DE102004044457A1 - Method for compensating kinetic changes at robot, comprising determination of transformation matrix - Google Patents

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Abstract

Before use a robot arm is taught the specific points (v1, v2, v3) of the area it has to move to when processing a work-piece. When a gripping arm has to be replaced the saved memory is no longer of any use. In order to avoid this situation a transformation matrix is created transferring information from the matrix used by the robot into a matrix integrated in the work-piece by projecting the previous on the constant positions. At least three points at the work-piece are used as reference points (v1, v2, v3).

Description

Die vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Änderungen der Greiferkinematik eines Roboters.The The present invention relates to a method for compensating for changes the gripper kinematics of a robot.

Notationnotation

Sei ArUV ein Vektor des R3 von einem Punkt U zu einem Punkt V, dargestellt im A-System. Mit der Matrix ABA wird er in das B-System transformiert: BrUV = ABA ArUV. Die Transformationsmatrix T vermittelt eine Transformation und eine gleichzeitige Translation:

Figure 00010001
Let A r UV be a vector of R 3 from a point U to a point V, represented in the A system. With the matrix A BA it is transformed into the B-system: B r UV = A BA A r UV . The transformation matrix T conveys a transformation and a simultaneous translation:
Figure 00010001

Roboterkinematikrobot kinematics

Aufgabe eines Roboters ist es u.a., ein Werkstück in eine gewünschte Position, i.e. Lage und Orientierung, zu bewegen. Die Lage und Orientierung eines werkstückfesten Koordinatensystem W wird bezüglich eines Inertielsystems I durch die Matrix AIW und den Vektor IrIW eindeutig beschrieben und in der oben eingeführten Transformationsmatrix zusammengefasst:

Figure 00010002
die von den Komponenten (x,y,z) des Ursprungs des W-Systems und der Verdrehung des W-gegen das I-System abhängt, die ihrerseits beispielsweise mittels der Kardanwinkel (α,β,γ) beschreibbar ist.The task of a robot is, among other things, to move a workpiece into a desired position, ie position and orientation. The position and orientation of a workpiece-fixed coordinate system W is clearly described with respect to an inertial system I by the matrix A IW and the vector I r IW and summarized in the transformation matrix introduced above:
Figure 00010002
which depends on the components (x, y, z) of the origin of the W system and the rotation of the W against the I system, which in turn can be described by means of the gimbal angles (α, β, γ).

Die Position P des Werkstücks ist andererseits gegeben durch die drei Transformationsmatrizen

Figure 00010003
mit der Transformationsmatrix TB, die die Verschiebung und Verdrehung eines Basissystems des Roboters in das I-System vermittelt„ der Transformationsmatrix TR, die die Transformation von einem bezüglich des Roboterflansches festen Koordinatensystem in die Roboterbasis beschreit und von dessen Geometrie und den aktuellen Gelenkwinkeln abhängt, und der Transformationsmatrix TW, die die Verschiebung und Verdrehung des Werkstücks bezüglich des Flanschkoordinatensystem des Roboters darstellt und insbesondere von der Geometrie des Greifers, sowie von der Art abhängt, wie der Greifer das Werkstück fixiert.On the other hand, the position P of the workpiece is given by the three transformation matrices
Figure 00010003
with the transformation matrix T B , which conveys the displacement and rotation of a basic system of the robot into the I-system of the transformation matrix T R , which describes the transformation from a robot flange fixed coordinate system into the robot base and depends on its geometry and the current joint angles , and the transformation matrix T W , which represents the displacement and rotation of the workpiece with respect to the flange coordinate system of the robot and in particular on the geometry of the gripper, as well as on the way the gripper fixes the workpiece.

Hierzu zeigt 1 stark vereinfacht einen dreiachsigen Roboter mit den Gelenkwinkeln (q1, q2, q3), der ein Werkstück aus der dargestellten Grundstellung in eine Sollposition P bringen, i.e. einen Bolzen in eine Bohrung einführen soll.This shows 1 greatly simplifies a three-axis robot with the joint angles (q 1 , q 2 , q 3 ), which bring a workpiece from the illustrated basic position in a desired position P, ie to introduce a bolt into a hole.

Die Transformationsmatrix TB hängt von der Aufstellung des Roboters bezüglich des Inertialsystems ab und kann beim Einrichten des Roboters einmalig ermittelt und fest gespeichert werden.The transformation matrix T B depends on the placement of the robot with respect to the inertial system and can be determined once during setup of the robot and stored permanently.

Die Transformationsmatrix TR des Roboters ist in dessen Steuerung gespeichert, da sie nur von der Geometrie des Roboters (Abstände der Gelenke etc.) und den Gelenkwinkeln abhängt.The transformation matrix T R of the robot is stored in its control, since it depends only on the geometry of the robot (distances of the joints, etc.) and the joint angles.

Die Transformationsmatrix TW schließlich hängt von der Greiferkinematik ab, i.e. der Position des gegriffenen Werkstücks relativ zum Roboterflansch, letztlich also von der Geometrie und der Art, wie der Greifer das Werkstück fixiert.Finally, the transformation matrix T W depends on the gripper kinematics, ie the position of the gripped workpiece relative to the robot flange, ie ultimately on the geometry and the way the gripper fixes the workpiece.

Sind alle drei Transformationsmatrizen TB, TR und TW bekannt, kann der Roboter durch inverse Kinematik bestimmen, welche Gelenkwinkel qi er einnehmen muss, um das Werkstück in eine inertial vorgegebene Position zu bringen. Roboterstellungen sind daher so ausgelegt, da die Sollpositionen eingegeben werden können, bei vorgegebenen TB und TW die erforderliche Transformationsmatrix TR des Roboters und aus dieser die erforderlichen Gelenkwinkel bestimmt werden.If all three transformation matrices T B , T R and T W are known, the robot can use inverse kinematics to determine which joint angles q i he must assume in order to bring the workpiece into an inertially predetermined position. Robot positions are therefore designed so that the desired positions can be entered, for given T B and T W, the required transformation matrix T R of the robot and from this the required joint angles are determined.

Da es hierzu der exakten Kenntnis der beiden Transformationsmatrizen TB, TW bedarf und insbesondere letztere schwierig zu bestimmen ist, wird heute üblicherweise stattdessen eine (oder mehrere) Position durch sogenanntes „teachen" vorgegeben, i.e. der Roboter wird manuell in eine gewünschte Position gefahren (in 1 bsp. aus der Grundstellung in die Montagestellung, in der ein Bolzen in Bohrung eingesetzt wird). Mit den dabei eingenommenen Gelenkwinkel qi berechnet die Robotersteuerung durch die Vorwärtskinematik die Transformationsmatrix TR des Roboters und mittels der in die Steuerung eingegebenen Transformationsmatrizen TB, TW die inertiale Zielposition P des Werkstückes.Since this requires the exact knowledge of the two transformation matrices T B , T W and especially the latter is difficult to determine today is usually instead one (or more) position specified by so-called "teaching", ie the robot is driven manually in a desired position (in 1 bsp. from the basic position to the mounting position where a bolt is inserted into the hole). With the joint angle q i assumed thereby, the robot controller calculates the transformation matrix T R of the robot by means of forward kinematics and, using the transformation matrices T B , T W entered into the control, the inertial target position P of the workpiece.

Dabei brauchen die Transformationsmatrizen TB, TW keinen realen Werten entsprechen, da beim Anfahren der Position nach dem teachen diesselben Transformationsmatrizen TB, TW verwendet werden, sich also eliminieren. Üblicherweise wird daher die Transformationsmatrix TW, die die Verschiebung und Verdrehung des werkstückfesten Koordinatensystems gegenüber dem Flanschsystem am Ende des Roboters beschreibt, als Einheitsmatrix vorgegeben, i.e. keine Verdrehung und keine Verschiebung darstellt.The transformation matrices T B , T W do not need to correspond to any real values, since the same transformation matrices T B , T W are used when approaching the position after teaching, and thus eliminate themselves. Usually, therefore, the transformation matrix T W , which is the displacement and rotation of the workpiece-fixed coordinate system relative to the flange system at the end of the robot, given as a unit matrix, ie no twist and no displacement.

Aufgabetask

Ist eine Position auf oben beschriebene Weise einmal geteacht, kann sie mit hoher Präzision beliebig oft angefahren werden, solange sich die Geometrie der kinematischen Kette Roboterbasis-Roboter-Werkstück nicht ändert.is Once taught a position in the manner described above, can with high precision as often as possible, as long as the geometry of the kinematic Chain robot base robot workpiece does not change.

Wird der Greifer im Betrieb beschädigt oder gegen einen anderen ausgetauscht, der das Werkstück beispielsweise an anderen Stellen fixiert, stimmt die der geteachten Position zugrunde liegende Kette nicht mehr, der Roboter würde das Werkstück daher nicht mehr in die vorherige Position bringen.Becomes the gripper is damaged during operation or exchanged for another, for example, the workpiece fixed in other places, that is the basis of the taught position lying chain no longer, the robot would therefore the workpiece no longer bring to the previous position.

Bei einem Austausch eines Greifers ist es daher bislang erforderlich, alle Positionen neu zu teachen bzw. manuell zu korrigieren. Nachdem die Robotertrajektorien durch eine Abfolge einer großen Zahl aufeinanderfolgender Positionen vorgegeben werden, erfordert das Nachteachen einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand, während der die Produktion unterbrochen ist.at replacement of a gripper, it has therefore been necessary so far to teach all positions or to correct them manually. After this the robot trajectories by a sequence of a large number This is required for successive positions Doing a considerable amount of time and effort during the night the production is interrupted.

Bei Beschädigung eines Greifers wird heute – um o.g. aufwendiges Nachteachen zu umgehen – meist versucht, den Greifer manuell so zu reparieren, dass er wieder seine ursprüngliche Geometrie aufweist, i.e. das Werkstück wieder so fixiert, wie es zum Zeitpunkt des Teachens der Fall war. In praxi werden dazu beispielsweise Greiferzangen manuell solange verformt und zur Kontrolle geteachte Positionen angefahren, bis die Veränderung der Greifergeometrie rückgängig gemacht wurde. Dieses Verfahren ist nicht nur zeit- und arbeitsaufwendig (auch hier stoppt die Produktion), es führt in der Regel auch zu einer Verminderung der Präzision, da es nahezu unmöglich ist, die Greifergeometrie wieder exakt herzustellen bzw. dieses anhand geteachter Positionen zu kontrollieren.at damage a gripper is today - um above-mentioned elaborate Nachteachen to work around - usually tried the gripper Manually repair it so that it returns to its original condition Geometry, i.e. the workpiece is fixed again as it is at the time of teaching the case was. In practice, for example Hand grippers manually deformed and taught to control Positions approached until the change of gripper geometry reversed has been. This process is not only time consuming and labor intensive (production stops here as well), it usually also leads to a reduction the precision, because it is almost impossible is to restore the gripper geometry exactly or this controlled by taught positions.

Alternativ werden daher heute Greifer vor Einsatz auf Koordinatenmessmaschinen o.ä. vermessen und bei Beschädigung solange repariert, bis ihre Abmessungen den ursprünglichen entsprechen. Auch dieses Verfahren, das ein iteratives Reparieren und Vermessen erfordert, ist problematisch: da es a priori unbekannt ist, mit welchen Kontaktpunkten der Greifer Werkstücke fixiert In der Regel werden nicht Kontaktpunkte (auf die es für die Greiferkinematik ausschließlich ankommt) vermessen, sondern markante Referenzpunkte des Greifers. Wird der Greifer nun so repariert, dass die vermessenen Referenzpunkte wieder den ursprünglichen Werten entsprechen, stellt dies nicht sicher, dass auch die Greiferkinematik, i.e. die Position des Werkstücks relativ zum Roboterflansch, wieder die ursprüngliche ist.alternative are therefore today grippers before use on coordinate measuring machines etc. measure and if damaged repaired until their dimensions are the original correspond. Also this procedure, which is an iterative repair and Measuring requires is problematic: since it is unknown a priori is, with which contact points of the gripper fixed workpieces As a rule, not contact points (which are the only factor for the gripper kinematics) measured, but striking reference points of the gripper. Will the Gripper now repaired so that the measured reference points again the original one Values, this does not ensure that the gripper kinematics, i.e. the position of the workpiece relative to the robot flange, again the original one.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem einmal geteachte Positionen unabhängig von der Greiferkinematik, i.e. der Position des gegriffenen Werkstücks relativ zum Roboterflansch, präzise wieder angefahren werden können.task The invention is therefore to provide a method with the once taught positions independently from the gripper kinematics, i. the position of the gripped workpiece relative to the robot flange, precise can be approached again.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Anspruchs 1.The solution This object is achieved by the subject matter of claim 1.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompensation von Änderungen der Greiferkinematik eines Roboters umfasst dazu folgende Schritte: Bei der Initialisierung die Vorgabe einer Transformationsmatrix TW zur Transformation von einem werkstückfesten Koordinatensystem in das Koordinatensystem des Roboterflansches durch die Erfassung von wenigstens drei bezüglich eines Werkstücks festen Messpunkten; und nach Änderung der Greiferkinematik die Erfassung der geänderten Lagen derselben Messpunkte, und Änderung der Transformationsmatrix TW in der Steuerung des Roboters derart, dass für alle Messpunkte ihre ursprüngliche Lage auf die geänderte Lage abgebildet wird.A method according to the invention for compensating changes in the gripper kinematics of a robot comprises the following steps: during the initialization, the specification of a transformation matrix T W for the transformation of a workpiece-fixed coordinate system into the coordinate system of the robot flange by the detection of at least three measuring points fixed with respect to a workpiece; and after changing the gripper kinematics, the detection of the changed locations of the same measuring points, and change of the transformation matrix T W in the control of the robot such that its original position is mapped to the changed situation for all measuring points.

Erfindungsgemäß wird also nur die abtriebsseitige Änderung, i.e. die Änderung der Greiferkinematik, dadurch erfasst, dass die Änderungen der Positionen des gegriffenen Werkstückes selbst erfasst werden., Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die Änderungen der Greiferkinematik quasi zu „kompensieren", d.h. die Robotersteuerung wird durch die Änderung der Transformationsmatrix so geändert, daß sie die Änderung der Greiferkinematik berücksichtigt. Hierzu muß die Robotersteuerung nicht verändert werden, es kann die bisherige Steuerung weiterverwendet werden.Thus, according to the invention only the output side change, i.e. the change the gripper kinematics, characterized in that the changes in the positions of the gripped workpiece itself, it is advantageously possible to make the changes to "compensate" for the gripper kinematics, i.e. the robot control will be through the change changed the transformation matrix so that they change the gripper kinematics considered. For this must the Robot control can not be changed it can continue to be used the previous control.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch nach Änderung der Greiferkinematik, wie sie beispielsweise durch Austausch oder Beschädigung des Greifers vorkommt, die aufwendig geteachten Positionen weiterhin mit hoher Präzision angefahren werden, die Standzeit des Roboters und damit der Produktionsausfall ist gegenüber dem Nachteachen oder der Reparatur mit anschließender Kontrolle wesentlich geringer. Gegenüber der Reparatur des Greifers vermindert sich auch die Präzision nicht.through of the method according to the invention can also after change the gripper kinematics, such as by exchange or damage of the gripper, the consuming taught positions continue approached with high precision the life of the robot and thus the loss of production is opposite the night ache or the repair with subsequent control substantially lower. Across from The repair of the gripper does not reduce the precision.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen, Hierzu zeigt:Further Advantages and features emerge from the subclaims and the embodiments, This shows:

1 einen stark vereinfachten Roboter in Ruhe- und Montagestellung (strichliert); 1 a greatly simplified robot in resting and mounting position (dashed);

2 die Erfassung von Messpunkten bei der Initialisierung; und 2 the acquisition of measurement points during initialization; and

3 die Erfassung von Messpunkten nach Änderung der Greiferkinematik. 3 the acquisition of measuring points after changing the gripper kinematics.

Wie in 2 gezeigt, werden bei der Initialisierung, bevor der Roboter Trajektorien abarbeitet, i.e. vor dem Teachen, an einem Werkstück wenigstens drei Meßpunkte Mi angebracht und deren Lage vi bezüglich einer festen Basis (beispielsweise dem I- oder W-System) gemessen.As in 2 3, at initialization, before the robot processes trajectories, ie before teaching, at least three measurement points M i are applied to a workpiece and their position v i is measured with respect to a fixed base (for example the I or W system).

Besonders vorteilhaft kann dies mittels des in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 101 53 049.8-54 vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt werden: an dem Werkstück werden wenigstens drei Kugeln befestigt, deren Lage mittels dreier Lasersensoren (nicht dargestellt) ermittelt wird. Hierzu wird bei bekannter Richtung und Position der Laserstrahlen die Länge jedes Strahls zwischen Quelle und dessen Auftreffpunkt auf der Kugeloberfläche gemessen und die Kugel gedanklich quasi in diese drei so ermittelten Auftreffpunkte „hineingelegt". Der geometrische Kugelmittelpunkt entspricht dann dem Messpunkt Mi, dessen Lage vi somit bekannt ist.This can be carried out particularly advantageously by means of the method proposed in German Patent Application No. 101 53 049.8-54: at least three balls are fastened to the workpiece, the position of which is determined by means of three laser sensors (not shown). For this purpose, the length of each beam between the source and the impingement point measured at a known direction and position of the laser beams on the spherical surface, and "in set" the ball mentally quasi into these three thus determined points of incidence. The geometric center of the sphere corresponds to the measurement point M i, the position v i thus known.

Hierzu kann der Roboter zwischen den Messungen der Lagen der einzelnen Messpunkte auch seine Stellung ändern, um beispielsweise die oben beschriebenen Kugeln nacheinander in die Nähe des Schnittpunktes der Laserstrahlen zu bringen. Die Stellungen, in denen die einzelnen Mepunkte erfat werden, i.e. die jeweiligen Gelenkwinkel, werden ebenfalls gespeichert.For this The robot can choose between the measurements of the layers of the individual Measuring points also change its position, for example, the balls described above in succession the roundabouts to bring the point of intersection of the laser beams. The positions, in which the individual points are detected, i.e. the respective ones Joint angles are also stored.

Die initiale Transformationsmatrix TW wird dadurch gebildet, dass die gemessenen Kugelpositionen vi auf feste, initial vorgegebene Positionen v*i abgebildet werden. Die festen initial vorgegeben Positionen v*i können aus einem separaten Messvorgang, beispielsweise mit Hilfe einer Koordinatenmessmaschinen entstanden sein. Alternativ können als feste inertial vorgegebene Positionen v*i auch die gemessenen Kugelpositionen vi selbst gewählt werden, so daß die Transformationsmatrix TW zur Einheitsmatrix wird.The initial transformation matrix T W is formed by mapping the measured sphere positions v i to fixed, initially predetermined positions v * i . The fixed initial predetermined positions v * i can have originated from a separate measurement process, for example with the aid of a coordinate measuring machine. Alternatively, the measured ball positions v i itself can also be selected as fixed inertially predetermined positions v * i , so that the transformation matrix T W becomes the unit matrix.

Die so gebildete initiale Transformationsmatrix TW wird dem Roboter vorgegeben und bezüglich dieser Transformation sämtliche Roboterpositionen geteacht.The initial transformation matrix T W thus formed is given to the robot and all robot positions are taught with respect to this transformation.

Kommt es nun zu einer Veränderung der Greiferkinematik, i.e. ändert sich die Position des gegriffenen Werkstücks bezüglich des Roboterflansches, weil beispielsweise der Greifer ausgetauscht oder beschädigt wurde, wird das oben beschriebene Verfahren wiederholt, i.e. an dem Werkstück werden wiederum die wenigstens drei Messpunkte Mi angeordnet und deren Lage v'i mit dem Roboter erfasst, wie dies in 3 dargestellt ist. Gegebenenfalls wird der Roboter dabei nacheinander in die oben erläuterten gespeicherten Stellungen gebracht. Man erhält die aufgrund der Änderung der Greiferkinematik geänderten Lagen v'i der Messpunkte. In 3 ist die Änderung der Greiferkinematik dadurch angedeutet, dass die Greiferbasis bezüglich des Roboterflansches gegenüber der ursprünglichen Position (2) gekippt und verschoben ist. Gleichermaßen kann sich die Greiferkinematik auch durch Austausch des Greifers und/oder dadurch ergeben, dass der Greifer ein Werkstück anders fixiert.If there is now a change in the gripper kinematics, ie the position of the gripped workpiece changes with respect to the robot flange, for example because the gripper has been exchanged or damaged, the method described above is repeated, ie the at least three measuring points M i are again arranged on the workpiece and their position v ' i detected with the robot, as in 3 is shown. Optionally, the robot is thereby successively brought into the above-described stored positions. The positions v ' i of the measuring points changed as a result of the change in the gripper kinematics are obtained. In 3 the change in the gripper kinematics is indicated by the fact that the gripper base with respect to the robot flange with respect to the original position ( 2 ) is tilted and moved. Likewise, the gripper kinematics may also result from replacement of the gripper and / or the gripper fixing a workpiece differently.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun die vorgegebene Transformationsmatrix TW derart geändert, dass die nunmehr gemessenen Lagen v'i wiederum auf die festen, iertial vorgegebenen Lagen v*i abgebildet werden.According to the present invention, the predetermined transformation matrix T W is now changed such that the now measured layers v ' i are again imaged onto the fixed, iertial predetermined layers v * i .

Figure 00070001
Figure 00070001

Die Bestimmung der Transformationsmatrix TW, die wie jede Transformationsmatrix durch sechs Werte, beispielsweise drei Verschiebekoordinaten und drei Kardan- oder Eulerwinkel, eindeutig beschrieben wird (TW(x,y,z,α,β,γ), anhand der drei Koordinaten (vi x, vi y, vi z) der gemessenen Lagen vi bei Initialisierung bzw. v'i nach Veränderung der Greiferkinematik ist mathematisch eindeutig und kann mittels eines dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Die solcherart bestimmte neue Transformationsmatrix TW „berücksichtigt" nunmehr die Veränderung der Greiferkinematik. Sie wird anstelle der bei der Initialisierung gebildeten in die Robotersteuerung eingespeichert. Anschließend kann der Roboter sofort wieder mit hoher Präzision die Trajektorien abfahren, die Standzeit und damit der Produktionsausfall ist sehr kurz. Im Prinzip wird die Transformationsmatrix TW also stets so gewählt, daß sie aktuelle Meßpunkte auf inertial fest vorgegebene Meßpunkte abbildet.The determination of the transformation matrix T W , which, like every transformation matrix, is uniquely described by six values, for example three displacement coordinates and three gimbal or Euler angles (T W (x, y, z, α, β, γ), based on the three coordinates ( the thus certain new transformation matrix T W 'into account v i x, v i y, v i z) of the measured positions v i at initialization or v' i to change the gripper kinematics is mathematically clear and can be carried out by a known in the art methods. It is stored in the robot controller instead of the one formed during initialization, and the robot can immediately start the trajectories again with high precision, the service life and thus the loss of production is very short In principle, the transformation matrix T W So always chosen so that it maps current measuring points on inertial fixed predetermined measuring points.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher möglich, die Änderung der Greiferkinematik, i.e. der Position des gegriffenen Werkstücks relativ zum Roboterflansch, in konventionellen Robotersteuerungen zu berücksichtigen, ohne diese verändern zu müssen.With the method according to the invention is it therefore possible the change the gripper kinematics, i. the position of the gripped workpiece relative to Robot flange, to be considered in conventional robot controls, without changing them too have to.

Daher ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, auch mit, beispielsweise durch Austausch oder Beschädigung des Greifers, geänderter Greiferkinematik einmal geteachte Positionen präzise anzufahren, ohne die Änderung der Greiferkinematik rückgängig zu machen oder die Positionen neu zu teachen.Therefore, the method according to the invention also makes it possible to use modified grippers, for example by exchanging or damaging the gripper Kinematik once Gepeachte positions accurately approach without undoing the change in the gripper kinematics or teach the positions again.

Claims (10)

Verfahren zur Kompensation von Änderungen der Greiferkinematik eines Roboters, das folgende Schritte umfasst: (a) bei Initialisierung Erfassen der ursprünglichen Lagen (vi) von wenigstens drei bezüglich eines Werkstücks festen Meßpunkten (Mi); Vorgabe der festen inertialen Lagen (v*i) der wenigstens drei Meßpunkte (Mi); Bestimmung einer Transformationsmatrix (TW) zur Transformation von einem Roboter- in ein werkstückfestes Koordinatensystem in der Steuerung des Roboters so, daß die erfassten ursprünglichen und die festen, inertial vorgegeben Lagen aufeinander abgebildet werden (v*i = TW vi); (b) nach Änderung der Greiferkinematik Erfassen der geänderten Lagen (v'i) der wenigstens drei bezüglich des Werkstücks festen Meßpunkte (Mi); und Änderung der Transformationsmatrix (TW) in der Steuerung des Roboters derart, dass für alle Meßpunkte (Mi) ihre erfasste geänderte Lage (v'i) und ihre feste, inertial vorgegebene Lage (*i) aufeinander abgebildet werden (v*i = TW v'i).A method for compensating for changes in the gripper kinematics of a robot, comprising the steps of: (a) upon initialization, detecting the original plies (v i ) of at least three fixed measuring points (M i ) with respect to a workpiece; Specification of the fixed inertial positions (v * i ) of the at least three measuring points (M i ); Determining a transformation matrix (T W ) for the transformation of a robot in a workpiece fixed coordinate system in the control of the robot so that the detected original and the fixed, inertially predetermined positions are mapped to each other (v * i = T W v i ); (b) after changing the gripper kinematics, detecting the changed positions (v ' i ) of the at least three measuring points (M i ) fixed with respect to the workpiece; and changing the transformation matrix (T W ) in the control of the robot such that for all measuring points (M i ) their detected changed position (v ' i ) and their fixed, inertially predetermined position (* i ) are mapped to each other (v * i = T W v ' i ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei als die festen, inertial vorgegeben Lagen (v*i) die erfassten ursprünglichen Lagen (vi) gewählt werden.The method of claim 1, wherein as the fixed, inertially predetermined positions (v * i ), the detected original positions (v i ) are selected. Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche, wobei die Lagen von vier Meßpunkten erfaßt und die Transformationsmatrix so geändert wird, daß der Fehler der Abbildung aller vier Lagen minimal wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the positions of four measuring points detected and the transformation matrix is changed so that the error the image of all four layers becomes minimal. Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche, wobei an dem Werkstück wenigstens drei Kugeln fixiert werden, mittels wenigstens drei Lasersensoren die Lage der Auftreffpunkte der Laserstrahlen auf den Kugeln bestimmt wird und als Lage eines Meßpunktes das geometrische Mittel der Auftreffpunkte auf einer Kugel bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein on the workpiece at least three balls are fixed by means of at least three laser sensors determines the location of the impact of the laser beams on the balls is and as a location of a measuring point determines the geometric mean of the impact points on a sphere becomes. Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche, wobei der Roboter zur Erfassung der Lage eines Meßpunktes seine Stellung ändert.Method according to one of the preceding claims, wherein the robot changes its position to detect the position of a measuring point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Meßpunkte an einem ein Meßwerkstück dauerhaft fixiert sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the measuring points on one a measuring piece permanently are fixed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Meßpunkte an einem Werkstück lösbar fixiert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the measuring points on a workpiece solvable be fixed. Digitales Speichermedium, insbesondere Diskette oder Festpallte, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, daß ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt wird.Digital storage medium, in particular diskette or Festpallte, with electronically readable control signals, the like can interact with a programmable computer system that a procedure according to one of the claims 1 to 8 executed becomes. Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programmprodukt auf einem Rechner abläuft.Computer program product with on a machine-readable carrier stored program code for performing the method after a the claims 1 to 8, when the program product runs on a computer. Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programmprodukt auf einem Rechner abläuft.Computer program with program code to carry out the Method according to one of the claims 1 to 8, when the program product runs on a computer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017010244A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Kuka Deutschland Gmbh Method and control means for controlling a robot arrangement
CN110193840A (en) * 2019-05-16 2019-09-03 北京点域科技有限公司 A kind of intelligent machine arm for replacing arm hand convenient for user

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4115846A1 (en) * 1991-05-15 1992-11-19 Ameling Walter Contactless spatial position measurement in robot processing chamber - acquiring images of robotic actuator with defined marking enabling calibration of imaging units in coordinate system
US5910719A (en) * 1996-09-17 1999-06-08 Cycle Time Corporation Tool center point calibration for spot welding guns
DE19826395A1 (en) * 1998-06-12 1999-12-23 Amatec Gmbh Method for capturing and compensating for kinematic changes in a robot
DE19854011A1 (en) * 1998-11-12 2000-05-25 Knoll Alois Device and method for measuring mechanisms and their position
DE10002230A1 (en) * 2000-01-20 2001-07-26 Msc Mes Sensor Und Computertec Adaptive robot guidance method, uses successive measurements with master piece and actual component for determining offset vectors used for adaption of robot movement program
DE69616353T2 (en) * 1995-08-22 2002-06-13 Demos Kyrazis HIGH BANDWIDTH MEASURING SYSTEM AND DYNAMIC RIGIDITY FOR MEASURING AND CONTROLLING INTELLIGENT INDUSTRIAL PROCEDURES
DE10118514A1 (en) * 2001-04-16 2002-10-24 Vmt Bildverarbeitungssysteme G Method for stabilizing the working point for contactless 3D position detection of an object using digital cameras
DE10249786A1 (en) * 2002-10-24 2004-05-13 Medical Intelligence Medizintechnik Gmbh Referencing method for relating robot to workpiece, in medical applications, by relating reference point using x and y position data obtained from at least two images picked up using camera mounted on robot arm

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4115846A1 (en) * 1991-05-15 1992-11-19 Ameling Walter Contactless spatial position measurement in robot processing chamber - acquiring images of robotic actuator with defined marking enabling calibration of imaging units in coordinate system
DE69616353T2 (en) * 1995-08-22 2002-06-13 Demos Kyrazis HIGH BANDWIDTH MEASURING SYSTEM AND DYNAMIC RIGIDITY FOR MEASURING AND CONTROLLING INTELLIGENT INDUSTRIAL PROCEDURES
US5910719A (en) * 1996-09-17 1999-06-08 Cycle Time Corporation Tool center point calibration for spot welding guns
DE19826395A1 (en) * 1998-06-12 1999-12-23 Amatec Gmbh Method for capturing and compensating for kinematic changes in a robot
DE19854011A1 (en) * 1998-11-12 2000-05-25 Knoll Alois Device and method for measuring mechanisms and their position
DE10002230A1 (en) * 2000-01-20 2001-07-26 Msc Mes Sensor Und Computertec Adaptive robot guidance method, uses successive measurements with master piece and actual component for determining offset vectors used for adaption of robot movement program
DE10118514A1 (en) * 2001-04-16 2002-10-24 Vmt Bildverarbeitungssysteme G Method for stabilizing the working point for contactless 3D position detection of an object using digital cameras
DE10249786A1 (en) * 2002-10-24 2004-05-13 Medical Intelligence Medizintechnik Gmbh Referencing method for relating robot to workpiece, in medical applications, by relating reference point using x and y position data obtained from at least two images picked up using camera mounted on robot arm

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017010244A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Kuka Deutschland Gmbh Method and control means for controlling a robot arrangement
US11826912B2 (en) 2017-11-03 2023-11-28 Kuka Deutschland Gmbh Method and control means for controlling a robot assembly
CN110193840A (en) * 2019-05-16 2019-09-03 北京点域科技有限公司 A kind of intelligent machine arm for replacing arm hand convenient for user

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