DE102018208028A1 - Robot device, tool for a robotic device and hand tool - Google Patents

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Maik Hammer
Johann van Niekerk
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0408—Connections means

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Robotervorrichtung (1), mit einer an einem Roboterglied (2, 4) vorgesehenen Kopplungseinrichtung (5), welche wenigstens drei roboterseitige Ausrichtelemente (6) umfasst, an welchen drei zugeordnete werkzeugseitige Ausrichtelemente (7) einer Kopplungseinrichtung (10) eines an dem Roboterglied (2, 4) fixierbaren Werkzeugs (9, 11, 12, 13) räumlich bestimmt ausrichtbar sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines der roboterseitigen Ausrichtelemente (6) kugelsegmentförmig ausgebildet ist, an welchem ein an dieses in seiner Form angepasstes kugelsegmentförmiges werkzeugseitiges Ausrichtelement (7) eines an der Kopplungseinrichtung (5) des Roboterglieds (2, 4) fixierbaren Werkzeugs (9, 11, 12, 13) ausrichtbar ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Werkzeug für eine solche Robotervorrichtung und ein Handwerkzeug.The invention relates to a robot apparatus (1) having a coupling device (5) provided on a robot member (2, 4) and comprising at least three robot - side alignment elements (6) on which three associated tool - side alignment elements (7) of a coupling device (10) of a on the robot member (2, 4) fixable tool (9, 11, 12, 13) are spatially determined alignable. According to the invention, at least one of the robot-side alignment elements (6) is designed in the shape of a spherical segment, on which a spherical-segment-shaped tool-side alignment element (7) of a tool (9) can be fixed on the coupling device (5) of the robot member (2, 4) , 11, 12, 13) is alignable. In addition, the invention relates to a tool for such a robot device and a hand tool.

Description

Die Erfindung betrifft eine Robotervorrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Art, ein Werkzeug für eine solche Robotervorrichtung nach Patentanspruch 5 sowie gemäß Patentanspruch 7 ein Handwerkzeug.The invention relates to a robot device specified in claim 1, a tool for such a robot device according to claim 5 and according to claim 7, a hand tool.

Heutige Werkzeuge, insbesondere Handwerkzeuge, vor allem solche, die bei einer Mensch-Roboter-Kollaboration zum Einsatz kommen, haben keine eindeutigen Merkmale zur Positionierung an Maschinen und/oder Robotern. Derzeit werden zur Erkennung des Werkzeugs durch den Roboter besonders aufwändige, zum Beispiel optische, Erkennungsverfahren eingesetzt. Bearbeitungszentren verfügen zum Positionieren und Erkennen unterschiedlicher Werkzeuge über besonders komplex aufgebaute mechanische Werkzeugwechseleinheiten.Today's tools, especially hand tools, especially those used in a human-robot collaboration, have no unique features for positioning on machines and / or robots. Currently, particularly complex, for example optical, recognition methods are used to recognize the tool by the robot. Machining centers are equipped with a particularly complex mechanical tool change unit for positioning and detecting different tools.

So offenbart beispielsweise die DE 10 2016 203 701 A1 einen Industrieroboter mit einem mehrere Glieder aufweisenden Roboterarm, die über Gelenke verbunden sind, und mit einer Robotersteuerung, die dazu ausgebildet ist, den Roboterarm in eine Armstellung zu bewegen, in welcher wenigstens eine von zwei Bilderfassungseinrichtungen des Industrieroboters ein durch den Roboterarm gehandhabtes Werkzeug optisch erfasst und von diesem Werkzeug Bilddaten erzeugt und an die Robotersteuerung oder eine Verarbeitungseinrichtung des Industrieroboters zur weiteren Auswertung übermittelt. Ein solcher Industrieroboter mit Bilderfassungseinrichtungen erfordert eine besonders komplexe Regelung und/oder Steuerung, um ein Werkzeug mittels des Roboterarms bestimmungsgemäß und effizient einsetzen zu können.For example, the DE 10 2016 203 701 A1 an industrial robot having a multi-limbed robot arm connected by joints and a robot controller adapted to move the robotic arm to an arm position in which at least one of two image capture devices of the industrial robot optically detects a tool handled by the robotic arm and generated image data from this tool and transmitted to the robot controller or a processing device of the industrial robot for further evaluation. Such an industrial robot with image capturing devices requires a particularly complex control and / or control in order to be able to use a tool as intended and efficiently by means of the robot arm.

Ferner sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus dem Bereich von Baumaschinen, Schnellkupplungen zum Ankuppeln eines Arbeitswerkzeugs an einem Ausleger einer Baumaschine bekannt. So offenbart beispielsweise die WO 2007/106918 A1 eine solche Schnellkupplung, wobei am Arbeitswerkzeug und am Auslegerende je ein Kupplungsteil vorgesehen sind, wobei mittels der Kupplungsteile auch die Energieleitungen kuppelbar sind, und wobei am Arbeitswerkzeug ein Kennungsträger zum Identifizieren des Arbeitswerkzeugs und am Ausleger der Baumaschine ein oder mehrere Detektoren zum Anzeigen des aufgenommenen Arbeitswerkzeugs vorgesehen sind, die mit der Steuerung der Hydraulik der Baumaschine verbunden sind, wobei am Arbeitswerkzeug bzw. an dem daran vorgesehenen Kupplungsteil als Kennzeichnungsträger mehrere rastermäßig angeordnete Vorsprünge, Stifte oder dergleichen vorgesehen sind, und das als Detektoren am Auslegerende der Baumaschine bzw. an dem daran angebrachten Kupplungsteil in gleicher rastermäßiger Anordnung durch die Vorsprünge, Stifte oder dergleichen betätigbare Schalter, Sensoren oder dergleichen vorgesehen sind. Diese Schnellkupplung erlaubt zwar eine Erkennung des an den Ausleger angekuppelten Arbeitswerkzeugs, doch sind das Arbeitswerkzeug und der Ausleger aneinander manuell auszurichten, bevor das Ankuppeln erfolgen kann.Furthermore, from the prior art, in particular in the field of construction machinery, quick couplings for coupling a working tool to a boom of a construction machine are known. For example, the WO 2007/106918 A1 Such a quick coupling, wherein the working tool and the boom end per a coupling part are provided, wherein by means of the coupling parts and the power lines are detachable, and wherein the working tool a tag carrier for identifying the working tool and on the boom of the construction machine one or more detectors for displaying the recorded working tool are provided, which are connected to the control of the hydraulic system of the construction machine, wherein a plurality of raster arranged projections, pins or the like are provided on the working tool or on the coupling part provided thereon, and as detectors on the boom end of the construction machine or on the thereto mounted coupling part in the same rastermäßiger arrangement by the projections, pins or the like operable switches, sensors or the like are provided. Although this quick coupling allows recognition of the work tool coupled to the boom, the work tool and boom must be manually aligned with each other before coupling can take place.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, besonders flexibel einsetzbare Werkzeuge unterschiedlichen Typs auf besonders einfache und aufwandsarme Weise an eine Maschine, insbesondere einen Roboter, zu koppeln.The object of the present invention is to couple tools of different types which can be used particularly flexibly in a particularly simple and low-effort manner to a machine, in particular a robot.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Robotervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Werkzeug für eine Robotervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie durch ein Handwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs für die Robotervorrichtung anzusehen und umgekehrt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs anzusehen und umgekehrt. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.This object is achieved by a robot device with the features of claim 1. Furthermore, this object is achieved by a tool for a robot device with the features of claim 5 and by a hand tool with the features of claim 7. Advantages and advantageous embodiments of the robotic device according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the tool according to the invention for the robotic device and vice versa. Advantages and advantageous embodiments of the robot device according to the invention or the tool according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the hand tool according to the invention and vice versa. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.

Erfindungsgemäß ist eine Robotervorrichtung vorgeschlagen, mit einer an einem Roboterglied vorgesehenen Kopplungseinrichtung, welche wenigstens drei roboterseitige Ausrichtelemente umfasst, an welchen drei zugeordnete werkzeugseitige Ausrichtelemente einer Kopplungseinrichtung eines an dem Roboterglied fixierbaren Werkzeugs räumlich bestimmt ausrichtbar sind. Bei der Robotervorrichtung kann es sich insbesondere um einen Industrieroboter handeln, welcher in einer Fertigung, insbesondere Serienfertigung, von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Der Begriff Robotervorrichtung deckt darüber hinaus in der Fertigung oder Serienfertigung eingesetzte Maschinen ab, welche ganz oder teilweise automatisch Fertigungsprozesse und/oder Rüstarbeiten, wie Werkzeugwechsel, durchführen. Indem die roboterseitigen Ausrichtelemente und die werkzeugseitigen Ausrichtelemente räumlich bestimmt aneinander ausrichtbar sind, ist das an dem Roboterglied fixierte Werkzeug in einer vordefinierten räumlichen Lage in Bezug zu der Robotervorrichtung bzw. zu dem Roboterglied angeordnet. Infolgedessen ist eine räumliche Lage eines Werkzeugwirkungspunkts bzw. Werkzeugzentrumspunkts (TCP: Tool Center Point) in Bezug zu dem Roboterglied räumlich bestimmt ausgerichtet, sodass das Werkzeug mittels der Robotervorrichtung bestimmungsgemäß in der Fertigung bzw. Serienfertigung eingesetzt werden kann.According to the invention, a robot device is proposed with a coupling device provided on a robot member which comprises at least three robot-side alignment elements on which three associated tool-side alignment elements of a coupling device of a tool that can be fixed on the robot member can be aligned in a spatially determined manner. The robotic device can in particular be an industrial robot which is used in a production, in particular mass production, of motor vehicles. The term robotic device moreover covers machines used in production or series production, which completely or partially automatically carry out production processes and / or set-up work, such as tool changes. Since the robot-side alignment elements and the tool-side alignment elements can be aligned with one another in a spatially determined manner, the tool fixed to the robot link is arranged in a predefined spatial position relative to the robot device or to the robot link. As a result, a spatial location of a tool center point (TCP: Tool Center Point) with respect to the robot member aligned spatially determined so that the tool can be used by means of the robotic device intended in manufacturing or series production.

Um nun das Werkzeug auf besonders einfache und aufwandsarme Weise an den Roboter zu koppeln, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens eines der roboterseitigen Ausrichtelemente kugelsegmentförmig ausgebildet ist, an welchem ein an dieses in seiner Form angepasstes kugelsegmentförmiges werkzeugseitiges Ausrichtelement eines an der Kopplungseinrichtung des Roboterglieds fixierbaren Werkzeugs ausrichtbar ist. Das bedeutet, dass das wenigstens eine roboterseitige, kugelsegmentförmige Ausrichtelement und das werkzeugseitige, kugelsegmentförmige Ausrichtelement miteinander korrespondieren. Insbesondere können die jeweiligen Kugelradien der jeweiligen Ausrichtelemente derart aufeinander abgestimmt bzw. angepasst sein, dass das eine der Ausrichtelemente in das entsprechend andere Ausrichtelement eingreifen kann. Hierzu ist es besonders bevorzugt, wenn das wenigstens eine roboterseitige Ausrichtelement konvex ausgebildet ist und das wenigstens eine werkzeugseitige Ausrichtelement konkav ausgebildet ist. Mit anderen Worten erstreckt sich das werkzeugseitige Ausrichtelement in Richtung zu einem Werkzeuginneren hin, sodass eine Außenform des Werkzeugs besonders ergonomisch ausgebildet ist. Dies ist insofern vorteilhaft, als dieses Werkzeug dann besonders flexibel einsetzbar ist, da es - gleichermaßen effizient - mittels der Robotervorrichtung und/oder mittels eines menschlichen Arbeiters nutzbar bzw. einsetzbar ist.In order to couple the tool to the robot in a particularly simple and low-effort manner, it is provided according to the invention that at least one of the robot-side alignment elements is designed in the shape of a spherical segment on which a spherical-segment-shaped tool-side alignment element of a tool that can be fixed to the coupling device of the robot element is adapted to it is alignable. This means that the at least one robot-side, spherical segment-shaped alignment element and the tool-side, spherical segment-shaped alignment element correspond to each other. In particular, the respective ball radii of the respective alignment elements can be coordinated or adapted to one another such that one of the alignment elements can engage in the correspondingly different alignment element. For this purpose, it is particularly preferred if the at least one robot-side alignment element is convex and the at least one tool-side alignment element is concave. In other words, the tool-side alignment element extends in the direction of a tool inside, so that an outer shape of the tool is particularly ergonomic. This is advantageous insofar as this tool can be used particularly flexibly, since it can be used or used equally efficiently by means of the robotic device and / or by means of a human worker.

Die kugelsegmentförmigen Ausrichtelemente auf Seiten der Robotervorrichtung und auf Seiten des Werkzeugs sind fertigungstechnisch besonders einfach auszubilden, sodass eine besonders einfache und aufwandsarm herzustellende Möglichkeit geschaffen ist, das Werkzeug und die Robotervorrichtung miteinander zu koppeln.The spherical-segment-shaped alignment elements on the side of the robot device and on the side of the tool are particularly easy to manufacture in terms of production, so that a particularly simple and low-effort production possibility is created for coupling the tool and the robot device with one another.

Des Weiteren lässt eine kugelförmige Geometrie der roboterseitigen und der werkzeugseitigen Ausrichtelemente eine zwischen dem Werkzeug und der Robotervorrichtung wirkende Rastverbindung zu. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das eine der Ausrichtelemente um mehr als seinen Radius von dem Werkzeug oder dem Roboterglied hervorspringt, während das entsprechend andere Ausrichtelement um mehr als seinen Radius in das Roboterglied oder in das Werkzeug eindringt. Unter einem jeweiligen Verformen des hervorspringenden Ausrichtelements und/oder des eindringenden Ausrichtelements ist dann die Rastverbindung in an sich bekannter Weise herstellbar. Somit sind das Roboterglied und das Werkzeug nicht nur aneinander räumlich bestimmt ausrichtbar bzw. ausgerichtet, sondern darüber hinaus in dieser räumlich bestimmten Lage aneinander fixierbar oder fixiert.Furthermore, a spherical geometry of the robot-side and the tool-side alignment elements permits a latching connection acting between the tool and the robot device. This is the case, for example, when one of the alignment elements protrudes more than its radius from the tool or the robot member, while the corresponding other alignment element penetrates more than its radius into the robot member or into the tool. Under a respective deformation of the projecting Ausrichtelements and / or the penetrating alignment element then the locking connection in a conventional manner can be produced. Thus, the robot member and the tool are not only spatially aligned aligned or aligned, but also in this spatially determined position fixed to each other or fixed.

Für ein Koppeln des Werkzeugs an das Roboterglied kann dieses grob an die räumliche Lage des Werkzeugs heranbewegbar sein und unter einem gegenseitigen Einschwimmen der zumindest geometrisch miteinander korrespondierenden Ausrichtelemente die räumliche Lage des Werkzeug exakt an dem Roboterglied ausrichtbar sein. Hierzu kann die Robotervorrichtung beispielsweise eine Erkennungsvorrichtung aufweisen, welche zum Beispiel auf optischem Wege das an das Roboterglied anzukoppelnde Werkzeug zumindest grob erkennt und dessen Lage in Bezug zu der Robotervorrichtung bzw. zu dem Roboterglied zumindest grob bestimmt. Dann können mittels der Robotervorrichtung die roboterseitigen Ausrichtelemente und die werkzeugseitigen Ausrichtelemente grob in Überdeckung gebracht werden, sodass bei einem Verstellen der an dem Roboterglied vorgesehenen Kopplungseinrichtung in deren Kopplungsstellung, in welcher das Werkzeug an das Roboterglied gekoppelt ist, ineinander eingleiten und demzufolge aneinander räumlich bestimmt ausgerichtet sein. Dadurch, dass lediglich eine grobe räumliche Lagebestimmung des Werkzeugs in Bezug zu dem Roboterglied mittels der Erkennungseinrichtung erfolgt, kann diese, insbesondere im Vergleich zu bekannten Bilderfassungseinrichtungen, einfacher und weniger komplex ausgebildet sein. Dennoch erfolgt das Ausrichten der roboterseitigen und der werkzeugseitigen Ausrichtelemente aneinander besonders einfach und exakt, indem die Ausrichtelemente gegenseitig ineinander einschwimmen.For a coupling of the tool to the robot member, this can be moved roughly to the spatial position of the tool and be aligned with a mutual floating of the at least geometrically corresponding alignment elements, the spatial position of the tool exactly on the robot member. For this purpose, the robot device can have, for example, a recognition device which, for example, optically at least roughly recognizes the tool to be coupled to the robot member and at least roughly determines its position relative to the robot apparatus or to the robot member. Then, by means of the robot device, the robot-side alignment elements and the tool-side alignment elements can be coarsely brought into coincidence, so that upon adjustment of the provided on the robot member coupling device in its coupling position, in which the tool is coupled to the robot member, merge into one another and consequently aligned spatially determined his. The fact that only a rough spatial position determination of the tool takes place with respect to the robot member by means of the detection device, this can be, in particular compared to known image capture devices, simpler and less complex. Nevertheless, the alignment of the robot-side and the tool-side alignment elements to each other is particularly simple and accurate, by the alignment of each other swim into each other.

In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass unter einem Ausrichten der Ausrichtelemente aneinander wenigstens eine Verbindung zwischen dem Roboterglied und dem Werkzeug herstellbar ist, über welche wenigstens ein Prozessmittel zwischen dem Werkzeug und dem Roboterglied leitbar ist. Bei einem solchen Prozessmittel kann es sich beispielsweise um elektrische Betriebsenergie, ein Kühlmittel, Werkstoff, Klebstoff, Schmierstoff, Schrauben, Nieten und/oder Schweißdraht etc. handeln, welche dem Werkzeug für einen bestimmungsgemäßen Betrieb desselben zuführbar ist/sind. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein an der Verbindung beteiligtes, roboterseitiges Verbindungselement zumindest teilweise durch das roboterseitige Ausrichtelement gebildet ist. In analoger Weise kann es dann vorgesehen sein, dass ein ebenfalls an der Verbindung beteiligtes, werkzeugseitiges Verbindungselement zumindest teilweise durch das werkzeugseitige Ausrichtelement gebildet ist. Genauso gut ist es denkbar, dass die Verbindung abseits der Kopplungseinrichtungen bzw. Ausrichtelemente angeordnet ist, sodass unter einem Ausrichten der Ausrichtelemente aneinander die Verbindung abseits der Kopplungseinrichtungen bzw. der Ausrichtelemente hergestellt wird. Das bedeutet, dass wenigstens eines der beiden an der Verbindung beteiligten Verbindungselemente separat zu den Ausrichtelementen bzw. separat zu den Kopplungseinrichtungen ausgebildet sein kann.In a further development, it can be provided that at least one connection between the robot member and the tool can be produced by aligning the alignment elements against each other, via which at least one process means can be guided between the tool and the robot member. Such a process agent can be, for example, electrical operating energy, a coolant, material, adhesive, lubricant, screws, rivets and / or welding wire, etc., which can be supplied to the tool for proper operation thereof. It may, for example, be provided that a robot-side connecting element participating in the connection is at least partially formed by the robot-side aligning element. In an analogous manner, it may then be provided that a tool-side connecting element, which is also involved in the connection, is formed at least partially by the tool-side aligning element. It is equally conceivable for the connection to be arranged away from the coupling devices or alignment elements, so that the alignment of the alignment elements with one another leads to the connection away from the coupling devices or the alignment elements will be produced. This means that at least one of the two connecting elements involved in the connection can be formed separately from the alignment elements or separately from the coupling devices.

Auf diese Weise kann ein separates, insbesondere manuelles Verbinden der das wenigstens eine Prozessmittel leitenden Verbindung zusätzlich zu dem Ausrichten der Ausrichtelemente aneinander entfallen, wodurch eine Möglichkeit geschaffen ist, das Werkzeug besonders einfach, das heißt beispielsweise ohne Eingreifen des menschlichen Arbeiters, mit dem Roboterglied zu koppeln.In this way, a separate, in particular manually connecting the at least one processing means conductive compound in addition to aligning the alignment elements together, creating a way is created, the tool especially simple, that is, for example, without intervention of the human worker, with the robot member couple.

Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn mittels der Erkennungseinrichtung ein Werkzeugtyp des Werkzeugs erkennbar ist und infolgedessen bei dem über die Kopplungseinrichtung mit dem Roboterglied verbundenen Werkzeug ein Werkzeugzentrumspunkt relativ zu dem Roboterglied bestimmbar ist. Die Erkennungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, auf sensorischem Wege den Werkzeugtyp des an das Roboterglied anzukoppelnden Werkzeugs zu erkennen, wobei ein optisches, ein akustisches und/oder ein kapazitives Sensorprinzip denkbar ist/sind. Darüber hinaus kann die Erkennungseinrichtung ausgebildet sein, Daten des jeweiligen Werkzeugs auszulesen, beispielsweise über Nahbereichsdatenkommunikation, Bluetooth per drahtlosem Datennetzwerk etc. Bei dem Werkzeugzentrumspunkt (TCP: Tool Center Point) kann es sich insbesondere um die weiter oben beschriebene Werkzeugwirkungsstelle handeln. Auf diese Weise ist es für die Robotervorrichtung möglich, das an das Roboterglied gekoppelte Werkzeug bestimmungsgemäß einzusetzen, ohne zuvor, beispielsweise mittels Tastbewegungen der Robotervorrichtung, den Werkzeugzentrumspunkt bzw. TCP zu ermitteln bzw. zu bestimmen. Es ist ferner denkbar, dass eine Plausibilitätsprüfung bezüglich der räumlichen Lage des TCP durchgeführt wird, indem der mittels der Erkennungseinrichtung erkannte Werkzeugzentrumspunkt und die im Rahmen der Ausrichtung der Ausrichtelemente aneinander ermittelte Werkzeugwirkungsstelle miteinander verglichen werden. Demzufolge ist beispielsweise ein Beschädigen eines mittels der Robotervorrichtung zu bearbeitenden Werkstücks aufgrund einer Verwechslung des mit dem Roboterglied gekoppelten Werkzeugs und eines infolgedessen fälschlich bestimmten TCP besonders effizient und/oder besonders effektiv vermieden.It has also been found to be advantageous if a tool type of the tool can be recognized by means of the identification device and, as a result, a tool center point relative to the robot element can be determined in the case of the tool connected to the robot element via the coupling device. The detection device can be designed to detect the tool type of the tool to be coupled to the robot member by sensory means, wherein an optical, an acoustic and / or a capacitive sensor principle is / are conceivable. In addition, the recognition device can be designed to read out data of the respective tool, for example via short-range data communication, Bluetooth via wireless data network, etc. The tool center point (TCP: Tool Center Point) can in particular be the tool action point described above. In this way, it is possible for the robot apparatus to use the tool coupled to the robot member as intended, without first determining or determining the tool center point or TCP, for example by means of scanning movements of the robot apparatus. It is also conceivable for a plausibility check to be carried out with respect to the spatial position of the TCP by comparing the tool center point recognized by means of the recognition device and the tool action point determined as part of the orientation of the alignment elements. Consequently, for example, damaging a workpiece to be machined by means of the robot device due to a confusion of the tool coupled to the robot member and a consequently incorrectly determined TCP is avoided particularly efficiently and / or particularly effectively.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Werkzeug für eine Robotervorrichtung. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Werkzeug eine Kopplungseinrichtung mit wenigstens einem kugelsegmentförmigen werkzeugseitigen Ausrichtelement umfasst, welches in seiner Form an das wenigstens eine, kugelsegmentförmige roboterseitige Ausrichtelement angepasst ist. Insbesondere kann es sich bei dem Werkzeug um ein im Zusammenhang mit der Robotervorrichtung beschriebenes Werkzeug handeln. Ebenso kann es sich bei der Robotervorrichtung um die zuvor beschriebene Robotervorrichtung handeln. Einerseits ist ein solches Werkzeug besonders flexibel einsetzbar und andererseits besonders einfach an die Robotervorrichtung, insbesondere an ein Roboterglied dieser Robotervorrichtung, anzukoppeln. In das Werkzeug kann eine Energieversorgungseinrichtung, zum Beispiel ein elektrischer Akkumulator zum Antreiben des Werkzeugs, zumindest teilweise integriert sein. Demnach kann es sich bei dem Werkzeug um ein sogenanntes Akku-Werkzeug handeln. Alternativ oder zusätzlich kann das Werkzeug mittels einer Energiezuführvorrichtung, beispielsweise einem Elektrokabel, einem Pneumatikschlauch etc., ausgerüstet sein, worüber dem Werkzeug Energie zum Antreiben desselben zuführbar bzw. bereitstellbar ist.The invention further relates to a tool for a robot device. It is inventively provided that the tool comprises a coupling device with at least one spherical segment-shaped tool-side alignment, which is adapted in shape to the at least one, spherical segment-shaped robot-side alignment. In particular, the tool may be a tool described in connection with the robot device. Likewise, the robot device may be the robot device described above. On the one hand, such a tool can be used particularly flexibly and, on the other hand, can be coupled particularly easily to the robot device, in particular to a robot link of this robot device. In the tool, a power supply device, for example, an electric accumulator for driving the tool, at least partially integrated. Accordingly, the tool may be a so-called cordless tool. Alternatively or additionally, the tool can be equipped by means of a power supply device, for example an electric cable, a pneumatic hose, etc., via which energy can be supplied to the tool for driving it.

Bei diesem Werkzeug ist es insbesondere vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung drei Ausrichtelemente aufweist, welche jeweils an ein jeweiliges, zugeordnetes roboterseitiges Ausrichtelement angepasst sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Kopplungseinrichtung mehr als drei Ausrichtelemente aufweist. Dies kann beispielsweise dazu beitragen, das Werkzeug besonders lagestabil mit dem oder an das Roboterglied zu koppeln. Ferner können mehr als drei Ausrichtelemente zu einem besonders festen Halt des Werkzeugs an der Robotervorrichtung unterstützen.In this tool, it is provided in particular that the coupling device has three alignment elements, which are each adapted to a respective, associated robot-side alignment element. It can be provided that the coupling device has more than three alignment elements. For example, this can contribute to coupling the tool to the or to the robot member in a particularly stable manner. Furthermore, more than three alignment elements can assist in a particularly firm hold of the tool on the robotic device.

Ferner betrifft die Erfindung ein Handwerkzeug mit wenigstens einem als Handhabe dienenden Werkzeugteil. Um dieses Handwerkzeug besonders flexibel einsetzbar auszugestalten und auf besonders einfache und aufwandsarme Weise an eine Maschine, insbesondere einen Roboter, koppeln zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Handwerkzeug eine werkzeugseitige, wenigstens ein Ausrichtelement aufweisende Kopplungseinrichtung umfasst, mittels welcher das Handwerkzeug an einer roboterseitigen Kopplungseinrichtung eines Roboterglieds der Robotervorrichtung fixierbar ist. Insbesondere bei einer Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) der Robotervorrichtung mit einem menschlichen Arbeiter ist dann das Handwerkzeug, bei welchem es sich beispielsweise um das zuvor beschriebene oder im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung beschriebene Werkzeug handeln kann, mittels der Robotervorrichtung und mittels des Arbeiters zumindest weitgehend gleich effizient nutzbar. Demzufolge kann darauf verzichtet werden, speziell für die Robotervorrichtung ausgebildete Werkzeuge und speziell für den menschlichen Arbeiter ausgebildete Werkzeuge zu entwickeln und/oder zu beschaffen. So trägt das erfindungsgemäße Handwerkzeug zu einer besonders effizienten Mensch-Roboter-Kollaboration bei, da der menschliche Arbeiter und die Robotervorrichtung besonders innig miteinander zusammenarbeiten können, indem seitens der Robotervorrichtung und seitens des Arbeiters jeweils ein gemeinsames Werkzeug eines Werkzeugtyps nutzbar ist.Furthermore, the invention relates to a hand tool with at least one serving as a handle tool part. In order to design this hand tool particularly flexible and to be able to couple in a particularly simple and low-effort manner to a machine, in particular a robot, the invention provides that the hand tool comprises a tool side, at least one alignment element having coupling means by which the hand tool on a robot side Coupling device of a robot member of the robot device is fixable. In particular, in a human-robot collaboration (MRK) of the robotic device with a human worker is then the hand tool, which may be, for example, the tool described above or described in connection with the robot device according to the invention, by means of the robotic device and by means of the worker At least largely equally effective usable. Accordingly, refraining from developing and / or procuring tools specially designed for the robot apparatus and tools specially designed for the human worker can be dispensed with. Thus, the hand tool according to the invention contributes to a particular efficient human-robot collaboration, since the human worker and the robotic device can collaborate particularly intimately by utilizing a common tool of a tool type from both the robot device and the worker.

Unter einem Handwerkzeug sind in diesem Zusammenhang einerseits ein auf ein Prozessmittel angewiesenes Handwerkzeug (Bohrmaschine, Schweißgerät, Fräswerkzeug, Lackiersprühpistole etc.) und andererseits ein von Prozessmitteln unabhängiges Handwerkzeug (Schlosserhammer, Schraubendreher, Maulschlüssel, Messwerkzeug etc.) zu verstehen.Under a hand tool in this context, on the one hand to rely on a process tool hand tool (drill, welding machine, milling tool, Lackiersprühpistole etc.) and on the other hand independent of process means hand tool (locksmith hammer, screwdriver, open-end wrench, measuring tool, etc.) to understand.

In einer Weiterbildung des Handwerkzeugs kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Ausrichtelement konkav an der Handhabe des Handwerkzeugs ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das Handwerkzeug für den menschlichen Arbeiter besonders ergonomisch greifbar und nutzbar, während das konkave Ausrichtelement das einfache Koppeln des Werkzeugs an der Robotervorrichtung unterstützt.In one development of the hand tool, provision can be made for the at least one alignment element to be concave on the handle of the hand tool. In this way, the hand tool is particularly ergonomically tangible and usable for the human worker, while the concave alignment member aids in easy coupling of the tool to the robotic device.

Es hat sich als weiter vorteilhaft herausgestellt, wenn das wenigstens eine Ausrichtelement und ein weiteres Ausrichtelement der werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung einander entgegengesetzt und gegenüberliegend angeordnet sind. Mit anderen Worten sind das Ausrichtelement und das wenigstens eine weitere Ausrichtelement beidseitig an der Handhabe des Handwerkzeugs ausgebildet. Demzufolge ist das Koppeln des Werkzeugs an das Roboterglied noch einfacher. Insbesondere kann eine roboterseitige Greifeinheit ähnlich dem Prinzip einer menschlichen Hand aufgebaut sein und/oder funktionieren, sodass auf besonders vorteilhafte Weise die roboterseitige Kopplungseinrichtung und die roboterseitige Greifeinheit als eine gemeinsame Baugruppe ausgebildet sein können. Demnach liegen sich zumindest zwei Greifelemente der Greifeinheit derart gegenüber, dass an dem jeweiligen Greifelement ausgebildete Ausrichtelemente einander entgegengesetzt und gegenüberliegend angeordnet sind, sodass diese in die werkzeugseitigen Ausrichtelemente eingreifen können. Alternativ kann eine separat von der roboterseitigen Kopplungseinrichtung ausgebildete Greifeinheit zum positionellen Fixieren des Werkzeugs an dem Roboterglied entfallen.It has proved to be further advantageous if the at least one alignment element and a further alignment element of the tool-side coupling device are arranged opposite one another and opposite one another. In other words, the alignment element and the at least one further alignment element are formed on both sides on the handle of the hand tool. As a result, coupling the tool to the robot member is even easier. In particular, a robot-side gripping unit similar to the principle of a human hand can be constructed and / or work, so that in a particularly advantageous manner, the robot-side coupling device and the robot-side gripping unit can be designed as a common assembly. Accordingly, at least two gripping elements of the gripping unit face each other in such a way that aligning elements formed on the respective gripping element are arranged opposite to one another and opposite one another, so that they can engage in the tool-side aligning elements. Alternatively, a gripping unit formed separately from the robot-side coupling device can be omitted for positionally fixing the tool to the robot member.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 in schematischer und perspektivischer Darstellung eine Robotervorrichtung;
  • 2 in schematischer und perspektivischer Darstellung ein Bohrwerkzeug;
  • 3 in schematischer und perspektivischer Darstellung ein Schlagwerkzeug;
  • 4 in einer schematischen und perspektivischen Darstellung einen Maulschlüssel;
  • 5 in einer schematischen Schnittdarstellung eine roboterseitige und eine werkzeugseitige Kopplungseinrichtung;
  • 6 in einer schematischen Schnittdarstellung die Kopplungseinrichtungen beim Ausrichten aneinander;
  • 7 in einer schematischen Schnittdarstellung die Kopplungseinrichtungen unter Vermittlung einer Rastverbindung; und
  • 8 in einer schematischen und perspektivischen Darstellung das Bohrwerkzeug aus 2 in einer anderen Perspektive.
The invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment and with reference to the drawings. It shows:
  • 1 a schematic and perspective view of a robot device;
  • 2 in schematic and perspective view of a drilling tool;
  • 3 in schematic and perspective view a striking tool;
  • 4 in a schematic and perspective view of an open-end wrench;
  • 5 in a schematic sectional view of a robot-side and a tool-side coupling device;
  • 6 in a schematic sectional view of the coupling devices when aligning with each other;
  • 7 in a schematic sectional view of the coupling means under mediation of a latching connection; and
  • 8th in a schematic and perspective view of the drilling tool 2 in a different perspective.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichem Bezugszeichen versehen. The same or functionally identical elements are provided in the figures with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung eine Robotervorrichtung 1, bei welcher es sich im vorliegenden Beispiel um einen Industrieroboter handelt. Die Robotervorrichtung 1 weist mehrere Roboterglieder 2 auf, welche in Bezug zu einer Roboterbasis 3 schwenkbar und/oder rotierbar angeordnet sind. An einem distalen, das heißt am weitesten von der Roboterbasis 3 entfernten, Roboterglied 4 ist eine roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 angeordnet. Diese weist wenigstens drei roboterseitige Ausrichtelemente 6 auf, an welchen drei zugeordnete, werkzeugseitige Ausrichtelemente 7 (erstmals gezeigt in 2) ausrichtbar sind. Die roboterseitigen Ausrichtelemente 6 sind kugelsegmentförmig, insbesondere jeweils als ein Kugelschalensegment, ausgebildet. Im vorliegenden Beispiel springen die roboterseitigen Ausrichtelemente 6 von einem roboterseitigen Greifelement 8 oder mehreren roboterseitigen Greifelementen 8 hervor. Mit anderen Worten sind die roboterseitigen Ausrichtelemente konvex ausgebildet. 1 shows a schematic and perspective view of a robotic device 1 , which in this example is an industrial robot. The robot device 1 has several robot links 2 which are related to a robot base 3 are arranged pivotably and / or rotatably. At a distal, that is farthest from the robot base 3 removed, robot link 4 is a robot-side coupling device 5 arranged. This has at least three robot-side alignment elements 6 on, on which three assigned, tool-side alignment elements 7 (first shown in 2 ) are alignable. The robot-side alignment elements 6 are spherical segment, in particular each as a spherical shell segment, formed. In the present example, the robot-side alignment elements jump 6 from a robot-side gripping element 8th or more robot-side gripping elements 8th out. In other words, the robot-side alignment elements are convex.

2 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung ein Bohrwerkzeug 9, das die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 als Teil einer werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung 10 umfasst. Die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 sind kugelsegmentförmig, insbesondere jeweils als ein Kugelschalensegment ausgebildet, sodass die werkzeugseitigen Ausrichtelemente mit den roboterseitigen Ausrichtelementen korrespondieren. Mit anderen Worten ist wenigstens eines der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 an wenigstens eines der roboterseitigen Ausrichtelemente 6 in seiner Form angepasst. Im vorliegenden Beispiel sind die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 jeweils an die jeweiligen roboterseitigen Ausrichtelemente 6 angepasst, sodass die roboterseitigen Ausrichtelemente 6 mit den werkzeugseitigen Ausrichtelementen 7 korrespondieren. Infolgedessen ist das Bohrwerkzeug 9, welches insbesondere als eine Bohrmaschine ausgebildet sein kann, besonders einfach und aufwandsarm an das Roboterglied 4 ankoppelbar. 2 shows a schematic and perspective view of a drilling tool 9 that the tool-side alignment elements 7 as part a tool-side coupling device 10 includes. The tool-side alignment elements 7 are spherical segment, in particular each formed as a spherical shell segment, so that the tool-side alignment correspond with the robot-side alignment elements. In other words, at least one of the tool-side alignment elements 7 on at least one of the robot-side alignment elements 6 adapted in its shape. In the present example, the tool-side alignment elements 7 in each case to the respective robot-side alignment elements 6 adjusted so that the robot-side alignment elements 6 with the tool-side alignment elements 7 correspond. As a result, the drilling tool is 9 , which may be designed in particular as a drill, particularly simple and low-effort to the robot member 4 coupled.

Aufgrund einer jeweiligen Geometrie bzw. aufgrund einer jeweiligen räumlichen Anordnung der Ausrichtelemente 6, 7 ist das an dem Roboterglied 4 fixierbare Bohrwerkzeug 9 in einer genau definierbaren bzw. definierten Lage in Bezug zu dem Roboterglied daran ausrichtbar und/oder fixierbar. Hierzu ist vorgesehen, dass die werkzeugseitigen Ausrichtelemente konkav ausgebildet sind, das heißt sich in Richtung hin zu einem Werkzeuginneren erstrecken. Auf diese Weise können bei einem Koppeln des Bohrwerkzeugs 9 an das Roboterglied 4 die roboterseitigen Ausrichtelemente 6 in die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 eingreifen, sodass die roboterseitigen Ausrichtelemente 6 im angekoppelten Zustand des Bohrwerkzeugs 9 zumindest teilweise von dem werkzeugseitigen Ausrichtelementen 7 umgriffen sind.Due to a respective geometry or due to a respective spatial arrangement of the alignment elements 6 . 7 That is the robot member 4 fixable drilling tool 9 in an exactly definable or defined position with respect to the robot member alignable and / or fixable thereto. For this purpose, it is provided that the tool-side alignment elements are concave, that is, extend in the direction towards a tool interior. In this way, when coupling the drilling tool 9 to the robot member 4 the robot-side alignment elements 6 in the tool-side alignment elements 7 engage, so that the robot-side alignment elements 6 in the coupled state of the drilling tool 9 at least partially from the tool-side alignment elements 7 are encompassed.

Es ist zu verstehen, dass ein jeweiliges der roboterseitigen Ausrichtelemente 6 einem jeweiligen der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 zugeordnet ist, um die räumlich bestimmte Lage des Bohrwerkzeugs 9 in Relation zu dem Roboterglied 4 einzustellen. Prinzipiell ist es alternativ vorstellbar, dass eines oder mehrere der roboterseitigen Ausrichtelemente 6 konkav ausgebildet sind, während eines oder mehrere der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 konvex ausgebildet sind. Doch im Sinne einer besonders ergonomischen Handhabbarkeit des Bohrwerkzeugs 9 ist es besonders bevorzugt, wenn, wie bereits beschrieben, die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 konkav und die roboterseitigen Ausrichtelemente 6 konvex ausgebildet sind.It should be understood that a respective one of the robot-side alignment elements 6 a respective one of the tool-side alignment elements 7 is assigned to the specific location of the drilling tool 9 in relation to the robot member 4 adjust. In principle, it is alternatively conceivable that one or more of the robot-side alignment elements 6 are concave, while one or more of the tool-side alignment elements 7 are convex. But in terms of a particularly ergonomic handling of the drilling tool 9 it is particularly preferred if, as already described, the tool-side alignment elements 7 concave and the robot-side alignment elements 6 are convex.

Das in 2 gezeigte Bohrwerkzeug 9 kann Teil eines Werkzeugsortiments sein, welches eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkzeugen 11 umfasst. Demnach kann wenigstens eines der Werkzeuge 11 als das Bohrwerkzeug 9 ausgebildet sein. Weitere Werkzeuge aus dem Werkzeugsortiment 11 können beispielsweise jeweils als ein Schlagwerkzeug oder Hammer 12, als Maulschlüssel 13 etc. ausgebildet sein. Ferner kann das Werkzeugsortiment 11 Werkzeuge umfassen, die jeweils als ein Schweißgerät, als ein Befeuchtungs- und/oder Beströmungswerkzeug (Lackierspritzpistole, Kühlmittelzuführung etc.) ausgebildet sind. Den Werkzeugen 11 des Werkzeugsortiments ist gemein, dass diese jeweils die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 aufweisen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 jeweils im Bereich einer jeweiligen Handhabe 14 des entsprechenden Werkzeugs 11 angeordnet sind.This in 2 shown drilling tool 9 may be part of a tool assortment containing a variety of different tools 11 includes. Accordingly, at least one of the tools 11 as the drilling tool 9 be educated. Other tools from the tool assortment 11 For example, each as an impact tool or hammer 12 , as an open-end wrench 13 be formed. Furthermore, the tool assortment 11 Include tools, each of which is designed as a welding device, as a humidifying and / or Beströmungswerkzeug (paint spray gun, coolant supply, etc.). The tools 11 of the tool assortment has in common that these each have the tool-side alignment elements 7 respectively. It can be provided that the tool-side alignment elements 7 each in the range of a respective handle 14 of the corresponding tool 11 are arranged.

3 zeigt in schematischer und perspektivischer Darstellung den zuvor bereits erwähnten Hammer 12, während 4 in einer schematischen und perspektivischen Darstellung den bereits zuvor erwähnten Maulschlüssel 13 zeigt. Die lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips der Erfindung herangezogenen Werkzeuge 9, 12, 13 sind jeweils auf besonders einfache Art und Weise mit dem Roboterglied 4 räumlich bestimmt koppelbar bzw. daran ausrichtbar. Das bedeutet, dass das jeweils an das Roboterglied 4 angekoppelte Werkzeug 9, 12, 13 mittels der Robotervorrichtung 1 nutzbar bzw. einsetzbar ist. Darüber hinaus sind die Werkzeuge 11 bzw. 9, 12, 13 mittels eines nicht dargestellten menschlichen Arbeiters nutzbar und/oder einsetzbar, da diese jeweils als ein Handwerkzeug 15 ausgebildet sind. Unter einem Handwerkzeug ist hierin zu verstehen, dass dieses durch den menschlichen Arbeiter über die jeweilige Handhabe 14 mittels der Hand des menschlichen Arbeiters halterbar und/oder bedienbar sind. 3 shows a schematic and perspective view of the previously mentioned hammer 12 , while 4 in a schematic and perspective view of the previously mentioned open-end wrench 13 shows. The only example used to illustrate the principle of operation of the invention tools 9 . 12 . 13 are each in a particularly simple manner with the robot member 4 spatially determined coupled or alignable. That means that each to the robot member 4 coupled tool 9 . 12 . 13 by means of the robot device 1 usable or usable. In addition, the tools 11 respectively. 9 . 12 . 13 Usable and / or usable by means of a human worker, not shown, since these each as a hand tool 15 are formed. By a hand tool is to be understood that this by the human worker on the respective handle 14 can be held and / or operated by means of the hand of the human worker.

Infolgedessen sind die Werkzeuge 11 jeweils gleichermaßen effizient mittels der Robotervorrichtung 1 und mittels des menschlichen Arbeiters nutzbar und/oder einsetzbar, sodass einem Gedanken an eine besonders effiziente Mensch-Roboter-Kollaboration in besonderer Weise Rechnung getragen ist. Indem die werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 konkav an dem jeweiligen Werkzeug 11, insbesondere im Bereich der Handhabe 14, ausgebildet sind, ist dieses insbesondere von dem menschlichen Arbeiter besonders ergonomisch greifbar, sodass keinerlei Einbußen hinsichtlich der Einsetzbarkeit des durch den Menschen bedienten Werkzeugs 11 hinzunehmen sind, obwohl das entsprechende Werkzeug 11 auch mit der Robotervorrichtung 1, insbesondere mit dem Roboterglied 4, koppelbar und mittels der Robotervorrichtung 1 nutzbar ist.As a result, the tools are 11 each equally efficient by means of the robotic device 1 and can be used and / or used by the human worker, so that a thought of a particularly efficient human-robot collaboration is taken into account in a special way. By the tool-side alignment elements 7 concave on the respective tool 11 , in particular in the area of the handle 14 , are designed to be particularly ergonomic, especially by the human worker, so that no loss in the applicability of the human-operated tool 11 are acceptable, although the appropriate tool 11 also with the robot device 1 , in particular with the robot member 4 , coupled and by means of the robotic device 1 is usable.

Für ein Koppeln des jeweiligen Werkzeugs 11 bzw. 9, 12, 13 an das Roboterglied 4 ist dieses grob an die räumliche Lage des jeweiligen Werkzeugs 11 heranbewegbar. Das Koppeln des jeweiligen Werkzeugs 11 an das Roboterglied 4 ist in 5 und 6 dargestellt, wobei in 5 in einer schematischen Schnittdarstellung die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 und die werkzeugseitige Kopplungseinrichtung 10 abgebildet sind, welche noch nicht zusammenwirken. In 6 sind in einer schematischen Schnittdarstellung die Kopplungseinrichtungen 5, 10 beim Ausrichten aneinander dargestellt.For coupling the respective tool 11 respectively. 9 . 12 . 13 to the robot member 4 this is roughly related to the spatial position of the respective tool 11 heranbewegbar. The coupling of the respective tool 11 to the robot member 4 is in 5 and 6 shown, in 5 in a schematic sectional view of the robot side coupling device 5 and the tool-side coupling device 10 are shown, which do not interact yet. In 6 are a schematic sectional view of the coupling devices 5 . 10 shown aligned when aligned.

In 5 ist also das Roboterglied 4 grob an die räumliche bzw. positionelle Lage des Werkzeugs 11 heranbewegt, welches beispielsweise auf einer nicht dargestellten Arbeitsplatte, in einem Werkzeugmagazin etc. positioniert sein kann. Um das in 5 gezeigte, werkzeugseitige Ausrichtelement 7 und das in 5 gezeigte, roboterseitige Ausrichtelement 6 aneinander auszurichten, sind eine roboterseitige Ausrichtachse 16 und eine werkzeugseitige Ausrichtachse 17 in Überdeckung zu bringen, sodass diese zusammenfallen. In 5 fallen die beiden Ausrichtachsen 16, 17 auseinander, da bisher lediglich eine grobe Annäherung der Ausrichtelemente 6, 7 erfolgt ist. Es ist des Weiteren in 5 eine Kopplungsrichtung 18 definiert, entlang welcher die beiden Kopplungseinrichtungen 5, 10 bzw. Ausrichtelemente 6, 7 aufeinander zuzubewegen sind, um das Werkzeug 11 bestimmungsgemäß mit dem Roboterglied 4 zu koppeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das roboterseitige Ausrichtelement 6 bzw. die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 in Kopplungsrichtung 18 hin zu der werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung 10 bzw. hin zu dem werkzeugseitigen Ausrichtelement 7 zu bewegen ist, um das Werkzeug 11 räumlich bestimmt an dem Roboterglied 4 zu fixieren und auszurichten.In 5 So it's the robot part 4 roughly to the spatial or positional position of the tool 11 moved, which can be positioned, for example, on a work surface, not shown, in a tool magazine, etc. To do that in 5 shown, tool-side alignment 7 and that in 5 shown, robot-side alignment 6 align with each other, are a robot-side alignment axis 16 and a tool-side alignment axis 17 to overlap so that they coincide. In 5 fall the two alignment axes 16 . 17 apart, since so far only a rough approximation of the alignment 6 . 7 is done. It is further in 5 a coupling direction 18 defines along which the two coupling devices 5 . 10 or alignment elements 6 . 7 Toward each other are the tool 11 as intended with the robot member 4 to pair. For example, it can be provided that the robot-side alignment element 6 or the robot-side coupling device 5 in the coupling direction 18 towards the tool-side coupling device 10 or towards the tool-side alignment element 7 to move is to the tool 11 spatially determined on the robot member 4 to fix and align.

Besonders gut zu erkennen ist in 5 die konvexe Ausgestaltung des Kugelschalensegments des roboterseitigen Ausrichtelements 6 sowie die konkave Ausgestaltung des werkzeugseitigen Ausrichtelements 7. Hierbei weisen die Ausrichtelemente 6, 7 jeweils einen Radius auf, der jeweils so bemessen ist, dass der roboterseitige Radius 19 mit dem werkzeugseitigen Radius 20 korrespondiert. Dies kann bedeuten, dass die Radien 19, 20 jeweils so ausgebildet sind, dass sich eine jeweilige Außenumfangsfläche des jeweiligen Ausrichtelements 6, 7 im aneinander gekoppelten Zustand direkt berühren. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass zwischen den beiden Ausrichtelementen 6, 7 entlang einer jeweiligen, zu den Ausrichtachsen 16, 17 senkrechten und radialen Richtung ein Formschluss ausgebildet werden kann.Especially good to see in 5 the convex configuration of the spherical shell segment of the robot-side alignment element 6 and the concave configuration of the tool-side alignment element 7 , Here are the alignment elements 6 . 7 each have a radius which is in each case dimensioned such that the robot-side radius 19 with the tool-side radius 20 corresponds. This can mean that the radii 19 . 20 are each formed so that a respective outer peripheral surface of the respective alignment element 6 . 7 in the coupled condition, touch directly. In other words, it can be provided that between the two alignment elements 6 . 7 along a respective, to the alignment axes 16 . 17 vertical and radial direction a positive connection can be formed.

Bei Betrachtung der 6 ist erkennbar, wie das roboterseitige Ausrichtelement 6 in Kopplungsrichtung 18 weiter zu dem werkzeugseitigen Ausrichtelement 7 hinbewegt wurde. Aufgrund der miteinander korrespondierenden, kugelsegmentförmigen Geometrien der Ausrichtelemente 6, 7 gleiten diese bei einem weiteren Bewegen des roboterseitigen Ausrichtelements 6 hin zu dem werkzeugseitigen Ausrichtelement 7 aneinander ab, sodass unter dem Aneinanderabgleiten der beiden Ausrichtelemente 6, 7 bzw. der beiden Kopplungseinrichtungen 5, 10 sich die beiden Ausrichtachsen 16, 17 aneinander annähern. Hierbei ist es denkbar, dass sich die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 und die werkzeugseitige Kopplungseinrichtung 10 entlang einer senkrecht zu der Kopplungsrichtung 18 verlaufenden Verschieberichtung 21 relativ zueinander verschieben. Es ist zu verstehen, dass eine Richtungskomponente der Verschieberichtung 21 senkrecht zur Zeichenebene steht und infolgedessen nicht darstellbar ist. Jedenfalls kann die Verschieberichtung 21 als ein wenigstens zweidimensionaler oder dreidimensionaler Vektor ausgebildet sein.Looking at the 6 is recognizable as the robot-side alignment element 6 in the coupling direction 18 on to the tool-side alignment element 7 was moved. Due to the corresponding, spherical segment-shaped geometries of the alignment 6 . 7 they slide upon further movement of the robot-side alignment element 6 towards the tool-side alignment element 7 from each other, so that under the sliding apart of the two alignment elements 6 . 7 or the two coupling devices 5 . 10 the two alignment axes 16 . 17 approach each other. It is conceivable that the robot-side coupling device 5 and the tool-side coupling device 10 along a direction perpendicular to the coupling direction 18 extending displacement direction 21 move relative to each other. It should be understood that a directional component of the direction of displacement 21 is perpendicular to the plane and as a result can not be displayed. In any case, the direction of displacement 21 be formed as an at least two-dimensional or three-dimensional vector.

Unter dem relativen Bewegen der Kopplungseinrichtungen 5, 10 bzw. der Ausrichtelemente 6, 7 relativ zueinander verringert sich ein Abstand 22, welcher jeweils senkrecht zwischen den Ausrichtachsen 16, 17 bemessen ist. Zusammengefasst gleitet die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 zumindest bereichsweise, das heißt insbesondere über das roboterseitige Ausrichtelement 6 in das werkzeugseitige Ausrichtelement 7 der werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung 10 ein, wobei sich bei dem Eingleiten oder Eingreifen der Abstand 22 weiter verringert, bis die Ausrichtachsen 16, 17 zusammenfallen. Im rechten Teil der 6 sind die Kopplungseinrichtungen 5, 10 in einem aneinander ausgerichteten und/oder in einem aneinander fixierten Zustand dargestellt.Under the relative movement of the coupling devices 5 . 10 or the alignment elements 6 . 7 relative to each other, a distance decreases 22 , which are each perpendicular between the alignment axes 16 . 17 is measured. In summary, the robot-side coupling device slides 5 at least in certain areas, that is, in particular via the robot-side alignment element 6 in the tool-side alignment element 7 the tool-side coupling device 10 a, wherein in the initiating or intervening the distance 22 further reduced until the alignment axes 16 . 17 coincide. In the right part of the 6 are the coupling devices 5 . 10 shown in an aligned and / or in a fixed state.

Das exakte Ausrichten der beiden Kopplungseinrichtungen 5, 10 aneinander kann als Einschwimmen bezeichnet werden, beispielsweise kann die Robotervorrichtung 1 mit dessen Roboterglied 4 eine kreisförmige und/oder spiralförmige Suchbewegung ausführen, bis die entsprechend ausgestattete Robotervorrichtung 1 kraftgeregelt feststellt, dass das Einschwimmen, also das Koppeln, des Werkzeugs 11 an dem Roboterglied 4 abgeschlossen ist. Denn es erfordert seitens der Robotervorrichtung 1 eine geringere Kraft, die kreis- und/oder spiralförmige Suchbewegung, insbesondere entlang der Verschieberichtung 21 auszuführen, wenn der weiter oben beschriebene Formschluss zwischen den Ausrichtelementen 6, 7 noch nicht hergestellt ist. Demgegenüber ist seitens der Robotervorrichtung 1 eine höhere Kraft aufzuwenden, um die Suchbewegung mittels des Roboterglieds 4 durchzuführen, sobald, wie im rechten Teil der 6 gezeigt, die Ausrichtelemente 6, 7 aneinander ausgerichtet sind sowie ineinander eingreifen und infolgedessen zwischen diesen der Formschluss erzeugt ist.The exact alignment of the two coupling devices 5 . 10 one another may be referred to as a swim-in, for example, the robotic device 1 with its robot member 4 perform a circular and / or spiral seek motion until the appropriately equipped robotic device 1 force-controlled determines that the swim, so the coupling of the tool 11 on the robot member 4 is completed. Because it requires part of the robot device 1 a lower force, the circular and / or spiral search movement, in particular along the direction of displacement 21 if the above-described positive connection between the alignment elements 6 . 7 not yet made. On the other hand, on the part of the robot device 1 to apply a higher force to the seek motion by means of the robot member 4 as soon as, as in the right part of the 6 shown the alignment elements 6 . 7 are aligned with each other and engage each other and as a result between them the positive connection is created.

In 7 ist gezeigt, wie unter einem Ausrichten der Ausrichtelemente 6, 7 aneinander wenigstens eine Verbindung 23 zwischen dem Roboterglied 4 und dem Werkzeug 11 herstellbar ist, über welche wenigstens ein Prozessmittel zwischen dem Werkzeug 11 und dem Roboterglied 4 leitbar ist. Hierzu zeigt die 7 in einer schematischen Schnittdarstellung die Kopplungseinrichtungen 5, 10 mit der hergestellten Verbindung 23. Beispielsweise können an der prozessmittelleitenden Verbindung 23 ein roboterseitiges, erstes Verbindungselement 24 und ein werkzeugseitiges, zweites Verbindungselement 25 beteiligt sein. Stellvertretend für eine Vielzahl von Leitungen, welche mittels einer jeweiligen Verbindung 23 oder mittels einer gemeinsamen Verbindung 23 miteinander verbindbar sind, um Prozessmittel zwischen dem Werkzeug 11 und der Robotervorrichtung 1 bzw. dem Roboterglied 4 zu leiten, ist in 7 eine Leitung 26 eingezeichnet. Diese Leitung 26 kann als ein elektrisches Leitelement, ein Fluidleitelement und/oder ein sonstiges Rohr-, Kabel- und/oder Schlauchelement ausgebildet sein, sodass mittels der Leitung 26 dem Werkzeug 11 wenigstens ein Prozessmittel zuführbar ist und/oder das wenigstens eine Prozessmittel von dem Werkzeug 11 abführbar ist. Bei dem Prozessmittel kann es sich insbesondere um Elektrizität, um wenigstens ein Fluid und/oder um wenigstens einen Gegenstand handeln. Eine solche Leitung 26 oder ein eine Vielzahl von Leitungen 26 umfassendes Leitungspaket, mittels welchem wenigstens ein Prozessmittel von der Robotervorrichtung 1 hin zu einem Endeffektor der Robotervorrichtung 1 und/oder zu dem Werkzeug 11 leitbar und/oder davon abführbar ist, wird in der Robotertechnik vereinfachend Energiezuführung genannt.In 7 is shown as under alignment of the alignment elements 6 . 7 at least one connection to each other 23 between the robot member 4 and the tool 11 can be produced, via which at least one process means between the tool 11 and the robot member 4 is conductive. For this show the 7 in a schematic sectional view of the coupling devices 5 . 10 with the compound produced 23 , For example, at the process-mediating connection 23 a robot-side, first connecting element 24 and a tool-side, second connecting element 25 be involved. Representing a variety of lines, which by means of a respective connection 23 or by means of a common connection 23 connectable to each other to process means between the tool 11 and the robot device 1 or the robot member 4 to lead is in 7 a line 26 located. This line 26 can be configured as an electrical guide element, a fluid guide element and / or another pipe, cable and / or hose element, so that by means of the line 26 the tool 11 at least one process agent can be supplied and / or the at least one process agent from the tool 11 is deductible. The process means may in particular be electricity, at least one fluid and / or at least one object. Such a line 26 or a variety of wires 26 comprehensive line package, by means of which at least one process means of the robotic device 1 towards an end effector of the robotic device 1 and / or to the tool 11 can be conducted and / or deducted, is called simplistic energy supply in robotics.

Im vorliegenden Beispiel ist vorgesehen, dass das roboterseitige Ausrichtelement 6 bzw. die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 das roboterseitige Verbindungselement 24 der prozessmittelleitenden Verbindung 23 aufweist. Dementsprechend ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass das werkzeugseitige Ausrichtelement 7 bzw. die werkzeugseitige Kopplungseinrichtung 10 das werkzeugseitige Verbindungselement 25 der prozessmittelleitenden Verbindung 23 aufweist. Hierbei korrespondieren die Verbindungselemente 24, 25 miteinander, beispielsweise kann das roboterseitige Verbindungselement 24 als ein Steckelement ausgebildet sein, während das werkzeugseitige Verbindungselement 25 als eine Steckelementaufnahme ausgebildet ist, sodass unter dem Einschwimmen bzw. Koppeln der Ausrichtelemente 6, 7 die prozessmittelleitende Verbindung 23 über die beiden Verbindungselemente 24, 25 herstellbar ist.In the present example it is provided that the robot-side alignment element 6 or the robot-side coupling device 5 the robot-side connecting element 24 the process-mediating connection 23 having. Accordingly, it is provided in the present example that the tool-side alignment element 7 or the tool-side coupling device 10 the tool-side connecting element 25 the process-mediating connection 23 having. In this case, the connecting elements correspond 24 . 25 with each other, for example, the robot-side connecting element 24 be formed as a plug-in element while the tool-side connecting element 25 is formed as a plug-element receptacle, so that under the floating or coupling of the alignment 6 . 7 the process-mediating connection 23 over the two connecting elements 24 . 25 can be produced.

Es ist des Weiteren in 7 gezeigt, dass das roboterseitige Ausrichtelement 6, welches kugelschalenförmig bzw. kugelsegmentartig ausgebildet ist, überäquatorial von einem Trägerkörper 27 der roboterseitigen Kopplungseinrichtung 5 hervorspringt. Ferner ist gezeigt, dass sich das werkzeugseitige Ausrichtelement 7 überäquatorial in einen Trägerkörper 28 der werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung 10 hineinerstreckt. Auf diese Weise sind die beiden Kopplungseinrichtungen 5, 10 besonders positionsfest und zuverlässig aneinander ausrichtbar und aneinander fixierbar, da das werkzeugseitige Ausrichtelement 7 mehr als die Hälfte bzw. größtenteils das roboterseitige Ausrichtelement umschließt. Es ist hierbei zu verstehen, dass bei dem Einschwimmen des roboterseitigen Ausrichtelements 6 in das werkzeugseitige Ausrichtelement 7, insbesondere bei einem Bewegen des roboterseitigen Ausrichtelements 6 in Kopplungsrichtung 18 hin zu dem werkzeugseitigen Ausrichtelement 7 wenigstens eine Verformung stattfindet. Beispielsweise kann das roboterseitige Ausrichtelement 6 bzw. die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 reversibel verformbar, zum Beispiel elastisch, ausgebildet sein, sodass bei einem Aufeinanderzubewegen der beiden Ausrichtelemente 6, 7 entlang der Kopplungsrichtung 18 unter einem Verformen des roboterseitigen Ausrichtelements 6 dieses in das werkezugseitige Ausrichtelement 7 eingreift. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die werkzeugseitige Kopplungseinrichtung 10 bzw. das werkzeugseitige Ausrichtelement 7 reversibel verformbar bzw. elastisch ausgebildet ist. Demnach kann das Einschwimmen bzw. Koppeln oder Ausrichten der Ausrichtelemente 6, 7 unter einem Verformen des werkzeugseitigen Ausrichtelements 7 erfolgen. Das bedeutet, dass zwischen den Ausrichtelementen 6, 7 eine Rastverbindung erzeugbar ist.It is further in 7 shown that the robot-side alignment element 6 , which is formed spherical shell-shaped or spherical segment-like, überäquatorial of a carrier body 27 the robot-side coupling device 5 protrudes. Furthermore, it is shown that the tool-side alignment element 7 überäquatorial in a carrier body 28 the tool-side coupling device 10 hineinerstreckt. In this way, the two coupling devices 5 . 10 Particularly positionally and reliably aligned and fixed to each other, since the tool-side alignment 7 more than half or largely encloses the robot-side alignment element. It should be understood that when the robot-side alignment element is being floated 6 in the tool-side alignment element 7 in particular when the robot-side alignment element is moved 6 in the coupling direction 18 towards the tool-side alignment element 7 at least one deformation takes place. For example, the robot-side alignment element 6 or the robot-side coupling device 5 be reversibly deformable, for example, elastic, be formed so that when moving toward each other of the two alignment elements 6 . 7 along the coupling direction 18 under a deformation of the robot-side alignment element 6 this in the werkezugseitige alignment 7 intervenes. Alternatively or additionally, it may be provided that the tool-side coupling device 10 or the tool-side alignment element 7 is formed reversibly deformable or elastic. Accordingly, the Einschwimmen or coupling or alignment of the alignment elements 6 . 7 under a deformation of the tool-side alignment element 7 respectively. That means that between the alignment elements 6 . 7 a locking connection can be generated.

Wie bereits dargelegt ist es von besonderem Vorteil, wenn vor dem Einschwimmen der beiden Kopplungseinrichtungen 5, 10 mittels der Robotervorrichtung 1 zumindest grob erkannt wird, wo in Bezug zu dem Roboterglied 4 das daran anzukoppelnde Werkzeug 11 angeordnet ist. Hierzu kann die Robotervorrichtung 1 eine Erkennungseinrichtung 29 aufweisen, welche in 1 dargestellt ist. Die Erkennungseinrichtung 29 kann darüber hinaus dazu ausgebildet sein, einen Werkzeugtyp des Werkzeugs 11 zu erkennen. Das bedeutet, dass die Erkennungseinrichtung 29 dazu ausgebildet sein kann, zu erkennen, ob es sich bei dem anzukoppelnden Werkzeug 11 beispielsweise um das Bohrwerkzeug 9, um das Schlagwerkzeug 12 oder um den Maulschlüssel 13 handelt. Es sei erneut darauf hingewiesen, dass die Aufzählung des Bohrwerkzeugs 9, des Schlagwerkzeugs 12 und des Maulschlüssels 13 keinesfalls als abschließend für die unterschiedlichen Werkzeugtypen des Werkzeugs 11 zu verstehen ist.As already stated, it is particularly advantageous if, prior to the floating of the two coupling devices 5 . 10 by means of the robot device 1 at least roughly recognized, where in relation to the robot member 4 the tool to be coupled to it 11 is arranged. For this purpose, the robot device 1 a recognition device 29 which are in 1 is shown. The recognition device 29 can also be designed to a tool type of the tool 11 to recognize. This means that the detection device 29 may be designed to recognize whether it is the tool to be coupled 11 for example, the drilling tool 9 to the impact tool 12 or the spanner 13 is. It should be noted again that the listing of the drilling tool 9 , the impact tool 12 and the open-end wrench 13 in no way as final for the different tool types of the tool 11 to understand.

Jeder Werkzeugtyp des Werkzeugs 11 weist einen Werkzeugzentrumspunkt 30 auf, welcher in den 2 bis 4 für das jeweilige Werkzeug eingezeichnet ist. Infolge des Erkennens des entsprechenden Werkzeugtyps ist mittels der Robotervorrichtung 1, zum Beispiel mittels einer Auswerteeinrichtung, der jeweilige Werkzeugzentrumspunkt 30 dreidimensional, das heißt räumlich bestimmbar. So kann auf besonders einfache Art und Weise der jeweilige Werkzeugzentrumspunkt 30 in Bezug zu der Robotervorrichtung 1, insbesondere in Bezug zu dem Roboterglied 4 gesetzt werden, welches einen roboterseitigen Werkzeugzentrumspunkt 31 aufweist. Auf diese ist sichergestellt, dass das mittels der Robotervorrichtung 1 zu bedienende Werkzeug bestimmungsgemäß in einen Arbeitsprozess der Robotervorrichtung 1 integriert wird.Each tool type of the tool 11 has a tool center point 30 on which in the 2 to 4 is drawn for the respective tool. As a result of the recognition of the corresponding tool type is by means of the robotic device 1 , For example by means of an evaluation, the respective Werkzeugzentrumspunkt 30 three-dimensional, that is spatially determinable. Thus, in a particularly simple manner, the respective tool center point 30 in relation to the robotic device 1 , in particular in relation to the robot element 4 which is a robot-side tool center point 31 having. On this it is ensured that by means of the robot device 1 intended to be used tool in a working process of the robot device 1 is integrated.

8 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung das Bohrwerkzeug 9 aus 2 in einer anderen Perspektive, um zu verdeutlichen, dass wenigstens eines der Ausrichtelemente 7 und ein weiteres der Ausrichtelemente 7 der werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung 10 einander entgegengesetzt und gegenüberliegend angeordnet sein können. Zur Verdeutlichung dieser speziellen Positionierung der Ausrichtelemente 7 ist lediglich beispielhaft das Bohrwerkzeug 9 herangezogen worden; es ist zu verstehen, dass eine derartige, gegenüberliegende und entgegengesetzte Anordnung der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 in analoger Weise auf die Werkzeuge 11 des gesamten Werkzeugsortiments übertragbar ist. 8th shows a schematic and perspective view of the drilling tool 9 out 2 in a different perspective, to make it clear that at least one of the alignment elements 7 and another of the alignment elements 7 the tool-side coupling device 10 can be arranged opposite to each other and opposite. To illustrate this special positioning of the alignment 7 is merely an example of the drilling tool 9 been consulted; it is to be understood that such an opposed and opposite arrangement of the tool-side alignment elements 7 in an analogous way to the tools 11 the entire tool range is transferable.

Eine solche Anordnung der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7, wobei wenigstens zwei der Ausrichtelemente 7 sich einander gegenüberliegen und einander entgegengesetzt sind, führt zu einem noch einfacheren Koppeln bzw. Einschwimmen der roboterseitigen Kopplungseinrichtung 5 in die werkzeugseitige Kopplungseinrichtung 10. Des Weiteren ist hierbei vorteilhaft, dass eine von den roboterseitigen Kopplungseinrichtungen 5 separat ausgebildete Greifeinheit entfallen kann. Im vorliegenden Beispiel jedoch ist die roboterseitige Greifeinheit 32 (siehe 1) durch die roboterseitigen Greifelemente 8 gebildet, wobei sich die roboterseitigen Greifelemente 8 gegenüberliegen. In diesem Zusammenhang hat die gegenseitige Anordnung der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7 den Vorteil, dass die Greifeinheit 32 und die roboterseitige Kopplungseinrichtung 5 miteinander, das heißt beispielsweise in Baueinheit, ausgebildet sein können. Auf diese Weise ist ein besonders kompaktes Roboterglied 4 geschaffen, wodurch die Robotervorrichtung 1 einen besonders großen Aktionsradius aufweist.Such an arrangement of the tool-side alignment elements 7 wherein at least two of the alignment elements 7 Opposite each other and are opposite to each other, leads to an even easier coupling or floating of the robot-side coupling device 5 in the tool-side coupling device 10 , Furthermore, it is advantageous that one of the robot-side coupling devices 5 Separately formed gripping unit can be omitted. In the present example, however, the robot-side gripping unit 32 (please refer 1 ) by the robot-side gripping elements 8th formed, wherein the robot-side gripping elements 8th are opposite. In this context, the mutual arrangement of the tool-side alignment elements 7 the advantage that the gripping unit 32 and the robot-side coupling device 5 each other, that is, for example, in unit, may be formed. In this way, a particularly compact robot link 4 created, causing the robotic device 1 has a particularly large radius of action.

Insgesamt zeigt die Erfindung, wie mittels der Robotervorrichtung 1 das Roboterglied 4, welches insbesondere das distale Roboterglied 2 der Robotervorrichtung 1 sein kann, zunächst grob, basierend auf sensorischen Ergebnissen der Robotervorrichtung 1, an das an das Roboterglied 4 anzukoppelnde Werkzeug 11 anzunähern ist. Nach der Grobannäherung des Roboterglieds 4 an das anzukoppelnde Werkzeug 11 erfolgt das Einschwimmen der roboterseitigen Ausrichtelemente 6 und der werkzeugseitigen Ausrichtelemente 7, sodass infolgedessen die Ausrichtelemente 6, 7 ineinander eingreifen, wodurch das an dem Roboterglied 4 fixierbare Werkzeug 11 räumlich bestimmt bzw. definiert an dem Roboterglied 4 ausgerichtet wird. Es ergibt sich daraus eine exakte Erkennung der Position und Orientierung des Werkzeugs 11 im Raum, wodurch der jeweilige Werkzeugzentrumspunkt (TCP: Tool Center Point) relativ zu dem Roboterglied 4 bzw. relativ zu der Robotervorrichtung 1 bestimmt oder bestimmbar ist. Dadurch ist es der Robotervorrichtung 1, beispielsweise einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Robotervorrichtung 1, ermöglicht, den werkzeugseitigen Werkzeugzentrumspunkt 30 in Bezug zu dem roboterseitigen Werkzeugzentrumspunkt 31 in Bezug zu setzen, sodass durch die Robotervorrichtung 1 das an das Roboterglied 4 angekoppelte Werkzeug 11 bestimmungsgemäß in einem Fertigungsprozess bzw. Bearbeitungsprozess eingesetzt werden kann.Overall, the invention shows how by means of the robotic device 1 the robot member 4 , which in particular the distal robot member 2 the robot device 1 can be, initially roughly, based on sensory results of the robotic device 1 to the robot member 4 tool to be coupled 11 is approaching. After the rough approach of the robot link 4 to the tool to be coupled 11 the floating-in of the robot-side alignment elements takes place 6 and the tool-side alignment elements 7 As a result, the alignment elements 6 . 7 engage each other, which on the robot member 4 fixable tool 11 spatially determined or defined on the robot member 4 is aligned. This results in an exact recognition of the position and orientation of the tool 11 in space, whereby the respective tool center point (TCP: Tool Center Point) relative to the robot member 4 or relative to the robotic device 1 is determined or determinable. This is the robot device 1 , For example, a control and / or regulating device of the robotic device 1 , allows the tool-side tool center point 30 in relation to the robot-side tool center point 31 to be related, so by the robotic device 1 that to the robot member 4 coupled tool 11 can be used as intended in a manufacturing process or machining process.

Dementsprechend wird das Problem überwunden, dass Handwerkzeuge, welche von Mensch und Maschine gleichermaßen bedienbar sind, beispielsweise im Rahmen einer Mensch-Roboter-Kollaboration, derzeit keine standardisierten Merkmale aufweisen, sodass ein genaues Arbeiten mit den Handwerkzeugen seitens der Robotervorrichtung 1 zunächst eine besonders exakte, insbesondere bildbasierte, Erkennung durchzuführen ist, wodurch ein Ankoppeln des entsprechenden Werkzeugs an die Robotervorrichtung besonders langsam vonstattengeht. Hierin sind dementsprechend standardisierte Merkmale, insbesondere kugelförmige bzw. teilkugelförmige Ein- und/oder Ausbuchtungen vorgestellt, über die der Maschine bzw. der Robotervorrichtung 1 die genaue Position des Handwerkzeugs zur Maschine bzw. zur Robotervorrichtung 1 direkt mitgeteilt werden kann. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Robotervorrichtung 1 einen jeweiligen Mittelpunkt der jeweils kugelförmigen Merkmale erkennt, um sich so der momentanen Position des jeweiligen Werkzeugs 11 anzunähern, um dort das Werkzeug 11 zu greifen. Beim Greifen bzw. Koppeln des Werkzeugs 11 an die Robotervorrichtung 1 schwimmen sich die kugelförmigen Merkmale, insbesondere die Ausrichtelemente 6, 7 in entsprechende Gegenmerkmale ein, wodurch der TCP des ergriffenen Werkzeugs 11 sofort und exakt definiert ist.Accordingly, the problem is overcome that hand tools, which are equally man and machine operable, for example in the context of a human-robot collaboration, currently have no standardized features, so that an accurate work with the hand tools from the robot device 1 First, a particularly accurate, in particular image-based, detection is performed, whereby a coupling of the corresponding tool to the robot device proceeds particularly slowly. Accordingly, standardized features, in particular spherical or partially spherical indentations and / or bulges, are presented here, via which the machine or the robot device 1 the exact position of the hand tool to the machine or robot device 1 can be communicated directly. It can be provided that the robot device 1 recognizes a respective center of the respective spherical features, so as to the current position of the respective tool 11 approach to there the tool 11 to grab. When gripping or coupling the tool 11 to the robot device 1 the spherical features, in particular the alignment elements, float 6 . 7 in corresponding counterparts, whereby the TCP of the tool used 11 is defined immediately and precisely.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Robotervorrichtungrobotic device
22
Robotergliedrobot element
33
Roboterbasisrobot base
44
Robotergliedrobot element
55
Kopplungseinrichtungcoupling device
66
Ausrichtelementaligning
77
Ausrichtelementaligning
88th
Greifelementgripping element
99
Bohrwerkzeugdrilling
10 10
Kopplungseinrichtungcoupling device
1111
WerkzeugTool
1212
Hammerhammer
1313
Maulschlüsselcombination wrench
1414
Handhabehandle
1515
Handwerkzeughand tool
1616
Ausrichtachsealignment axis
1717
Ausrichtachsealignment axis
1818
Kopplungsrichtungcoupling direction
1919
Radiusradius
2020
Radiusradius
2121
Verschieberichtungdisplacement direction
2222
Abstanddistance
2323
Verbindungconnection
2424
Verbindungselementconnecting element
2525
Verbindungselementconnecting element
2626
Leitungmanagement
2727
Trägerkörpersupport body
2828
Trägerkörpersupport body
2929
Erkennungseinrichtungrecognizer
3030
WerkzeugzentrumspunktTool center point
3131
WerkzeugzentrumspunktTool center point
3232
Greifeinheitgripper unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102016203701 A1 [0003]DE 102016203701 A1 [0003]
  • WO 2007/106918 A1 [0004]WO 2007/106918 A1 [0004]

Claims (9)

Robotervorrichtung (1), mit einer an einem Roboterglied (2, 4) vorgesehenen Kopplungseinrichtung (5), welche wenigstens drei roboterseitige Ausrichtelemente (6) umfasst, an welchen drei zugeordnete werkzeugseitige Ausrichtelemente (7) einer Kopplungseinrichtung (10) eines an dem Roboterglied (2, 4) fixierbaren Werkzeugs (9, 11, 12, 13) räumlich bestimmt ausrichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der roboterseitigen Ausrichtelemente (6) kugelsegmentförmig ausgebildet ist, an welchem ein an dieses in seiner Form angepasstes kugelsegmentförmiges werkzeugseitiges Ausrichtelement (7) eines an der Kopplungseinrichtung (5) des Roboterglieds (2, 4) fixierbaren Werkzeugs (9, 11, 12, 13) ausrichtbar ist.A robot device (1) having a coupling device (5) provided on a robot member (2, 4) and comprising at least three robot-side alignment elements (6) to which three associated tool-side alignment elements (7) of a coupling device (10) on the robot member ( 2, 4) can be aligned in a spatially determined manner, characterized in that at least one of the robot-side alignment elements (6) is designed as a spherical segment, on which a spherical-segment-shaped tool-side alignment element (7 ) of a coupling device (5) of the robot member (2, 4) fixable tool (9, 11, 12, 13) is alignable. Robotervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Koppeln des Werkzeugs (9, 11, 12, 13) an das Roboterglied (2, 4) dieses grob an die räumliche Lage des Werkzeugs (9, 11, 12, 13) heranbewegbar ist und unter einem gegenseitigen Einschwimmen der zumindest geometrisch miteinander korrespondierenden Ausrichtelemente (6, 7) die räumliche Lage des Werkzeugs (9, 11, 12, 13) exakt an dem Roboterglied (2, 4) ausrichtbar ist.Robot device (1) after Claim 1 , characterized in that for a coupling of the tool (9, 11, 12, 13) to the robot member (2, 4) this roughly to the spatial position of the tool (9, 11, 12, 13) is movable and under a mutual Swinging the at least geometrically mutually corresponding alignment elements (6, 7), the spatial position of the tool (9, 11, 12, 13) exactly on the robot member (2, 4) can be aligned. Robotervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter einem Ausrichten der Ausrichtelemente (6, 7) aneinander wenigstens eine Verbindung zwischen dem Roboterglied (2, 4) und dem Werkzeug (9, 11, 12, 13) herstellbar ist, über welche wenigstens ein Prozessmittel zwischen dem Werkzeug (9, 11, 12, 13) und dem Roboterglied (2, 4) leitbar ist.Robot device (1) after Claim 1 or 2 characterized in that by aligning the alignment elements (6, 7) together at least one connection between the robot member (2, 4) and the tool (9, 11, 12, 13) can be produced, via which at least one process means between the tool (9, 11, 12, 13) and the robot member (2, 4) is leitbar. Robotervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Erkennungseinrichtung (29) ein Werkzeugtyp des Werkzeugs (9, 11, 12, 13) erkennbar ist und infolgedessen bei dem über die Kopplungseinrichtungen (5, 10) mit dem Roboterglied (2, 4) verbundenen Werkzeug (9, 11, 12, 13) ein Werkzeugzentrumspunkt (30) relativ zu dem Roboterglied (2, 4) bestimmbar ist.Robot device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that by means of a detection device (29) a tool type of the tool (9, 11, 12, 13) can be seen and consequently in which via the coupling means (5, 10) with the robot member (2, 4) (9, 11, 12, 13) a tool center point (30) relative to the robot member (2, 4) can be determined. Werkzeug (9, 11, 12, 13) für eine Robotervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (9, 11, 12, 13) eine Kopplungseinrichtung (10) mit wenigstens einem kugelsegmentförmigen werkzeugseitigen Ausrichtelement (7) umfasst, welches in seiner Form an das wenigstens eine, kugelsegmentförmige roboterseitige Ausrichtelement (6) angepasst ist.Tool (9, 11, 12, 13) for a robot device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the tool (9, 11, 12, 13) has a coupling device (10) with at least one spherical-segment-shaped tool-side alignment element (7 ), which is adapted in its shape to the at least one, spherical segment-shaped robot-side alignment element (6). Werkzeug (9, 11, 12, 13) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (10) drei Ausrichtelemente (7) aufweist, welche jeweils an ein jeweiliges, zugeordnetes roboterseitiges Ausrichtelement (6) angepasst sind.Tool (9, 11, 12, 13) after Claim 5 , characterized in that the coupling device (10) has three alignment elements (7) which are each adapted to a respective, associated robot-side alignment element (6). Handwerkzeug (9, 11, 12, 13) mit wenigstens einem als Handhabe (14) dienenden Werkzeugteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Handwerkzeug (9, 11, 12, 13) eine werkzeugseitige, wenigstens ein Ausrichtelement (7) aufweisende Kopplungseinrichtung (10) umfasst, mittels welcher das Handwerkzeug (9, 11, 12, 13) an einer roboterseitigen Kopplungseinrichtung (5) eines Roboterglieds (2, 4) einer Robotervorrichtung (1) fixierbar ist.Hand tool (9, 11, 12, 13) with at least one tool part serving as a handle (14), characterized in that the hand tool (9, 11, 12, 13) has a coupling device (10) on the tool side, at least one alignment element (7). comprises, by means of which the hand tool (9, 11, 12, 13) on a robot-side coupling device (5) of a robot member (2, 4) of a robot device (1) is fixable. Handwerkzeug (9, 11, 12, 13) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausrichtelement (7) konkav an der Handhabe (14) des Handwerkzeugs (9, 11, 12, 13) ausgebildet ist.Hand tools (9, 11, 12, 13) after Claim 7 characterized in that the at least one alignment element (7) is concave on the handle (14) of the hand tool (9, 11, 12, 13) is formed. Handwerkzeug (9, 11, 12, 13) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausrichtelement (7) und ein weiteres Ausrichtelement (7) der werkzeugseitigen Kopplungseinrichtung (10) einander entgegengesetzt und gegenüberliegend angeordnet sind.Hand tools (9, 11, 12, 13) after Claim 8 characterized in that the at least one alignment element (7) and a further alignment element (7) of the tool-side coupling device (10) are arranged opposite one another and opposite one another.
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