robotersystems an z.B. eine Arbeitsstation zu ermöglichen, sodass die während eines Programmierprozesses gespeicherten Bahn- bzw. Bearbeitungspunkte erfolgreich ab- bzw. angefahren werden können. Es soll insbesondere ein Verfahren bereitgestellt werden, welches einen uneingeschränkten automatischen und präzisen Applikationsablauf eines mobilen Manipulators ermöglicht. Auf kostenintensive externe Sensorik zum Ausrichten soll hierbei vorzugsweise verzichtet werden können. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently referencing a robotic system to e.g. to enable a workstation so that the track or processing points stored during a programming process can be successfully completed. In particular, a method is to be provided which enables an unrestricted automatic and precise application sequence of a mobile manipulator. Cost-intensive external sensors for aligning should preferably be dispensed with here.
Diese und weitere Aufgaben, welche aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, werden durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Robotersystem gemäß Anspruch 11 gelöst. These and other objects, which will become apparent from the following description, are achieved by a method according to
3. Inhalt der Erfindung3. Content of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Robotersystems. Insbesondere kann mittels dieses Verfahrens das Robotersystem zu einer Arbeitsstation ausgerichtet werden, an welcher ein Arbeitsschritt mittels des Robotersystems durchgeführt werden soll. Dabei kann sich das Robotersystem zu der Arbeitsstation referenzieren. Insbesondere vorzugsweise kann sich das Robotersystem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer solchen Arbeitsstation ausrichten und anschließend ein Bauteil basierend auf der Ausrichtung handhaben. Die Arbeitsstation kann dabei das Bauteil umfassen.The present invention relates to a method for controlling a robot system. In particular, by means of this method, the robot system can be aligned to a workstation at which a work step is to be performed by means of the robot system. The robot system can refer to the workstation. Particularly preferably, the robot system can align itself by means of the method according to the invention to such a workstation and subsequently handle a component based on the orientation. The workstation can include the component.
Das Robotersystem umfasst einen Manipulator als auch eine mobile Plattform, welche den Manipulator stützt. Vorzugsweise ist der Manipulator ein mehrachsiger Gelenkarmroboter. Die mobile Plattform kann Teil des Manipulators sein, beispielsweise ein beweglicher Manipulatorfuß. Alternativ kann die mobile Plattform auch als separates Transportsystem bereitgestellt sein, welches ein autonomes Bewegen des Manipulators ermöglichen kann. Insbesondere kann die mobile Plattform eine omnidirektional bewegliche Plattform sein. Die Plattform kann passiv bewegbar sein, und kann beispielsweise durch einen Bediener geschoben werden. Die Plattform kann auch über einen eigenen Antrieb und eine entsprechende Steuerung verfügen. Vorzugsweise ist die mobile Plattform mit dem Manipulator verbunden.The robotic system includes a manipulator as well as a mobile platform supporting the manipulator. Preferably, the manipulator is a multi-axis articulated arm robot. The mobile platform may be part of the manipulator, for example a movable manipulator foot. Alternatively, the mobile platform can also be provided as a separate transport system, which can enable an autonomous movement of the manipulator. In particular, the mobile platform may be an omnidirectionally mobile platform. The platform may be passively movable, and may be pushed by an operator, for example. The platform can Also have its own drive and a corresponding control. Preferably, the mobile platform is connected to the manipulator.
Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Referenzkörpers. Dieser Referenzkörper kann beispielsweise an einer Arbeitsstation oder einem Bauteil angeordnet sein, und ist vorzugweise ortsfest fixiert und getrennt von dem Manipulator und der mobilen Plattform bereitgestellt. The method includes providing a reference body. This reference body can be arranged for example on a workstation or a component, and is preferably fixed in place and provided separately from the manipulator and the mobile platform.
Das Verfahren umfasst weiter ein Bereitstellen einer Referenzposition der Plattform und einer Referenzkonfiguration des Manipulators. Die Referenzposition der Plattform kann sich auf den Referenzkörper beziehen und kann ferner einer bestimmten Transformation zwischen dem Referenzkörper und der Plattform entsprechen. Die Referenzposition und die Referenzkonfiguration können beispielsweise während einer vorherigen Applikationsprogrammierung erfasst worden sein. Die Referenzposition der Plattform kann bspw. eine zweidimensionale Position und eine Orientierung der Plattform umfassen. Die Referenzkonfiguration des Manipulators kann bspw. eine Achskonfiguration des Manipulators oder eine Pose des Manipulators umfassen. The method further comprises providing a reference position of the platform and a reference configuration of the manipulator. The reference position of the platform may refer to the reference body and may further correspond to a particular transformation between the reference body and the platform. The reference position and the reference configuration may, for example, have been detected during a previous application programming. The reference position of the platform may, for example, comprise a two-dimensional position and an orientation of the platform. The reference configuration of the manipulator may include, for example, an axis configuration of the manipulator or a pose of the manipulator.
Das Verfahren umfasst weiter ein Annähern der Plattform an die bereitgestellte Referenzposition der Plattform. Hierzu kann die mobile Plattform aktiv angesteuert werden, oder passiv durch einen Bediener bewegt werden. Das Annähern der Plattform kann auch durch Bewegen des Robotersystems an den Referenzkörper erfolgen. Beispielsweise kann die Plattform hierbei bewegt werden, um die Referenzposition der Plattform zu erreichen. Die Referenzposition muss dabei nicht erreicht werden, insbesondere nicht exakt erreicht werden. Beispielsweise ist ein solches Erreichen aufgrund von Positionierungsfehlern oder auch manuellen Ungenauigkeiten häufig nicht möglich. The method further includes approximating the platform to the provided reference position of the platform. For this purpose, the mobile platform can be actively controlled, or passively moved by an operator. The approach of the platform can also be done by moving the robot system to the reference body. For example, the platform can be moved here in order to reach the reference position of the platform. The reference position does not have to be reached, in particular can not be reached exactly. For example, such an achievement is often not possible due to positioning errors or even manual inaccuracies.
Das Verfahren umfasst weiter ein Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper. Durch das Koppeln wird ein gekoppelter Zustand des Robotersystems erreicht, indem z.B. ein Endeffektor des Manipulators den Referenzkörper ergreift. Hierbei kann eine direkte Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper hergestellt werden. Somit ist auch die mobile Plattform über den Manipulator mit dem Referenzkörper verbunden. Vorzugsweise ist das Koppeln ein lösbares Koppeln, sodass ein gekoppelter Zustand nach einer erfolgreichen Referenzierung aufgehoben werden kann.The method further comprises coupling the manipulator to the reference body. By coupling, a coupled state of the robot system is achieved by e.g. an end effector of the manipulator grips the reference body. In this case, a direct connection between the manipulator and the reference body can be produced. Thus, the mobile platform is connected via the manipulator with the reference body. Preferably, the coupling is a releasable coupling, so that a coupled state can be canceled after a successful referencing.
Weiter umfasst das Verfahren ein Ansteuern des Robotersystems im gekoppelten Zustand, sodass die Referenzkonfiguration des Manipulators eingenommen wird. Hierzu können der Manipulator und/oder die mobile Plattform angesteuert werden und entsprechend bewegt werden. Der Referenzkörper wird hierbei vorzugsweise nicht bewegt, um einer verfälschten Referenzierung entgegenzuwirken. Aufgrund der bestehenden Kopplung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper kann sich der Manipulator nicht vollständig frei bewegen, sondern ist aufgrund der Kopplung in seiner Bewegung eingeschränkt. Furthermore, the method comprises a control of the robot system in the coupled state, so that the reference configuration of the manipulator is taken. For this purpose, the manipulator and / or the mobile platform can be controlled and moved accordingly. The reference body is preferably not moved in this case to counteract a falsified referencing. Due to the existing coupling between the manipulator and the reference body, the manipulator can not move completely free, but is limited due to the coupling in its movement.
Im Anschluss an das Ansteuern hat der Manipulator die Referenzkonfiguration eingenommen. Da der Manipulator mit dem Referenzkörper gekoppelt ist, sind somit die Position und vorzugsweise auch die Orientierung des Manipulators genau definiert, zumindest hinsichtlich des Referenzkörpers. Somit ist, da Manipulator und Plattform miteinander verbunden sind, vorzugsweise auch die Position der mobilen Plattform hinsichtlich des Referenzkörpers genau definiert. Das Robotersystem ist somit bezüglich des Referenzkörpers referenziert. Mittels des Manipulators kann nun eine Applikation ausgeführt werden, und zwar mit einer hohen Genauigkeit aufgrund der präzisen Referenzierung des Robotersystems. Externe Sensoren zur Referenzierung sind dabei nicht notwendig. Insbesondere können die oben beschriebenen Schritte automatisch ausgeführt werden, beispielsweise vor oder während eines automatischen Durchführens einer Applikation. Somit kann sich das Robotersystem selbstständig zu einem Bauteil referenzieren, indem es sich an den Referenzkörper koppelt und die Referenzkonfiguration ansteuert.Following the activation, the manipulator has assumed the reference configuration. Since the manipulator is coupled to the reference body, thus the position and preferably also the orientation of the manipulator are precisely defined, at least with regard to the reference body. Thus, since the manipulator and platform are connected to each other, preferably also the position of the mobile platform with respect to the reference body is precisely defined. The robot system is thus referenced with respect to the reference body. By means of the manipulator, an application can now be performed, with a high accuracy due to the precise referencing of the robot system. External sensors for referencing are not necessary. In particular, the steps described above can be carried out automatically, for example before or during an automatic execution of an application. Thus, the robot system can autonomously refer to a component by coupling to the reference body and the reference configuration controls.
Vorzugsweise erfolgt das Ansteuern des Robotersystems im gekoppelten Zustand ferner derart, dass die Referenzposition der mobilen Plattform eingenommen wird. Wenn beispielsweise ein Endeffektor des Manipulators an den Referenzkörper gekoppelt ist, und ein Fuß des Manipulators mit der mobilen Plattform verbunden ist, kann in Folge des Ansteuerns des Robotersystems, sodass der Manipulator die Referenzkonfiguration einnimmt, die mit dem Manipulator verbundene Plattform die Referenzposition einnehmen. Hierzu kann die mobile Plattform als passives Element durch den Manipulator bewegt werden, also in die Referenzposition gedrängt werden. Als aktives Element kann die mobile Plattform entsprechend angesteuert werden, um einer Führung des Manipulators zu folgen. Hierzu kann eine Steuerung des Manipulators mit einer entsprechenden Steuerung des Manipulators verbunden sein. Ferner kann die mobile Plattform Sensoren aufweisen, welche Kräfte erfassen, die von dem Manipulator auf die Plattform infolge des Ansteuerns ausgeübt werden. Entsprechend dieser Daten kann die mobile Plattform ihre Antriebe ansteuern, um der Führungskraft des Manipulators zu folgen. Preferably, the driving of the robot system in the coupled state further takes place such that the reference position of the mobile platform is taken. For example, when an end effector of the manipulator is coupled to the reference body, and a foot of the manipulator is connected to the mobile platform, the platform associated with the manipulator may assume the reference position as a result of driving the robotic system so that the manipulator assumes the reference configuration. For this purpose, the mobile platform can be moved as a passive element through the manipulator, so be pushed into the reference position. As an active element, the mobile platform can be controlled accordingly to follow a guidance of the manipulator. For this purpose, a controller of the manipulator may be connected to a corresponding controller of the manipulator. Further, the mobile platform may include sensors that detect forces exerted by the manipulator on the platform as a result of the driving. According to this data, the mobile platform can drive its drives to follow the manager of the manipulator.
In der Referenzposition sind die Position und vorzugsweise auch die Orientierung der mobilen Plattform hinsichtlich des Referenzkörpers oder hinsichtlich des Bauteils präzise definiert. Das Koordinatensystem des Manipulators, welches selber hinsichtlich der mobilen Plattform definiert sein kann, ist somit präzise der Referenzposition der mobilen Plattform zugeordnet. Mittels entsprechender Transformation kann der Manipulator daher präzise ein Bauteil bearbeiten, dessen Position hinsichtlich des Referenzkörpers hinterlegt ist. In the reference position are the position and preferably also the orientation of the mobile platform with respect to the reference body or precisely defined with regard to the component. The coordinate system of the manipulator, which itself may be defined with regard to the mobile platform, is thus assigned precisely to the reference position of the mobile platform. By means of appropriate transformation, the manipulator can therefore precisely edit a component whose position is stored with respect to the reference body.
Vorzugsweise liegt im gekoppelten Zustand eine Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Insbesondere vorzugsweise liegt hierbei eine mechanische oder magnetische Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Basierend auf dieser Verbindung kann sich das Robotersystem ausrichten, wenn es entsprechend angesteuert wird, während der Manipulator weiterhin mit dem Referenzkörper verbunden ist und somit einen festen Bezugspunkt hat, um welchen die Bewegung infolge des Ansteuerns erfolgt. Beim Koppeln kann beispielsweise eine magnetische Koppelvorrichtung des Manipulators effizient mittels magnetischer Zugkräfte an einen eisenhaltigen Referenzkörper bewegt werden.Preferably, in the coupled state, there is a connection between the manipulator and the reference body. In particular, preferably there is a mechanical or magnetic connection between the manipulator and the reference body. Based on this connection, the robot system can align itself if it is driven accordingly, while the manipulator is still connected to the reference body and thus has a fixed reference point, by which the movement takes place as a result of the driving. When coupling, for example, a magnetic coupling device of the manipulator can be moved efficiently by means of magnetic tensile forces to a ferrous reference body.
Vorzugsweise wird in Folge des Annäherns der Plattform an die Referenzposition der Plattform eine Zwischenposition der Plattform erreicht. Diese Zwischenposition ist typischerweise verschieden von der Referenzposition der Plattform. Das Robotersystem muss somit nicht präzise an die Referenzposition der Plattform angenähert werden, da das präzise Ausrichten bzw. Referenzieren erst später automatisch mittels des Manipulators erfolgt. Ein Werker kann beispielsweise das Robotersystem per Hand in die Nähe des Referenzkörpers und in die Nähe der Referenzposition der mobilen Plattform bewegen. Dabei erreicht die Plattform die Zwischenposition. Um ein genaues Durchführen einer programmierten Applikation durchführen zu können, wird mittels des Manipulators die Plattform zunächst automatisch in die Referenzposition gebracht.Preferably, an intermediate position of the platform is achieved as a result of approaching the platform to the reference position of the platform. This intermediate position is typically different from the reference position of the platform. The robot system therefore does not have to be precisely approximated to the reference position of the platform, since the precise alignment or referencing takes place automatically later by means of the manipulator. For example, a worker may manually move the robot system near the reference body and near the reference position of the mobile platform. The platform reaches the intermediate position. In order to be able to carry out a precise execution of a programmed application, the platform is first automatically brought into the reference position by means of the manipulator.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Erfassen von auf das Robotersystem wirkenden Kräften und Momenten. Während des Annäherns der Plattform und/oder während des Koppelns des Manipulators wird dabei das Robotersystem und insbesondere vorzugsweise der Manipulator mittels einer Kraftregelung unter Verwendung der erfassten Kräfte und Momente betrieben. Die Kraftregelung kann dabei eine Nachgiebigkeitsregelung sein, und insbesondere mittels einer Impedanz-, einer Admittanz-, einer Positions- oder Drehmomentregelung erfolgen. Bei einer solchen Nachgiebigkeitsregelung kann das Robotersystem zumindest teilweise weichgeschaltet sein und kann entsprechend externer Kräfte geregelt werden, so dass die externen Kräfte, die auf das Robotersystem wirken, aufgrund einer entsprechenden Bewegung des Robotersystems verringert werden. Hierdurch kann der Manipulator an den Referenzkörper koppeln, ohne dass der Manipulator und/oder der Referenzkörper beschädigt werden. Es kann insbesondere ein haptisches Koppeln erfolgen, bei dem der Manipulator den Referenzkörper erkennt und an diesen koppelt. Auch das Annähern der Plattform an die Referenzposition kann dabei derart erfolgen, dass eine Kollision zwischen dem Robotersystem und beispielsweise einer Arbeitsstation, auf welcher sich der Referenzkörper befinden kann, verhindert wird. Somit kann ein haptisches Referenzieren ermöglicht werden.Preferably, the method further comprises detecting forces and moments acting on the robot system. During the approach of the platform and / or during the coupling of the manipulator while the robot system and in particular preferably the manipulator is operated by means of a force control using the detected forces and moments. The force control can be a compliance control, and in particular by means of an impedance, an admittance, a position or torque control. With such a compliance control, the robot system may be at least partially soft-wired and may be controlled according to external forces, so that the external forces acting on the robot system are reduced due to a corresponding movement of the robot system. This allows the manipulator to couple to the reference body without damaging the manipulator and / or the reference body. In particular, a haptic coupling can take place in which the manipulator recognizes the reference body and couples it to it. The approach of the platform to the reference position can also take place in such a way that a collision between the robot system and, for example, a workstation on which the reference body can be located is prevented. Thus, a haptic referencing can be made possible.
Vorzugsweise umfasst das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper ein kraftschlüssiges Koppeln. Insbesondere vorzugsweise liegt infolge des Koppelns eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Somit kann sich das Robotersystem selbst ausrichten, infolge des Ansteuerns, während es im gekoppelten Zustand ist. Beispielsweise kann sich der Manipulator an den Referenzkörper heranziehen oder von diesem wegdrücken, um die Referenzkonfiguration einzunehmen. Der Referenzkörper ist dementsprechend ortsfest und ausreichend starr dimensioniert.Preferably, the coupling of the manipulator to the reference body comprises a frictional coupling. In particular, as a result of the coupling, there is preferably a frictional connection between the manipulator and the reference body. Thus, the robot system can align itself as a result of the drive while it is in the coupled state. For example, the manipulator may refer to or push away from the reference body to assume the reference configuration. The reference body is accordingly fixed and dimensioned sufficiently rigid.
Vorzugsweise umfasst das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper ein formschlüssiges Koppeln. Insbesondere vorzugsweise liegt infolge des Koppelns eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Durch diesen Formschluss kann präzise sichergestellt werden, dass im gekoppelten Zustand eine bestimmte, vordefinierte Orientierung zwischen dem gekoppelten Manipulator und dem Referenzkörper vorliegt, sodass problemlos die Referenzkonfiguration des Manipulators und die Referenzposition der mobilen Plattform erreicht werden können. Preferably, the coupling of the manipulator to the reference body comprises a positive coupling. In particular, as a result of the coupling, there is preferably a positive connection between the manipulator and the reference body. By this positive locking can be precisely ensured that in the coupled state, a certain predefined orientation between the coupled manipulator and the reference body is present, so easily the reference configuration of the manipulator and the reference position of the mobile platform can be achieved.
Vorzugsweise erfolgt das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper derart, dass eine Koppelvorrichtung des Manipulators in einer vordefinierten Ausrichtung relativ zu dem Referenzkörper ist. Insbesondere kann die Koppelvorrichtung einen Endeffektor des Manipulators umfassen. Dabei kann der Endeffektor die Koppelvorrichtung bilden. Die Koppelvorrichtung bzw. der Endeffektor ist im gekoppelten Zustand vorzugsweise in einer vordefinierten Position und Orientierung bezogen auf den Referenzkörper. Durch Ansteuern des Robotersystems im gekoppelten Zustand kann somit effizient eine vordefinierte Referenzkonfiguration und Referenzposition erreicht werden. Preferably, the coupling of the manipulator to the reference body takes place such that a coupling device of the manipulator is in a predefined orientation relative to the reference body. In particular, the coupling device may comprise an end effector of the manipulator. In this case, the end effector form the coupling device. The coupling device or the end effector in the coupled state is preferably in a predefined position and orientation relative to the reference body. By driving the robot system in the coupled state can thus be achieved efficiently a predefined reference configuration and reference position.
Insbesondere vorzugsweise erfolgt das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper derart, dass eine Kodierung der Koppelvorrichtung des Manipulators mit einer entsprechenden Gegenkodierung des Referenzkörpers koppelt bzw. entsprechend übereinstimmt. Die Kodierung und Gegenkodierung können auf strukturellen Merkmalen basieren, und beispielsweise aufgrund des Schlüssel-Schloss-Prinzips verhindern, dass der Manipulator an eine falsche Stelle koppelt. Somit kann effizient sichergestellt werden, dass mittels des Manipulators an den richtigen Referenzkörper gekoppelt wird, und dass der gekoppelte Manipulator in einer gewünschten Orientierung zu dem Referenzkörper steht. Hierzu können die Kodierung und Gegenkodierung beispielsweise als dreidimensionale Kodier- und Gegenkodierflächen vorliegen, welche nur ineinandergreifen können, wenn eine bestimmte Ausrichtung der Flächen zueinander vorliegt.In particular, the coupling of the manipulator to the reference body preferably takes place such that a coding of the coupling device of the manipulator is coupled with a corresponding counter-coding of the reference body or agrees accordingly. The coding and counter-coding may be based on structural features and, for example, due to the key-lock principle, prevent the manipulator from coupling to an incorrect location. Thus, it can be ensured efficiently that the manipulator is coupled to the correct reference body, and that the coupled manipulator stands in a desired orientation to the reference body. For this purpose, the coding and counter-coding can be present for example as three-dimensional coding and Gegenkodierflächen, which can only interlock when a certain orientation of the surfaces to each other is present.
Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen der Referenzposition der Plattform und der Referenzkonfiguration des Manipulators ein Bewegen der mobilen Plattform an eine Position, in welcher der Manipulator den Referenzkörper erreichen kann, ein Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper, und ein Erfassen der Position als die Referenzposition der Plattform und der Konfiguration des Manipulators im gekoppelten Zustand als die Referenzkonfiguration des Manipulators. Diese Schritte werden vorzugsweise während einer Applikationsprogrammierung durchgeführt, und können zumindest teilweise manuell durch einen Programmierer durchgeführt bzw. gesteuert werden. Anschließend können bestimmte Applikationsschritte programmiert werden, wie beispielsweise das Abspeichern eines bestimmten Greifpunktes. Mittels des Verfahrens wird sichergestellt, dass während eines automatischen Ausführens der Applikation genaue Referenzierungsinformationen vorliegen, mittels welcher sich das Robotersystem präzise automatisch referenzieren kann, sodass folgende Applikationsschritte präzise durchgeführt werden können. Es ist somit insbesondere sichergestellt, dass der Manipulator ausgehend von der Referenzkonfiguration die folgenden Applikationsschritte wie während der Applikationsprogrammierung definiert auch im automatischen Modus durchführen kann.Preferably, providing the reference position of the platform and the reference configuration of the manipulator comprises moving the mobile platform to a position where the manipulator can reach the reference body, coupling the manipulator to the reference body, and detecting the position as the reference position of the platform and the configuration of the manipulator in the coupled state as the reference configuration of the manipulator. These steps are preferably performed during application programming, and may be at least partially performed manually by a programmer. Subsequently, certain application steps can be programmed, such as the storage of a specific gripping point. By means of the method, it is ensured that during an automatic execution of the application exact referencing information is available, by means of which the robot system can precisely refer automatically, so that the following application steps can be carried out precisely. It is thus ensured in particular that, starting from the reference configuration, the manipulator can also carry out the following application steps as defined during the application programming in automatic mode.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Robotersystem aufweisend einen Manipulator und eine den Manipulator stützende mobile Plattform. Vorzugsweise ist der Manipulator ein mehrachsiger Gelenkarmroboter. Insbesondere vorzugsweise ist der mehrachsige Gelenkarmroboter als Leichtbauroboter ausgestaltet. Weiterhin weist das Robotersystem eine Steuerung auf, welche eingerichtet ist, ein oben beschriebenes Verfahren zum Steuern des Robotersystems durchzuführen. Der Fachmann versteht, dass das Robotersystem entsprechende Mittel zum Durchführen eines solchen Verfahrens umfassen kann, wie beispielsweise eine Koppelvorrichtung. Vorzugsweise umfasst das Robotersystem dabei Sensoren zum Erfassen von auf das Robotersystem und insbesondere auf den Manipulator wirkende Kräfte und Momente. Hierzu können 6-Achsen-Kraft-Momentensensoren eingesetzt werden, welche basierend auf Dehnungsmessbrücken oder Dehnungsmessstreifen Kraft- und Drehmomentkomponenten, die auf den Manipulator wirken, erfassen können. Furthermore, the present invention comprises a robot system comprising a manipulator and a manipulator-supporting mobile platform. Preferably, the manipulator is a multi-axis articulated arm robot. In particular, the multi-axis articulated-arm robot is preferably designed as a lightweight robot. Furthermore, the robot system has a controller configured to perform a method of controlling the robot system described above. One skilled in the art will understand that the robotic system may include corresponding means for performing such a method, such as a coupling device. In this case, the robot system preferably comprises sensors for detecting forces and moments acting on the robot system and in particular on the manipulator. For this purpose, 6-axis force-moment sensors can be used, which can detect force and torque components acting on the manipulator based on strain gauges or strain gauges.
4. Ausführungsbeispiele4th embodiments
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen: In the following, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Showing:
In der
Der Manipulator
Im Folgenden wird der beispielhafte Ablauf einer Applikationsprogrammierung unter Bezugnahme auf die
Anschließend wird der Manipulator
Anschließend wird die Position
Wie in der
Im Folgenden wird das automatische Ausführen der programmierten Applikation unter Bezugnahme auf die
Wie in
Anschließend wird der Positionierungsfehler der mobilen Plattform
Wenn die Plattform
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Arbeitsstation workstation
- 22
- Kontaktvorrichtung, Referenzkörper Contact device, reference body
- 33
- mobile Plattform mobile platform
- 44
- Manipulator manipulator
- 55
- Endeffektor end effector
- 66
- Koppelvorrichtung coupling device
- 7a, 7b7a, 7b
- Position der mobilen Plattform Position of the mobile platform
- 88th
- Verbindung connection
- 99
- Greifpunkt gripping point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6429016 B1 [0006] US 6429016 B1 [0006]
- EP 2590787 B1 [0007] EP 2590787 B1 [0007]
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019081155A1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-05-02 | Kuka Deutschland Gmbh | Method and system for operating a mobile robot |
WO2020064991A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Universite De Nantes | Robot arm system and method for emitting an information signal in the event of a critical state being detected in said robot arm system |
US10611036B2 (en) | 2016-09-06 | 2020-04-07 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Mobile work station for transporting a plurality of articles |
US10633190B2 (en) | 2018-02-15 | 2020-04-28 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Apparatus for supporting an article during transport |
US10645882B1 (en) | 2018-10-29 | 2020-05-12 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Method and apparatus for performing pruning operations using an autonomous vehicle |
DE102018219150A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Automation device |
US10676279B1 (en) | 2018-11-20 | 2020-06-09 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Systems, methods, and storage units for article transport and storage |
US10745219B2 (en) | 2018-09-28 | 2020-08-18 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Manipulator apparatus, methods, and systems with at least one cable |
US10751888B2 (en) | 2018-10-04 | 2020-08-25 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Manipulator apparatus for operating on articles |
DE102019131401B3 (en) * | 2019-11-21 | 2020-10-29 | Franka Emika Gmbh | Calibration of an impedance control of a robot manipulator |
US10966374B2 (en) | 2018-10-29 | 2021-04-06 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Method and apparatus for performing pruning operations using an autonomous vehicle |
DE102020213127B3 (en) | 2020-10-19 | 2022-01-20 | Kuka Deutschland Gmbh | Method and system for operating a robot |
DE102022114082A1 (en) | 2022-06-03 | 2023-12-14 | Festo Se & Co. Kg | Method for operating a mobile robot |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3246828A1 (en) * | 1982-12-17 | 1984-06-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Mobile transporting and handling device |
US6429016B1 (en) | 1999-10-01 | 2002-08-06 | Isis Pharmaceuticals, Inc. | System and method for sample positioning in a robotic system |
DE202012100646U1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-06-04 | Kuka Systems Gmbh | robotic assembly |
EP2590787B1 (en) | 2010-07-08 | 2014-03-19 | ABB Research Ltd. | A method for calibration of a robot positioned on a movable platform |
DE102014205654A1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mobile robotic unit and method for integrating a mobile robotic unit into a mounting system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2547490B1 (en) * | 2010-03-18 | 2014-01-08 | ABB Research Ltd. | Calibration of a base coordinate system for an industrial robot |
JP2014176943A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Yaskawa Electric Corp | Robot system, calibration method and method for manufacturing workpiece |
JP2015033747A (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社安川電機 | Robot system, robot control device and robot control method |
-
2015
- 2015-10-15 DE DE102015220066.3A patent/DE102015220066A1/en active Pending
-
2016
- 2016-10-07 WO PCT/EP2016/001666 patent/WO2017063733A1/en unknown
- 2016-10-07 EP EP16778994.0A patent/EP3362229A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3246828A1 (en) * | 1982-12-17 | 1984-06-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Mobile transporting and handling device |
US6429016B1 (en) | 1999-10-01 | 2002-08-06 | Isis Pharmaceuticals, Inc. | System and method for sample positioning in a robotic system |
EP2590787B1 (en) | 2010-07-08 | 2014-03-19 | ABB Research Ltd. | A method for calibration of a robot positioned on a movable platform |
DE202012100646U1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-06-04 | Kuka Systems Gmbh | robotic assembly |
DE102014205654A1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mobile robotic unit and method for integrating a mobile robotic unit into a mounting system |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10611036B2 (en) | 2016-09-06 | 2020-04-07 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Mobile work station for transporting a plurality of articles |
WO2019081155A1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-05-02 | Kuka Deutschland Gmbh | Method and system for operating a mobile robot |
US10633190B2 (en) | 2018-02-15 | 2020-04-28 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Apparatus for supporting an article during transport |
US10745219B2 (en) | 2018-09-28 | 2020-08-18 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Manipulator apparatus, methods, and systems with at least one cable |
WO2020064991A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Universite De Nantes | Robot arm system and method for emitting an information signal in the event of a critical state being detected in said robot arm system |
FR3086571A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-03 | Universite De Nantes | ROBOT ARM SYSTEM, AND METHOD FOR TRANSMITTING AN INFORMATION SIGNAL IN THE EVENT OF DETECTION OF A CRITICAL STATE IN SAID ROBOT ARM SYSTEM |
US10751888B2 (en) | 2018-10-04 | 2020-08-25 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Manipulator apparatus for operating on articles |
US10645882B1 (en) | 2018-10-29 | 2020-05-12 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Method and apparatus for performing pruning operations using an autonomous vehicle |
US10966374B2 (en) | 2018-10-29 | 2021-04-06 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Method and apparatus for performing pruning operations using an autonomous vehicle |
DE102018219150A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Automation device |
US10676279B1 (en) | 2018-11-20 | 2020-06-09 | Advanced Intelligent Systems Inc. | Systems, methods, and storage units for article transport and storage |
DE102019131401B3 (en) * | 2019-11-21 | 2020-10-29 | Franka Emika Gmbh | Calibration of an impedance control of a robot manipulator |
DE102020213127B3 (en) | 2020-10-19 | 2022-01-20 | Kuka Deutschland Gmbh | Method and system for operating a robot |
DE102022114082A1 (en) | 2022-06-03 | 2023-12-14 | Festo Se & Co. Kg | Method for operating a mobile robot |
Also Published As
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