DE102016206980A1

DE102016206980A1 - Method for handling a body and handling device

Info

Publication number: DE102016206980A1
Application number: DE102016206980.2A
Authority: DE
Inventors: Roland Behrens; Veit Müller
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: DE102016206980B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung eines Körpers (12, 13), bei denen der Körper mittels einer Aufnahmevorrichtung (11) an einer ersten Position aufgenommen und zu einer zweiten Position transportiert wird. Um die Art und Weise der Vereinzelung und des Ergreifens eines Körpers mittels der Aufnahmevorrichtung (11) zu optimieren, ist vorgesehen, dass zuerst mittels eines berührungsfreien Objekterkennungssystems (14) eine Repräsentation des Körpers erfasst wird, dass darauf der Körper (12, 13) durch die Aufnahmevorrichtung aufgenommen wird und dass mittels taktiler Sensoren (11c, 11d, 25, 26, 27) der Aufnahmevorrichtung (11) Merkmale des Körpers in der Aufnahmevorrichtung erfasst werden, dass die erfassten Merkmale mit der Repräsentation des Körpers verknüpft werden und dass das Aufnehmen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung validiert wird.The invention relates to a device and a method for handling a body (12, 13), in which the body is received by means of a receiving device (11) at a first position and transported to a second position. In order to optimize the manner of singulation and gripping of a body by means of the receiving device (11), it is provided that first a representation of the body is detected by means of a non-contact object recognition system (14), then the body (12, 13) passes through it the receiving device is received and that by means of tactile sensors (11c, 11d, 25, 26, 27) of the receiving device (11) features of the body are detected in the receiving device, that the detected features are associated with the representation of the body and that the recording of the Body in the cradle is validated.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und der Elektrotechnik und ist mit besonderem Vorteil bei der Bearbeitung und Verarbeitung sowie beim Sortieren und Handhaben von Teilen anwendbar, die wenigstens teilweise automatisiert stattfindet. Die Erfindung kann jedoch auch bei verschiedenen Arten von logistischen Anwendungen zum Einsatz kommen. The invention is in the field of mechanical engineering and electrical engineering and is particularly advantageous in the processing and processing as well as in the sorting and handling of parts applicable, which takes place at least partially automated. However, the invention can also be used in various types of logistical applications.

Konkreter bezieht sich die Erfindung auf die Handhabung von Körpern, die an einer ersten Position aufgenommen und zu einer zweiten Position transportiert werden. Dieser Vorgang kann auch Teil eines komplexeren Prozesses sein und ganz oder teilweise automatisiert werden. More concretely, the invention relates to the handling of bodies which are picked up at a first position and transported to a second position. This process can also be part of a more complex process and be fully or partially automated.

Solche Handhabungsverfahren sind grundsätzlich bekannt. Such handling methods are basically known.

Aus der DE 103 13 890 A1 ist bekannt, Körper mittels eines Greifers zu fassen und festzuhalten. Die benutzten Greifer weisen taktile Sensormatrizen zur Überwachung des Greifzustandes auf, wobei die Sensoren eine Rückmeldung über den Druck geben können, mit dem der Gegenstand festgehalten wird. Eine Haltekraft kann dann unter Verwendung der genannten Feedbackgröße geregelt werden. From the DE 103 13 890 A1 It is known to grasp body by means of a gripper and hold. The grippers used have tactile sensor matrices for monitoring the gripping state, whereby the sensors can provide feedback about the pressure with which the object is held. A holding force can then be regulated using the mentioned feedback quantity.

Aus der DE 103 19 253 A1 ist ein Konzept bekannt, bei dem mittels optischer Erfassung durch Kameras ein zu greifendes Objekt registriert und danach ergriffen wird. Das dort beschriebene Verfahren bringt einige Unsicherheiten in der optischen Erkennung, speziell in der Lageerkennung, mit sich. Auch ist es, wenn ein optisch erfasster Körper einmal ergriffen wird, unmöglich, mittels des beschriebenen Systems festzustellen, in welcher Weise der Körper ergriffen wurde und in welcher Position er sich relativ zu der Greifvorrichtung befindet. From the DE 103 19 253 A1 For example, a concept is known in which an object to be gripped is registered by means of optical detection by cameras and then grasped. The method described there brings with it some uncertainties in optical detection, especially in position detection. Also, once an optically detected body is grasped, it is impossible to determine, by means of the described system, how the body has been gripped and in what position it is relative to the gripping device.

Auch aus der DD 254 160 A1 ist ein Konzept zum Ergreifen von Körpern unter Zuhilfenahme von taktilen Sensoren beschrieben. Die Greifvorgänge müssen sich dabei auf Objekte beschränken, deren Position bereits bekannt ist, beispielsweise auch dadurch, dass das Objekt bereits vorher gegriffen wurde. Also from the DD 254 160 A1 a concept for gripping bodies with the aid of tactile sensors is described. The gripping operations must be limited to objects whose position is already known, for example also by the fact that the object has already been gripped before.

Aus der WO 2008/133974 A3 ist ein Greifsystem zur Handhabung von Teilen bekannt, das die Teile mittels eines Vakuumgreifers aufnimmt. Zur Positionierung des Greifers wird ein Kamerasystem verwendet. Zur Unterstützung des Kamerasystems ist auch ein taktiles Feedback von dem Greifer vorgesehen, um diesen an dem zu greifenden Teil zu positionieren oder das Festhalten des Teils zu überwachen. From the WO 2008/133974 A3 a gripping system for handling parts is known, which receives the parts by means of a vacuum gripper. A camera system is used to position the gripper. To assist the camera system, tactile feedback from the gripper is also provided to position it on the part to be gripped or to monitor the grip of the part.

Aus der DE 10 2007 025 488 B3 ist ein Kommissioniersystem unter Verwendung eines Kamerasystems bekannt, bei dem einer Bedienperson während des Bedienvorgangs ein taktiles Feedback gegeben wird, wobei jedoch kein taktiler Sensor an dem System vorgesehen ist. Das taktile Feedback soll demnach lediglich einen zusätzlichen Kommunikationsweg zu der Bedienperson nutzen. From the DE 10 2007 025 488 B3 For example, a picking system using a camera system is known in which an operator is given tactile feedback during the operation, but no tactile sensor is provided on the system. The tactile feedback should therefore only use an additional communication path to the operator.

Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, die Handhabung eines Körpers mittels einer Handhabungsvorrichtung einfacher und zuverlässiger zu gestalten und eine gute Kontrolle darüber zu ermöglichen, wie der Körper gegriffen wird, dabei kann von einer vollständigen Rekonstruktion des Objektes abgesehen werden. The present invention is based on the background of the prior art, the task of making the handling of a body by means of a handling device simpler and more reliable and to allow good control over how the body is grasped, apart from a complete reconstruction of the object become.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Patentansprüche 2 bis 16 beziehen sich auf mögliche Umsetzungen der Erfindung. Die Aufgabe wird zudem durch eine Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst, wobei der Patentanspruch 18 eine Umsetzung der Erfindung darstellt. The object is achieved with the features of the invention according to claim 1. The claims 2 to 16 relate to possible implementations of the invention. The object is also achieved by a handling device with the features of claim 17, wherein the patent claim 18 represents an implementation of the invention.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Handhabung eines Körpers mittels einer Handhabungsvorrichtung, bei dem der Körper mittels einer Aufnahmevorrichtung an einer ersten Position aufgenommen und zu einer zweiten Position transportiert wird. Accordingly, the invention relates to a method of handling a body by means of a handling device in which the body is picked up by means of a receiving device at a first position and transported to a second position.

Dazu ist zudem vorgesehen, dass zuerst mittels eines berührungsfreien Objekterkennungssystems eine Repräsentation des Körpers gewonnen wird, dass darauf der Körper durch die Aufnahmevorrichtung aufgenommen wird und dass mittels wenigstens einen taktilen Sensors der Aufnahmevorrichtung Merkmale des Körpers in der Aufnahmevorrichtung erfasst werden, dass die erfassten Merkmale mit der Repräsentation des Körpers verknüpft werden und dass das Aufnehmen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung validiert wird. For this purpose, it is additionally provided that a representation of the body is first obtained by means of a non-contact object recognition system, that the body is picked up by the receiving device and that features of the body are detected in the receiving device by means of at least one tactile sensor of the receiving device the representation of the body are linked and that the inclusion of the body is validated in the cradle.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise für sogenannte Bin-Picking-Systeme verwendet werden, bei denen aus einer ungeordneten Menge von Teilen mittels einer Greif- oder Aufnahmevorrichtung einzelne Teile (Körper) herausgegriffen werden. Dieser Vorgang wird bisher oft unter Verwendung von berührungslos gewonnenen Daten, also beispielsweise Bilddaten, gesteuert. Oft sind so gewonnene Bilddaten jedoch fehlerbehaftet und unvollkommen, da einerseits die ungeordnet zusammenliegenden Teile durch eine automatische Erkennung schwierig zu trennen sind und andererseits die Bilddaten an sich ungenau und fehlerbehaftet sein können. Dies ist besonders für Objekte mit transparenten und/oder spiegelnden Oberflächen der Fall. Oft wird deshalb bei bekannten Systemen ein Teil (Körper) gar nicht oder nicht in der vorhergesehenen Weise oder Position gegriffen. The method according to the invention can be used, for example, for so-called bin-picking systems in which individual parts (bodies) are picked out of a disordered quantity of parts by means of a gripping or receiving device. This process has hitherto often been controlled using contactless data, for example image data. Often, however, such image data obtained are flawed and imperfect, since on the one hand, the disordered parts together are difficult to separate by automatic detection and on the other hand, the image data can be inaccurate and error-prone. This is especially for objects with transparent and / or reflective surfaces of the case. Often, therefore, in known systems, a part (body) is not grasped at all or not in the anticipated manner or position.

Durch die funktionale Verbindung eines berührungsfreien Objekterkennungssystems einerseits und eines oder mehrerer taktiler Sensoren der Aufnahmevorrichtung andererseits kann das Greifen eines Körpers sehr viel erfolgreicher und besser kontrollierbar durchgeführt werden. Deshalb sind einerseits Greifvorgänge häufiger erfolgreich, und eine Position des gegriffenen Körpers in der Aufnahmevorrichtung ist durch die Erfindung besser erfassbar. Die Verwendung von berührungslos gewonnenen Daten einerseits und taktil gewonnenen Daten andererseits kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, zunächst aufgrund der berührungslos gewonnenen Daten einen relativ grob gesteuerten Greifvorgang einzuleiten und später durch die taktilen Daten die Position des Körpers im Greifer (in der Aufnahmevorrichtung) wesentlich genauer zu erfassen. Damit kann beim Ablegen des Körpers mittels der Greifvorrichtung der Endzustand bzw. die Endposition sehr genau bestimmt werden. Due to the functional connection of a non-contact object recognition system on the one hand and one or more tactile sensors of the receiving device on the other hand, the gripping of a body can be performed much more successful and better controllable. Therefore, on the one hand gripping operations are often successful, and a position of the gripped body in the receiving device is better detected by the invention. The use of contactlessly obtained data on the one hand and tactile data on the other hand can also be used, for example, to initiate a relatively coarse gripping process based on the contactless data obtained, and later, through the tactile data, the position of the body in the gripper (in the receiving device) much more accurately capture. Thus, the final state or the end position can be determined very accurately when placing the body by means of the gripping device.

Sind mehrere taktile Sensoren vorgesehen, so können diese zumindest einige Millimeter voneinander beabstandet sein, um eine passende Ortsauflösung zu erreichen und ein Gesamtbild der Position des Körpers in der Aufnahmevorrichtung zu erzeugen. Die Ortsauflösung kann dabei besser sein als 5 mm, insbesondere besser als 3 mm. Jeder der taktilen Sensoren kann als binärer Sensor ausgestaltet sein, der nur eine Information über das Vorhandensein eines Drucks erzeugt, oder als Sensor, der das Maß des Drucks erfasst und signalisiert. If a plurality of tactile sensors are provided, they may be at least a few millimeters apart, in order to achieve a suitable spatial resolution and to produce an overall picture of the position of the body in the receiving device. The spatial resolution can be better than 5 mm, in particular better than 3 mm. Each of the tactile sensors may be configured as a binary sensor that generates only information about the presence of pressure, or as a sensor that senses and signals the amount of pressure.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Repräsentation eines zu greifenden Körpers gewonnen werden, indem seine Gestalt mit begrenzter Auflösung ermittelt und eine oder mehrere mögliche Greifpositionen oder -konfigurationen bestimmt werden. Damit kann zunächst sichergestellt werden, dass der Körper durch die Aufnahmevorrichtung überhaupt gegriffen werden kann. Die Gestalt und die Abmessungen des Körpers müssen jedoch nicht unmittelbar erfasst werden, beispielsweise durch ein Kamerasystem, eine andere bildgebende Einrichtung oder beispielsweise ein kapazitives Abtastsystem, sondern die Repräsentation eines Körpers kann auch das Abrufen von Informationen aus einer Referenzliste oder Datenbank umfassen, sobald eine bestimmte minimale Erstinformation durch das berührungslose Erfassungssystem gewonnen ist. Dies kann beispielsweise durch eine rudimentäre optische Erkennung, jedoch auch durch andere Erkennungsmerkmale, wie beispielsweise RFIDs, oder das Erkennen einer Farbkodierung oder einer anderen Markierung, zum Beispiel einer Schrift, im berührungsfreien Objekterkennungssystem oder einem hinterlegten Modell des Objektes geschehen. Damit erhält das System eine Information über Größe und Gestalt und gegebenenfalls die Lage des Körpers oder zumindest eines Objektmerkmals, so dass ein zu erwartendes Muster einer taktilen Rückmeldung beim Greifen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung bereitgestellt werden kann. Dieses zu erwartende Muster kann mit dem tatsächlichen, von den Sensoren rückgemeldeten Muster zur Validierung des Greifens verglichen werden. In the context of the method according to the invention, a representation of a body to be gripped can be obtained by determining its shape with limited resolution and determining one or more possible gripping positions or configurations. This can first be ensured that the body can be grasped by the recording device at all. However, the shape and dimensions of the body do not need to be detected directly, such as by a camera system, other imaging equipment, or for example a capacitive sensing system, but the representation of a body may also include retrieving information from a reference list or database as and when a particular one of them is desired minimal initial information is obtained by the non-contact detection system. This can be done for example by a rudimentary optical detection, but also by other recognition features, such as RFIDs, or recognizing a color coding or other marking, for example, a font in the non-contact object recognition system or a stored model of the object. Thus, the system receives information about size and shape and optionally the position of the body or at least one object feature, so that an expected pattern of tactile feedback when gripping the body can be provided in the receiving device. This expected pattern can be compared to the actual patterns reported by the sensors to validate the gripping.

Es kann für eine genauere und zuverlässige Erfassung von Daten des Körpers in der Aufnahme vorgesehen sein, dass Merkmale des Körpers mittels wenigstens eines ortsauflösenden taktilen Sensors oder mehrerer taktiler Sensoren, insbesondere mehrerer ortsauflösender Sensoren, erfasst werden. Sind mehrere, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder auch mehr als fünf oder mehr als zehn taktile Sensoren vorgesehen, so können diese einzeln nicht ortsauflösend gestaltet sein. It can be provided for a more accurate and reliable detection of data of the body in the recording that features of the body by means of at least one spatially resolving tactile sensor or more tactile sensors, in particular a plurality of spatially resolving sensors are detected. If a plurality of, for example, two, three, four, five, or more than five or more than ten tactile sensors are provided, they can not be individually designed to be spatially resolved.

Ein zu erfassendes Merkmal eines Körpers kann eine Wölbung, Kante, Loch aber auch eine elastische Eigenschaft eines Objektes sein sowie Struktureigenschaften eines Körpers umfassen. A feature of a body to be detected may be a curvature, an edge, a hole but also an elastic property of an object as well as structural properties of a body.

Es kann auch vorgesehen sein, dass aufgrund der durch das berührungsfreie Objekterkennungssystem gewonnenen Repräsentation des Körpers wenigstens ein Merkmalsmuster ermittelt wird, dass bei der Erfassung durch die taktilen Sensoren möglich oder wahrscheinlich ist und dass das/die ermittelten Merkmalsmuster mit den durch den/die taktilen Sensoren erfassten Daten verglichen wird/werden. Aus den so gewonnen Vergleichsdaten kann ermittelt werden, ob der Körper in der gewünschten Position durch die Aufnahmevorrichtung gegriffen worden ist. Ergeben sich Abweichungen von der Wunschposition, so können diese bestimmt werden, und es kann die tatsächliche Position des Körpers in der Aufnahmevorrichtung bestimmt werden. Damit kann die Ansteuerung der Handhabungsvorrichtung derart korrigiert werden, dass eine gewünschte Endposition und -ausrichtung des Körpers beim Ablegen erzielbar ist. It can also be provided that, based on the representation of the body obtained by the non-contact object recognition system, at least one feature pattern is determined that is possible or probable during the detection by the tactile sensors and that the determined feature pattern (s) coincide with that determined by the tactile sensor (s) collected data is / are compared. From the comparative data thus obtained, it can be determined whether the body has been gripped in the desired position by the receiving device. Deviations from the desired position can be determined and the actual position of the body in the receiving device can be determined. Thus, the control of the handling device can be corrected so that a desired end position and orientation of the body can be achieved when depositing.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs des/der ermittelten Merkmalsmuster(s) mit den erfassten Daten des/der taktilen Sensoren die Handhabungsvorrichtung angesteuert wird. Die Daten der taktilen Sensoren können beispielsweise einmalig beim Greifen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung ermittelt und ausgewertet werden. It can also be provided that the handling device is activated depending on the result of the comparison of the determined feature pattern (s) with the acquired data of the tactile sensor (s). The data of the tactile sensors can for example be determined and evaluated once when gripping the body in the receiving device.

Es kann auch vorgesehen sein, dass beim Aufnehmen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung die Greiferkonfiguration, insbesondere die Ausrichtung der Aufnahmevorrichtung, in Abhängigkeit von den durch das berührungsfreie Objekterkennungssystem gewonnenen Daten gewählt wird. It can also be provided that when picking up the body in the receiving device, the gripper configuration, in particular the Alignment of the recording device, is selected in dependence on the data obtained by the non-contact object recognition system.

Es ist auch denkbar, dass die Daten des/der taktilen Sensoren permanent während einer Zeitdauer oder mehrmals in zeitlichen Abständen nacheinander erfasst und Änderungen der Daten ermittelt werden und dass aus den Änderungen der Daten auf eine Kollision der Aufnahmevorrichtung oder des Körpers mit einem Hindernis oder auf ein Verrutschen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung oder einen Verlust des Körpers aus der Aufnahmevorrichtung geschlossen wird. Damit kann beispielsweise ermittelt werden, ob der Körper seine Position in der Aufnahmevorrichtung verändert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Körper während der Handhabung verrutscht oder gänzlich aus der Aufnahmevorrichtung herausrutscht. Dies kann durch Erfassung der Änderung der taktilen Rückmeldedaten registriert und gemeldet werden. Eine derartige Meldung kann durch ein oder in Verbindung mit einem Alarmsignal, beispielsweise optischer oder akustischer Natur, oder einen Haltebefehl an die mechanische Steuerung der Handhabungsvorrichtung erfolgen oder zu einem veränderten Prozessablauf führen, in dem das Objekt erneut zuordenbar gegriffen wird oder aber ein gänzliches neues Objekt gegriffen wird. It is also conceivable that the data of the tactile sensor (s) are continuously detected for a period of time or several times at intervals and changes in the data are determined and from the changes of the data on a collision of the recording device or the body with an obstacle or on Slipping of the body in the receiving device or loss of the body is closed from the receiving device. This can be used, for example, to determine whether the body changes its position in the receiving device. This can be done, for example, by the body slipping during handling or slipping completely out of the receiving device. This can be registered and reported by detecting the change in the tactile feedback data. Such a message can be made by or in connection with an alarm signal, such as optical or acoustic nature, or a halt command to the mechanical control of the handling device or lead to an altered process flow in which the object is resorted to attributable or a whole new object is seized.

Es kann auch vorgesehen sein, dass aus den Änderungen der Daten auf eine Kollision der Aufnahmevorrichtung oder des Körpers mit einem Hindernis geschlossen wird und die aktuelle Position der Handhabungsvorrichtung während der Kollision gespeichert und in nachfolgenden Handhabungsvorgängen vermieden wird. Hierzu können einerseits Änderungen der Kraftverteilung in einer statischen Betrachtung herangezogen werden, wie zum Beispiel eine Schwerpunktverschiebung oder eine andere Musterdifferenz. It can also be provided that from the changes of the data on a collision of the receiving device or the body is closed with an obstacle and the current position of the handling device is stored during the collision and avoided in subsequent handling operations. For this purpose, on the one hand, changes in the force distribution in a static analysis can be used, such as a shift in emphasis or another pattern difference.

Während der Kollision der Handhabungsvorrichtung oder der Aufnahmevorrichtung oder einer unmittelbaren Kollision des zu transportierenden Körpers mit einem Hindernis tritt jedoch auch ein bestimmtes dynamisches, zeitabhängiges Kräftemuster auf, in dem einerseits die rückgemeldeten taktilen Signale des/der Sensoren aus der Aufnahmevorrichtung sich schlagartig ändern und andererseits bestimmte dynamische Kräfte in der Aufnahmevorrichtung wirken, die beispielsweise zur Rückmeldung deutlich erhöhter Kräfte an einigen Sensoren und zur Rückmeldung deutlich verringerter Kräfte an anderen Sensoren führen können. Solche dynamischen Rückmeldemuster können detektiert und analysiert werden, so dass Kollisionen eindeutig identifizierbar sind. Solche dynamischen Rückmeldemuster können auch bei Inbetriebnahme der Handhabungsvorrichtung durch gezielt herbeigeführte Kollisionen erlernt werden. Auch bei Verwendung nur eines einzigen taktilen Sensors können schlagartige Kräfteänderungen registriert und auf diese Weise Kollisionen erkannt werden. Es kann dazu die Änderungsrate der Kräfte und/oder das Maß der Änderung erfasst und registriert werden. However, during the collision of the handling device or the receiving device or an immediate collision of the body to be transported with an obstacle also occurs a certain dynamic, time-dependent force pattern in which on the one hand change the feedback tactile signals of the / the sensors from the recording device abruptly and on the other hand certain dynamic forces act in the receiving device, which can lead, for example, to reporting significantly increased forces on some sensors and feedback significantly reduced forces on other sensors. Such dynamic feedback patterns can be detected and analyzed so that collisions are uniquely identifiable. Such dynamic feedback patterns can also be learned during commissioning of the handling device by deliberately induced collisions. Even when using only a single tactile sensor abrupt force changes can be registered and detected in this way collisions. For this purpose, the rate of change of the forces and / or the extent of the change can be recorded and registered.

Der Zeitpunkt und die Position der Aufnahmevorrichtung beim Auftreten einer Kollision lassen sich durch die Parameter der Steuerung der Handhabungsvorrichtung identifizieren und abspeichern. Ist der Ort der Aufnahmevorrichtung bekannt, an dem eine erhöhte Kollisionsgefahr besteht, so kann dieser Ort bei zukünftigen Handhabungsprozessen vermieden und weiträumig umfahren werden. The timing and position of the pick-up device upon the occurrence of a collision can be identified and stored by the parameters of the control of the handling device. If the location of the receiving device is known at which there is an increased risk of collision, this location can be avoided in future handling processes and can be bypassed over a wide area.

Es kann auch beispielsweise vorgesehen sein, dass, wenn auf ein Verrutschen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung geschlossen wird, der Körper abgelegt und neu aufgenommen wird. Unter dem Verrutschen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise verstanden werden, dass sich ein identifiziertes und überwachtes Körpermerkmal verschiebt, in dem zum Beispiel eine der durch die taktilen Sensoren registrierten Hauptachsen des Körpers sich um einen Winkel verschiebt, der eine bestimmte voreingestellte Schwelle überschreitet. It can also be provided, for example, that when the slipping of the body in the receiving device is concluded, the body is deposited and taken up again. For example, slipping of the body in the cradle may be understood to shift an identified and monitored body feature in which, for example, one of the major axes of the body registered by the tactile sensors shifts by an angle exceeding a certain preset threshold.

Bei der Gestaltung des eigentlichen Handhabungsvorgangs kann vorgesehen sein, dass das Aufnehmen des Körpers in der Aufnahmeeinrichtung das Erzeugen einer Andruckkraft umfasst, mit der der Körper gegen eine erste Greiffläche der Aufnahmevorrichtung gedrückt wird, auf der ein insbesondere ortsauflösender taktiler Sensor vorgesehen ist. In the design of the actual handling operation can be provided that the inclusion of the body in the receiving device comprises generating a pressing force with which the body is pressed against a first gripping surface of the receiving device on which a particular spatially resolving tactile sensor is provided.

Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Körper in der Aufnahmevorrichtung zwischen zwei Greifflächen gepresst wird, die jeweils einen ortsauflösenden Sensor aufweisen. For this purpose, for example, be provided that the body is pressed in the receiving device between two gripping surfaces, each having a spatially resolving sensor.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Körper durch eine Saugvorrichtung an eine Fläche der Aufnahmevorrichtung angepresst wird, die wenigstens einen insbesondere ortsauflösenden taktilen Sensor aufweist. Auch das Andrücken eines Körpers an eine Aufnahmevorrichtung durch magnetische Anziehungskräfte ist möglich, wobei die Fläche, an die der Körper in der Aufnahmevorrichtung gepresst wird, mit entsprechenden taktilen Sensoren ausgestattet sein kann. However, it can also be provided that the body is pressed by a suction device against a surface of the receiving device, which has at least one in particular spatially resolving tactile sensor. Also, the pressing of a body to a receiving device by magnetic attraction forces is possible, wherein the surface to which the body is pressed in the receiving device may be equipped with corresponding tactile sensors.

Es kann auch sein, dass zwischen dem taktilen Sensoren und dem Objekt ein oder mehrere Zwischenelemente liegen, die das Aufnahmeverhalten des Sensors beeinflussen sollen/ oder aber für das Wirkprinzip des Greifers notwendig sind, wie zum Beispiel ein Gummibelag. It may also be that between the tactile sensors and the object are one or more intermediate elements that are to influence the recording behavior of the sensor / or are necessary for the operating principle of the gripper, such as a rubber coating.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Körper in der Aufnahmevorrichtung einer zeitlich veränderlichen Andruckkraft ausgesetzt wird und dass das Nachgeben des Körpers in Abhängigkeit von der Andruckkraft erfasst wird. Durch das Variieren der Andruckkraft und das Registrieren der taktilen Rückmeldung in Form der Messdaten der taktilen Sensoren kann die Nachgiebigkeit des zu greifenden Körpers ermittelt werden. Diese kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass der Körper insgesamt biegbar ist oder dass er beispielsweise eine weiche oder stellenweise weiche Oberfläche aufweist. Auch das Vorhandensein von Kanten oder Erhebungen an dem zu greifenden Körper kann auf diese Weise mittels der Sensoren ertastet werden. Ändert durch den zunehmenden Druck der Körper schlagartig seine Position in der Aufnahmevorrichtung, beispielsweise dadurch, dass er beschädigt wird oder kippt, so ist dies durch eine ebenso schlagartige Änderung der Messdaten der taktilen Sensoren nachweisbar und berücksichtigbar. It can also be provided that the body in the receiving device is subjected to a temporally variable pressure force and that the yielding of the body is detected as a function of the pressing force. By varying the pressing force and registering the tactile feedback in the form of the measured data of the tactile sensors, the resilience of the body to be gripped can be determined. This can for example be given by the fact that the body is bendable as a whole or that he has, for example, a soft or in places soft surface. Also, the presence of edges or protrusions on the body to be gripped can be felt in this way by means of the sensors. Changes by the increasing pressure of the body abruptly its position in the receiving device, for example, the fact that it is damaged or tipped, this is detectable and considered by an equally sudden change in the measurement data of the tactile sensors.

Bei besonders schwierigen Handhabungsvorgängen, bei denen beispielsweise die berührungslose Erfassung von Anfangsdaten besonders schwierig oder unvollkommen ist, kann außerdem vorgesehen sein, dass vor dem Aufnehmen des Körpers ein mit einem ortsauflösenden taktilen Sensor versehener Teil der Aufnahmevorrichtung, insbesondere eine Greiffläche, gegen den Körper gedrückt wird und taktile Daten erfasst werden. Damit können in einem ersten Schritt die unvollkommenen berührungslos gewonnenen Daten, beispielsweise Kameradaten, durch die taktil gewonnenen Daten ergänzt werden, ohne dass der Körper zunächst ergriffen wird. Erst in einem zweiten Schritt kann dann der Körper mittels der Aufnahmevorrichtung gegriffen und der Greifvorgang durch weitere Auswertung von taktilen Daten validiert werden. In particularly difficult handling operations, in which, for example, the contactless detection of initial data is particularly difficult or imperfect, may also be provided that before receiving the body provided with a spatially resolving tactile sensor part of the receiving device, in particular a gripping surface is pressed against the body and tactile data are collected. Thus, in a first step, the imperfect, contactlessly obtained data, for example, camera data, can be supplemented by the tactile data without the body first being grasped. Only in a second step, the body can then be grasped by means of the receiving device and the gripping process can be validated by further evaluation of tactile data.

Bei der anfänglichen Datengewinnung durch ein berührungsloses Erfassungssystem kann vorgesehen sein, dass die Repräsentation des Körpers seine Lage und/oder Orientierung und/oder Form und/oder Größe umfasst. Dadurch kann auch die Konfiguration der Aufnahmevorrichtung, beispielsweise deren Ausrichtung und der Öffnungswinkel eines Greifers, optimiert werden. In the initial data acquisition by a non-contact detection system can be provided that the representation of the body includes its location and / or orientation and / or shape and / or size. As a result, the configuration of the receiving device, for example, its orientation and the opening angle of a gripper, can be optimized.

Es kann, wie oben bereits angedeutet, vorgesehen sein, dass durch das Objekterkennungssystem die Form und Größe des Körpers unmittelbar oder durch Vergleich mit Referenzwerten einer Datenbank ermittelt wird. It may be provided, as already indicated above, that the shape and size of the body is determined directly or by comparison with reference values of a database by the object recognition system.

Es kann auch für eine detailliertere Identifizierung oder Lokalisierung des Körpers vorgesehen sein, dass Kanten und/oder Absätze und/oder Vorsprünge und/oder Ausnehmungen des Körpers durch das Objekterkennungssystem unmittelbar ermittelt und daraus zu erwartende taktile Muster erzeugt werden. Bei Ausführung einer bestimmten Greiferkonfiguration zu einem identifiziert Merkmal kann so ein zu erwartendes taktiles Muster gewonnen werden. Weiterhin, wenn spezifische Merkmale identifiziert werden, können auch die restlichen Modelldaten reproduziert werden. It can also be provided for a more detailed identification or localization of the body, that edges and / or shoulders and / or projections and / or recesses of the body are directly determined by the object recognition system and tactile patterns expected to be generated therefrom. When executing a particular gripper configuration to an identified feature so an expected tactile pattern can be obtained. Furthermore, if specific features are identified, the remaining model data can also be reproduced.

Bei Rückgriff auf Referenzdaten kann auch das Vorhandensein von geometrischen Merkmalen, wie Erhebungen oder Kanten, ermittelt und nur noch die Lage dieser Merkmale durch das berührungsfreie Objekterkennungssystem und/oder die taktilen Sensoren ermittelt werden. When resorting to reference data, the presence of geometric features, such as elevations or edges, can be determined and only the position of these features can be determined by the non-contact object recognition system and / or the tactile sensors.

Fehlerhafte Greifvorgänge beim Greifen von Objekten können über den Abgleich mit den Erwartungswerten festgestellt werden. Im Zuge eines wiederholten Fehlgreifens in der gleichen Art und Weise kann auf eine Fehlkonfiguration der Greifvorrichtung (Offsets) geschlossen werden. Der Offset kann so direkt ermittelt werden und für eine Online-Kalibrierung der Bewegungsvorrichtung genutzt werden oder dem Bediener kann mitgeteilt werden, dass eine erneute Kalibrierung notwendig ist. Faulty gripping operations when gripping objects can be detected by comparing them with the expected values. In the course of a repeated failure in the same manner can be concluded that a misconfiguration of the gripper (offsets). The offset can thus be determined directly and used for on-line calibration of the motion device, or the operator can be told that recalibration is necessary.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die durch die taktilen Sensoren erfasste Gesamtkraft, die auf den Körper wirkt, oder eine diese repräsentierende Gesamtsignalstärke überwacht wird, und dass beim Absinken der Gesamtkraft unter eine erste Schwelle oder bei Überschreiten einer zweiten Schwelle auf eine Fehlfunktion der Aufnahmevorrichtung geschlossen wird. Beispielsweise kann bei mangelnder Funktion einer Ansaugvorrichtung ein Körper durch die Aufnahmevorrichtung langsam losgelassen werden, was grundsätzlich im Zuge der Handhabung von Bauteilen unerwünscht ist. Auch das Greifen in einem mechanischen, zangenartigen Greifer kann mängelbehaftet sein, wenn die Greifkraft beispielsweise bei Verwendung hydraulischer oder pneumatischer Krafterzeugungsmechanismen nachlässt. Vor solchen Fehlern kann durch die laufende Ermittlung der Anpresskraft des Körpers in der Aufnahmevorrichtung rechtzeitig gewarnt werden bzw. über eine Wartung informiert werden. It can also be provided that the total force detected by the tactile sensors, which acts on the body, or a total signal strength representing this is monitored, and that when the total force falls below a first threshold or if a second threshold is exceeded, a malfunction of the receiving device is closed. For example, a body can be slowly released by the receiving device in the absence of function of a suction device, which is generally undesirable in the course of handling components. Also, the gripping in a mechanical, pincer-like gripper may be deficient when the gripping force decreases, for example when using hydraulic or pneumatic force generating mechanisms. Before such errors can be warned in good time by the ongoing determination of the contact pressure of the body in the receiving device or informed about maintenance.

Die Erfindung bezieht sich außer auf ein Verfahren der oben genannten und erläuterten Art auch auf eine Handhabungsvorrichtung zur Handhabung eines Körpers, mit einer Aufnahmevorrichtung, mittels derer der Körper an einer ersten Position aufgenommen und zu einer zweiten Position transportiert wird, sowie mit einem berührungsfreien Objekterkennungssystem zur Gewinnung einer Repräsentation des Körpers, wobei die Aufnahmevorrichtung wenigstens einen ortsauflösenden taktilen Sensor zur Erfassung von Merkmalen des Körpers aufweist, und mit einer Verknüpfungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die taktil erfassten Merkmale mit der Repräsentation des Körpers zu verknüpfen und in Abhängigkeit vom Verknüpfungsergebnis das Aufnehmen des Körpers in der Aufnahmevorrichtung zu validieren. The invention relates, in addition to a method of the above-mentioned and explained type, also to a handling device for handling a body, comprising a receiving device, by means of which the body is received at a first position and transported to a second position, as well as with a non-contact object recognition system Obtaining a representation of the body, wherein the recording device has at least one spatially resolving tactile sensor for detecting features of the body, and with a linking device, which is adapted to the tactile sensed features with the Link representation of the body and to validate the inclusion of the body in the cradle depending on the result of the connection.

Die Handhabungsvorrichtung kann beispielsweise so gestaltet sein, dass eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung eines Zielortes des Körpers durch die Handhabungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung mit der Verknüpfungseinrichtung verbunden ist. By way of example, the handling device may be designed so that a control device is provided for controlling a destination of the body by the handling device, wherein the control device is connected to the linking device.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigt In the following the invention with reference to figures of a drawing is shown and explained below. It shows

1 schematisch eine Handhabungsvorrichtung in Form eines Roboters, der dazu eingerichtet ist, Teile aufzunehmen und abzulegen, 1 schematically a handling device in the form of a robot, which is adapted to receive and deposit parts,

2, 3, 4 verschiedene Ausführungsformen einer Aufnahmevorrichtung, 2 . 3 . 4 various embodiments of a receiving device,

5 einen zu handhabenden Körper in einer Aufnahmevorrichtung, 5 a body to be handled in a receiving device,

6 ein erwartetes Muster eines Körpers in einer Aufnahmevorrichtung, 6 an expected pattern of a body in a cradle,

7 eine mögliche tatsächliche Druckverteilung eines in der Aufnahmevorrichtung gehaltenen Körpers sowie 7 a possible actual pressure distribution of a held in the receiving body and body

8 schematisch eine Verknüpfungseinrichtung zur Verknüpfung der taktil erfassten Merkmale mit einer berührungsfrei gewonnenen Repräsentation des zu handhabenden Körpers. 8th schematically a linking device for linking the tactile detected features with a non-contact obtained representation of the body to be handled.

1 zeigt eine Handhabungsvorrichtung 1 in Form eines Roboters, die in der Lage ist, aus einer Menge 2 von ungeordnet liegenden Körpern 12, 13 einen Einzelnen herauszugreifen (Bin Picking) und von einem ersten Ablagetisch 3 (erste Position) zu einem zweiten Ablagetisch 4 (zweite Position) zu transportieren. Dabei kann beim Ablegen eine bestimmte Ausrichtung eines Körpers gefordert sein. Die Handhabungsvorrichtung weist ein um eine Achse 5 drehbares Grundgestell 6 sowie einen Roboterarm 7 auf, der auf der linken Seite der Figur in einer ersten Position und auf der rechten Seite der Figur in gestrichelter Form in einer zweiten Position gezeigt ist. Der Roboterarm weist zwei Gelenke 8, 9 auf, in denen ein von dem Gestell 6 weiter entfernter Teil gegenüber einem dem Gestell 6 näheren Teil um wenigstens eine Achse geschwenkt werden kann. 1 shows a handling device 1 in the form of a robot that is capable of a lot 2 of disordered bodies 12 . 13 picking out an individual (bin picking) and from a first tray table 3 (first position) to a second storage table 4 (second position) to transport. It may be required when placing a certain orientation of a body. The handling device has an axis about 5 rotatable base frame 6 and a robotic arm 7 which is shown on the left side of the figure in a first position and on the right side of the figure in dashed form in a second position. The robot arm has two joints 8th . 9 in which one of the rack 6 further away from the frame 6 closer part can be pivoted about at least one axis.

Die Schwenkbewegungen um die einzelnen Gelenke 8, 9 sind elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch antreibbar. Die einzelnen Bewegungen werden durch eine Steuervorrichtung 10 gesteuert. The pivoting movements around the individual joints 8th . 9 are electrically, pneumatically or hydraulically driven. The individual movements are controlled by a control device 10 controlled.

Am Ende des Roboterarms 7 ist eine Aufnahmevorrichtung 11 angeordnet, die zwei gegeneinander schwenkbare zangenartige Backen 11a, 11b aufweist. Zwischen den Backen 11a, 11b kann einer der Körper durch eine Schließbewegung der Aufnahmevorrichtung eingeklemmt werden. Hierzu muss zunächst der Roboterarm 7 geeignet in die Nähe der Körper 12, 13 gebracht, dann in die richtige Position bewegt und darauf die Aufnahmevorrichtung geschlossen werden. At the end of the robot arm 7 is a cradle 11 arranged, the two mutually pivotable pliers-like jaws 11a . 11b having. Between the cheeks 11a . 11b One of the bodies can be trapped by a closing movement of the receiving device. For this purpose, first the robot arm 7 suitable in the vicinity of the body 12 . 13 brought, then moved to the correct position and then closed the recording device.

Um die Aufnahmevorrichtung und den Roboterarm 7 geeignet zu steuern, kann eine Kamera 14 vorgesehen sein, die an dem Roboterarm, speziell auch an der Aufnahmevorrichtung 11 selbst, befestigt sein und auf den möglichen Greifbereich der Aufnahmevorrichtung 11 gerichtet sein kann. To the receiving device and the robot arm 7 Suitable to control a camera 14 be provided, which on the robot arm, especially on the receiving device 11 itself, and be attached to the possible gripping area of the cradle 11 can be directed.

Auf den Innenseiten der Backen 11a, 11b sind an taktile Sensoren 11c, 11d angeordnet, die ortsauflösend als zweidimensionale Matrix ausgebildet sein können oder zweidimensionale Sensormatrix auf gekrümmten Oberflächen, wodurch dreidimensionale Informationen gewonnen werden können. Damit kann eine Druckverteilung im Bereich der Greifflächen der Aufnahmevorrichtung 11 ortsaufgelöst erfasst und dargestellt werden. Es ist auch denkbar, nur einzelne, nicht ortsauflösende Sensoren zu verwenden und mit einer beschränkten Zahl von taktil erfassten Daten zu arbeiten. On the insides of the cheeks 11a . 11b are tactile sensors 11c . 11d arranged, which can be spatially resolved as a two-dimensional matrix or two-dimensional sensor matrix on curved surfaces, whereby three-dimensional information can be obtained. Thus, a pressure distribution in the region of the gripping surfaces of the receiving device 11 spatially resolved recorded and displayed. It is also conceivable to use only individual, non-spatially resolving sensors and to work with a limited number of tactile acquired data.

Die taktilen Sensoren 11c, 11d können jeweils mit einem elastischen, insbesondere auch rutschfesten Belag versehen sein, um das Greifen eines Körpers 12, 13 zu erleichtern. The tactile sensors 11c . 11d can each be provided with an elastic, especially non-slip coating to the gripping of a body 12 . 13 to facilitate.

Grundsätzlich ist es bekannt, mittels eines Kamerasystems 14 berührungslos ein Bild oder eine andere Repräsentation von mehreren potenziell greifbaren Körpern 12, 13 zu erzeugen und in Abhängigkeit von dem Bild die Aufnahmevorrichtung und gegebenenfalls den Roboterarm 7 derart zu steuern, dass einer der Körper 12, 13 selektiv gegriffen werden kann. Basically, it is known by means of a camera system 14 Contactless a picture or other representation of several potentially tangible bodies 12 . 13 to generate and depending on the image, the receiving device and optionally the robot arm 7 to control such that one of the body 12 . 13 can be seized selectively.

Ein solches Ausselektieren und gezieltes Greifen eines einzelnen Körpers ist jedoch fehlerbehaftet, da die durch ein Kamerasystem 14 gewonnenen Bilder unvollkommen sind und durch Reflexionen verfälscht sein können und da Objekte mit schwierigen Oberflächeneigenschaften (Transparent, glänzend bzw. stark reflektierend, spiegelnde Oberflächen) schwierig erkennbar sein können. However, such selection and targeted gripping of a single body is flawed, as caused by a camera system 14 obtained images are imperfect and may be distorted by reflections and because objects with difficult surface properties (transparent, shiny or highly reflective, reflective surfaces) can be difficult to see.

Nähert sich die Aufnahmevorrichtung 11 der Menge 2 von Körpern, so kann zwar ein Greifvorgang stattfinden, jedoch ist nicht sicher vorhersagbar, was / welcher Körper, an welcher Stelle letztendlich gegriffen wird, und in welcher Position relativ zu der Aufnahmevorrichtung 11. Approaches the recording device 11 the crowd 2 of bodies, while a gripping operation may take place, however, it is not possible to predict with certainty what / what body will ultimately be grasped, and at what position, and in what position relative to the receiving device 11 ,

Aus diesem Grund kann zunächst durch die Kamera 14 ein Bild der Ansammlung 2 von Körpern 12, 13 gemacht und eine erste Hypothese über das Vorhandensein und die Lage einzelner Körper erstellt werden. Gleichzeitig kann die Form und Größe der Körper entweder unmittelbar anhand des gewonnenen Bildes ermittelt oder durch Bezug auf eine Referenzliste ermittelt werden. Häufig scheitern bei nichtzuordenbaren Punktwolken heutige Bin-Picking Systeme, da selbst nach dem Greifen nicht bekannt ist, wie das Bauteil im Greifer liegt. For this reason, first through the camera 14 a picture of the collection 2 of bodies 12 . 13 made and a first hypothesis about the presence and location of individual bodies are created. At the same time, the shape and size of the body can either be determined directly from the image obtained or determined by reference to a reference list. Today's bin-picking systems often fail due to point clouds that can not be assigned because even after grasping it is not known how the component lies in the gripper.

Im nächsten Schritt kann ein wahrscheinliches oder zu erwartendes Lagebild des erkannten Körpers erzeugt werden, das dieser bei einer Aufnahme in der Aufnahmevorrichtung erzeugen sollte. Dieses Bild oder Muster wird mit einem tatsächlich durch taktile Sensoren in der Aufnahmevorrichtung 11 gewonnenen Druckverteilungsmuster des Körpers verglichen, und es werden Übereinstimmungen und Unterschiede identifiziert. Aufgrund der Übereinstimmungen in der Form kann festgestellt werden, ob tatsächlich der richtige/beabsichtigte Körper gegriffen worden ist, und aufgrund von Abweichungen von dem erwarteten Muster bezüglich Lage und Winkel kann ermittelt werden, ob der Körper in der Aufnahmevorrichtung an der richtigen Stelle und in der richtigen Winkellage ergriffen worden ist. In the next step, a probable or expected situation image of the recognized body which it should generate when recording in the recording device can be generated. This image or pattern comes with an actual tactile sensor in the recording device 11 obtained pressure distribution pattern of the body compared, and matches and differences are identified. Because of the correspondences in the shape, it can be determined whether the correct / intended body has actually been grasped, and due to deviations from the expected position and angle pattern, it can be determined whether the body is in place in the receiving device and in the receiving device correct angular position has been taken.

2 zeigt als Beispiel einer Aufnahmevorrichtung 11 einen Greifer mit einer Grundplatte 15, die an ihrer Greiffläche 15a einen nicht dargestellten Belag mit örtlich verteilten taktilen Sensoren aufweist. Die Sensoren können beispielsweise schachbrettartig auf der Greiffläche verteilt sein. Der Grundplatte 15 gegenüberliegend ist eine Pressplatte 16 angeordnet, die an einem Klemmarm 17 gegenüber der Grundplatte 15 um eine Achse 18 schwenkbar ist. Demgemäß kann zwischen der Pressplatte 16 und der Grundplatte 15 ein Körper 12, 13 ergriffen und eingeklemmt werden. Auch auf der Pressplatte 16 können örtlich verteilt, ein oder mehrere taktile Sensoren vorgesehen sein. 2 shows as an example of a recording device 11 a gripper with a base plate 15 who are at their gripping surface 15a having a covering, not shown, with locally distributed tactile sensors. The sensors can be distributed, for example, like a checkerboard on the gripping surface. The base plate 15 opposite is a press plate 16 arranged on a clamp arm 17 opposite the base plate 15 around an axis 18 is pivotable. Accordingly, between the press plate 16 and the base plate 15 a body 12 . 13 be gripped and pinched. Also on the press plate 16 may be distributed locally, one or more tactile sensors may be provided.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung mit einer Grundplatte 19, die Bohrungen 20, 21 aufweist, die mit einem Vakuumsaugsystem 22 verbunden sind. Durch die Bohrungen 20, 21 wird somit Luft angesaugt, und es kann durch die Saugwirkung ein Körper 12, 13 an die Grundplatte 19 angezogen und dort gehalten werden. Die Grundplatte 19 kann örtlich verteilte taktile Sensoren aufweisen, die den Druck eines an der Grundplatte 19 gehaltenen Körpers registrieren. 3 shows a further embodiment of a receiving device with a base plate 19 , the holes 20 . 21 that has with a vacuum suction system 22 are connected. Through the holes 20 . 21 Thus, air is sucked in, and it can by the suction of a body 12 . 13 to the base plate 19 be attracted and held there. The base plate 19 may have locally distributed tactile sensors that reduce the pressure on the base plate 19 register your body.

4 zeigt eine Aufnahmevorrichtung mit einer von der Seite gezeigten Grundplatte 23, hinter der ein Magnet 24 angeordnet ist. Die Grundplatte 23 ist an einem Arm 25 gehalten. Durch die magnetische Wirkung des Magneten 24 kann ein Körper 12, der aus einem magnetischen Material besteht, an die Grundplatte 23 angezogen werden. Auf der Grundplatte 23 sind örtlich verteilt taktile Sensoren vorgesehen. Anstelle eines gesonderten Magneten kann auch die Grundplatte 23 selbst magnetisch aktiv gestaltet sein. 4 shows a recording device with a base plate shown from the side 23 behind which a magnet 24 is arranged. The base plate 23 is on an arm 25 held. Due to the magnetic effect of the magnet 24 can a body 12 , which consists of a magnetic material, to the base plate 23 be attracted. On the base plate 23 locally distributed tactile sensors are provided. Instead of a separate magnet may also be the base plate 23 even be magnetically active.

5 zeigt schematisch eine Grundplatte 15 mit einem angedeuteten schachbrettartigen Muster von taktilen Sensoren 25, 26, 27 sowie einen Körper 12, der beispielsweise an die Grundplatte 15 angepresst werden kann. 5 schematically shows a base plate 15 with a hinted checkered pattern of tactile sensors 25 . 26 . 27 as well as a body 12 , for example, to the base plate 15 can be pressed.

In 6 ist ein geometrisches Muster 28 gezeigt, das durch eine berührungslose Erfassung eines Körpers 12 mittels einer Kamera 14 ermittelt werden kann. Das Muster 28 stellt eine mögliche Position des Körpers 12 an der Grundplatte 15 dar. Dieses Muster kann beispielsweise das erwartete Muster einer Druckverteilung darstellen, die durch die taktilen Sensoren an der Grundplatte 15 aufgenommen wird, wenn der Körper 12 in der Wunschposition gegriffen wird. In 6 is a geometric pattern 28 shown by a non-contact detection of a body 12 by means of a camera 14 can be determined. The pattern 28 represents a possible position of the body 12 at the base plate 15 For example, this pattern may represent the expected pattern of pressure distribution created by the tactile sensors on the baseplate 15 is absorbed when the body 12 is seized in the desired position.

In 7 ist eine Verteilung von möglichen Lagebildern an der Grundplatte 15 dargestellt, die sich durch Ungenauigkeiten der taktilen Sensoren oder durch verschiedene mögliche Lagen des Körpers 12 an der Grundplatte 15 ergeben können. In 7 is a distribution of possible situation pictures on the base plate 15 represented by inaccuracies of the tactile sensors or by various possible positions of the body 12 at the base plate 15 can result.

Das ideale Muster 28 kann mit einer tatsächlich ermittelten Druckverteilung der taktilen Sensoren verglichen werden, um festzustellen, ob der Körper 12 in der gewünschten Lage und Position an der Grundplatte 15 bzw. in der Aufnahmevorrichtung gelagert ist. Stimmt die Verteilung 29 mit dem Muster 28 hinreichend überein, so wird das Ergreifen des Körpers 12 durch die Aufnahmevorrichtung validiert, und der Körper 12 kann zu dem Zielort 4 transportiert werden. Ansonsten kann der Körper abgelegt und neu gegriffen werden, oder die Ausrichtung der Aufnahmevorrichtung kann derart verändert werden, dass der Körper in einer Wunschposition und -ausrichtung an der zweiten Position abgelegt werden kann. The ideal pattern 28 can be compared with an actually determined pressure distribution of the tactile sensors to determine if the body 12 in the desired position and position on the base plate 15 or stored in the receiving device. True the distribution 29 with the pattern 28 sufficiently, then becomes the gripping of the body 12 validated by the cradle, and the body 12 can to the destination 4 be transported. Otherwise, the body may be discarded and re-grasped, or the orientation of the receiving device may be changed so that the body may be deposited in a desired position and orientation at the second position.

Die Erfassung der tatsächlichen Druckverteilung mittels der taktilen Sensoren kann fortwährend oder in bestimmten zeitlichen Abständen während der Handhabung des Körpers 12 stattfinden, und es können Veränderungen der Druckverteilung registriert werden. Diese können beispielsweise durch ein Herausrutschen des Körpers 12 aus der Aufnahmevorrichtung 11 oder durch Kollision der Aufnahmevorrichtung 11 oder des Körpers 12 mit einem Hindernis entstehen. Wird eine derartige Kollision erkannt, so kann der Ort der Kollision gespeichert und bei nachfolgenden Handhabungsvorgängen durch die Handhabungsvorrichtung gezielt umgangen werden. The detection of the actual pressure distribution by means of the tactile sensors can be continuous or at certain intervals during the handling of the body 12 take place and changes of the pressure distribution can be registered. These can, for example, by slipping out of the body 12 from the recording device 11 or by collision of the receiving device 11 or the body 12 to arise with an obstacle. If such a collision is detected, the location of the collision can be stored and bypassed during subsequent handling operations by the handling device.

8 zeigt eine Verknüpfungseinrichtung 30, die zunächst Signale von einem berührungslosen Erfassungssystem 14 erhält und aufgrund dieser Signale, gegebenenfalls durch Vergleich mit Daten einer Datenbank 31 oder auch unmittelbar durch Erkennung der geometrischen Form eines Körpers 12, 13, das Merkmal ermittelt. Aus dieser Form werden mögliche Druckverteilungsmuster in der Aufnahmevorrichtung beim Greifen des Körpers 12, 13 ermittelt. 8th shows a linking device 30 , which initially receives signals from a non-contact detection system 14 receives and on the basis of these signals, if necessary by comparison with data of a database 31 or directly by recognizing the geometric shape of a body 12 . 13 that determines feature. From this shape possible pressure distribution pattern in the receiving device when gripping the body 12 . 13 determined.

Die taktilen Sensoren 11c, 11d übermitteln an die Verknüpfungseinrichtung 30 ein tatsächliches Bild der Druckverteilung des Körpers in der Aufnahmevorrichtung. Diese wird mit den aus der berührungslosen Erfassung gewonnenen Mustern verglichen, und hieraus wird abgeleitet, ob das Greifen validiert werden kann oder nicht. Bei einer positiven Validierung kann mittels einer ersten Anzeigevorrichtung 32 ein positives Signal gegeben werden, bei nicht zufriedenstellender Übereinstimmung der Muster kann durch eine zweite Anzeigevorrichtung 33 das Greifen des Körpers verneint und ein Signal zum Verwerfen des Greifvorgangs und zum Rücktransport des Körpers gegeben werden. The tactile sensors 11c . 11d transmit to the linking device 30 an actual picture of the pressure distribution of the body in the cradle. This is compared with the patterns obtained from the non-contact detection, and from this it is deduced whether the gripping can be validated or not. With a positive validation can by means of a first display device 32 a positive signal can be given, with unsatisfactory consistency of the pattern can by a second display device 33 the gripping of the body negates and a signal to reject the gripping process and the return transport of the body are given.

Die Verknüpfungseinrichtung 30 kommuniziert zudem mit der Steuervorrichtung 10 der Handhabungsvorrichtung, so dass die gesamte Handhabungsvorrichtung inklusive des Roboterarms und der Aufnahmevorrichtung in Abhängigkeit von der validierten oder nicht validierten Musterübereinstimmung gesteuert werden kann. The linking device 30 also communicates with the control device 10 the handling device, so that the entire handling device including the robot arm and the receiving device can be controlled in dependence on the validated or non-validated pattern match.

Wird die Erfassung der taktilen Signale ständig wiederholt, so kann bei einer schlagartigen Änderung der Signale eine Kollision registriert werden. Es kann auch lediglich eine Änderung registriert und auf das Überschreiten und/oder Unterschreiten bestimmter Schwellen geprüft werden. Durch Austausch der Daten zwischen der Verknüpfungseinrichtung 30 und der Steuervorrichtung 10 zu diesem Zeitpunkt kann festgestellt werden, an welchem Punkt sich bei der Kollision der Roboterarm 7 und/oder die Handhabungsvorrichtung 11 befinden, so dass der Ort eines Hindernisses eingegrenzt und registriert werden kann, um zukünftige Kollisionen zu vermeiden. If the detection of the tactile signals is repeated continuously, a collision can be registered in the event of a sudden change in the signals. It is also possible to register only one change and to check for exceeding and / or falling below certain thresholds. By exchanging the data between the linking device 30 and the control device 10 At this time it can be determined at what point in the collision of the robot arm 7 and / or the handling device 11 so that the location of an obstacle can be limited and registered to avoid future collisions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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WO 2008/133974 A3 [0007]
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Claims

Method of handling a body ( 12 . 13 ) by means of a handling device ( 1 ), in which the body by means of a receiving device ( 11 ) is received at a first position and transported to a second position, characterized in that first by means of a non-contact object recognition system ( 14 ) a representation of the body ( 12 . 13 ) is recovered, that on the body through the receiving device ( 11 ) and that by means of at least one tactile sensor ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) of the receiving device ( 11 ) Characteristics of the body are detected in the receiving device, that the detected features are linked to the representation of the body and that the picking up of the body in the receiving device is validated.

Method according to claim 1, characterized in that features of the body ( 12 . 13 ) by means of at least one spatially resolving tactile sensor ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) or multiple tactile sensors, in particular a plurality of spatially resolving sensors.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that due to the non-contact object recognition system ( 14 ) captured representation of the body ( 12 . 13 ) at least one feature pattern ( 28 ) that is possible or probable during the detection by the tactile sensor (s) and that the determined feature pattern (s) are identical to those determined by the tactile sensor (s). 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) is compared.

Method according to claim 3, characterized in that, depending on the result of the comparison of the determined feature pattern (s) with the acquired data of the tactile sensors ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) the handling device is activated.

Method according to Claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that when receiving the body in the receiving device ( 11 ) the gripper configuration, in particular the orientation of the receiving device ( 11 ), depending on the non-contact object recognition system ( 14 ) data is selected.

Method according to claim 4 or 5, characterized in that the data of the tactile sensor (s) ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) are continuously detected for a period of time or several times at intervals and changes in the data are determined and that from the changes of the data to a collision of the recording device ( 11 ) or of the body ( 12 . 13 ) with an obstacle or slippage of the body in the receiving device ( 11 ) or a loss of the body from the receiving device ( 11 ) is closed.

A method according to claim 6, characterized in that in the case that from the changes of the data on a collision of the receiving device ( 11 ) or of the body ( 12 . 13 ) is closed with an obstacle and the current position of the handling device is stored during the collision and avoided in subsequent handling operations.

A method according to claim 6, characterized in that in the event that slipping of the body ( 12 . 13 ) in the receiving device ( 11 ) is closed, the body is filed and newly recorded.

Method according to Claim 1 or one of the following, characterized in that the picking up of the body ( 12 . 13 ) in the receiving device ( 11 ) comprises generating a pressing force, with which the body is pressed against a first gripping surface of the receiving device, on which a particularly spatially-resolving tactile sensor ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) is provided.

Method according to Claim 1 or one of the following, characterized in that the body ( 12 . 13 ) in the receiving device ( 11 ) is pressed between two gripping surfaces, each of which has at least one tactile sensor, in particular a spatially resolving tactile sensor ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) exhibit.

Method according to Claim 1 or one of the following, characterized in that the body ( 12 . 13 ) in the receiving device ( 11 ) is subjected to a variable pressure force and that the yielding of the body ( 12 . 13 ) is detected as a function of the pressure force.

Method according to Claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that, before the body ( 12 . 13 ) a provided with a spatially resolving tactile sensor part of the receiving device, in particular a gripping surface, is pressed against the body and tactile data are detected.

Method according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the representation of the body ( 12 . 13 ) includes its location and / or orientation and / or shape and / or size.

Method according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that by the object recognition system ( 14 ) the shape and size of the body directly or by comparison with reference values of a database ( 31 ) is determined.

Method according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that edges and / or shoulders and / or projections and / or recesses of the body ( 12 . 13 ) by the non-contact object recognition system ( 14 ) and expected tactile patterns are generated therefrom.

Method according to Claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the signals transmitted by the tactile sensors ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ) recorded total force on the body ( 12 . 13 ), is monitored, and that when the total force falls below a first threshold or when a second threshold is exceeded, a malfunction of the receiving device ( 11 ) is recognized.

Handling device for handling a body ( 12 . 13 ), with a receiving device ( 11 ), by means of which the body ( 12 . 13 ) is received at a first position and transported to a second position, and with a non-contact object recognition system ( 14 ) for detecting a representation of the body, wherein the receiving device ( 11 ) at least one tactile sensor ( 11c . 11d . 25 . 26 . 27 ), in particular one or more spatially resolving tactile sensors, for detecting features of the body, and with a linking device ( 30 ), which is adapted to the detected characteristics with the representation of the body ( 12 . 13 ) and, depending on the result of the connection, the taking up of the body ( 12 . 13 ) in the receiving device ( 11 ) to validate.

Handling device according to claim 17, characterized in that a control device ( 10 ) for driving a destination of the body ( 12 . 13 ) by the handling device ( 1 ) is provided, wherein the control device ( 10 ) with the linking device ( 30 ) connected is.