DE102006055917A1

DE102006055917A1 - Industrieroboter und Verfahren zum Erkennen eines ungenau parametrierten Robotermodells

Info

Publication number: DE102006055917A1
Application number: DE200610055917
Authority: DE
Inventors: Andreas Sedlmayr
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: DE102006055917B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter (1) und ein Verfahren zum Erkennen eines ungenau parametrierten Robotermodells. Im Rahmen des Verfahrens wird wenigstens ein Parameter in eine Steuervorrichtung (15) des Industrieroboters (1) eingegeben, wobei der Parameter das Verhalten einer mit dem Industrieroboter (1) bewegten Vorrichtung (16) beschreibt und der Industrieroboter (1) wenigstens eine bewegbare Achse (A1-A6) aufweist. Dann wird ein parametriertes Robotermodell durch Parametrieren eines das dynamische Verhalten des Industrieroboters (1) modellierenden Robotermodells aufgrund des wenigstens einen Parameters erzeugt und ein Ist-Drehmoment (tauI,2, tauI,3) der Achse (A1-A6), während diese sich bewegt, ermittelt. Aufgrund einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment (tauI,2, tauI,3) und einem modellierten Drehmoment (tauM,2, tauM,3), das sich aufgrund des parametrierten Robotermodells ergibt, wird ein Kennwert ermittelt, der mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen wird. Aufgrund des Vergleichens des Kennwertes mit dem vorgegebenen Soll-Wert wird eine Nachricht darüber erzeugt, dass das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter und ein Verfahren zum Erkennen eines ungenau parametrierten Robotermodells.
Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung von Objekten mit zweckdienlichen Einrichtungen, z.B. Greifern oder Werkzeugen, ausgerüstet werden können und zumindest in einer, üblicherweise in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Industrieroboter weisen üblicherweise programmierbare Steuerungen auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Roboters steuern.
Für eine zufriedenstellende Steuerung oder Regelung des Industrieroboters weisen diese physikalische Modelle auf. Die allgemeinen räumlichen Bewegungen des Roboters werden mit einem kinematischen Robotermodell modelliert, das im Wesentlichen die Geometrie des Roboters beschreibt. Für eine verbesserte dynamische Steuerung oder Regelung kann auch die Dynamik des Roboters berücksichtigt werden, die z.B. durch ein System der Bewegungsdifferentialgleichungen des Roboters in der Form der Newton-Eulerischen Gleichungen für holonome Systeme modelliert wird.
Industrieroboter sind in der Regel mit zweckdienlichen Einrichtungen versehen, deren Massen oder Trägheitsmomente als Parameter in die Steuerung für eine Parametrisierung des dynamischen Modells eingegeben werden können. Auch eine Masse oder ein Trägheitsmoment eines mit dem Roboter bewegten Gegenstandes kann für die Parametrierung des dynamischen Modells verwendet werden.
Die DE 10 2004 056 861 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln oder Steuern eines Roboters, für dessen dynamisches Modell auch eine Reibung der Achsen bei einer Bewegung mitberücksichtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem relativ einfach eine ungenaue Parametrierung des dynamischen Modells eines Industrieroboters ermittelt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Industrieroboter anzugeben, der es relativ einfach ermöglicht, eine ungenaue Parametrierung seines dynamischen Modells zu erkennen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen eines ungenau parametrierten Robotermodells, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

– Eingeben wenigstens eines Parameters in eine Steuervorrichtung eines Industrieroboters, wobei der Parameter das Verhalten einer mit dem Industrieroboter bewegten Vorrichtung beschreibt und der Industrieroboter wenigstens eine bewegbare Achse aufweist,
– Erzeugen eines parametrierten Robotermodells durch Parametrieren eines das dynamische Verhalten des Industrieroboters modellierenden Robotermodells aufgrund des wenigstens einen Parameters,
– Ermitteln eines Ist-Drehmoments der Achse während diese sich bewegt,
– Ermitteln eines Kennwertes aufgrund einer Funktion einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment und einem modellierten Drehmoment der Achse, das sich aufgrund des parametrierten Robotermodells ergibt,
– Vergleichen des Kennwertes mit einem vorgegebenen Soll-Wert und
– aufgrund des Vergleichens des Kennwertes mit dem vorgegebenen Soll-Wert, Erzeugen einer Nachricht, dass das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert ist.

Die Erfindung wird auch gelöst durch einen Industrieroboter, aufweisend:

– eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer mit dem Industrieroboter zu bewegenden Vorrichtung,
– wenigstens eine Achse zum Bewegen der Vorrichtung,
– eine Eingabevorrichtung zum Eingeben wenigstens eines Parameters der das Verhalten der Vorrichtung beschreibt,
– ein das dynamische Verhalten des Industrieroboters modellierendes Robotermodell,
– eine Steuervorrichtung, die ein parametriertes Robotermodells durch Parametrieren des Robotermodells aufgrund des wenigstens einen Parameters erzeugt und einen Bewegungsablauf der wenigstens einen Achse für die Bewegung der Vorrichtung aufgrund des parametrierten Robotermodells steuert, und
– eine Einrichtung, die ein Ist-Drehmoment der Achse während diese sich bewegt und einen Kennwert aufgrund einer Funktion einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment und einem modellierten Drehmoment, das sich aufgrund des parametrierten Robotermodells ergibt, ermittelt, den Kennwert mit einem vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und aufgrund des Vergleichens des Kennwertes mit dem vorgegebenen Soll-Wert eine Nachricht darüber erzeugt, dass das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsgemäße Industrieroboter geht von folgender Grundüberlegung aus:
Ein Industrieroboter weist wenigstens die eine Achse, in der Regel mehrere Achsen auf. Die wenigstens eine Achse wird im Betrieb des Industrieroboters bewegt, um die Vorrichtung z.B. auf einer vorbestimmten Bahn zu bewegen. Die Vorrichtung ist z.B. ein an einem Flansch des Industrieroboters befestigter Endeffektor, wie beispielsweise ein Greifer oder ein anderes zweckdienliches Werkzeug.
Um eine zufriedenstellende Bewegung des Industrieroboters zu erreichen, weist dieser das das dynamische Verhalten des Industrieroboters beschreibende Robotermodell auf. Dieses ist in der Regel in einer Steuervorrichtung des Industrieroboters gespeichert. Das Robotermodell beschreibt den Industrieroboter ohne der daran befestigten Vorrichtung.
Im Betrieb des Industrieroboters soll dieser die Vorrichtung bewegen. Dafür wird das Robotermodell parametriert, d.h. es wird der wenigstens eine die mit dem Industrieroboter zu bewegende Vorrichtung beschreibende Parameter z.B. mittels einer Eingabevorrichtung eingegeben. Aufgrund der Eingabe des Parameters, der z.B. die Masse oder das Trägheitsmoment der Vorrichtung oder ein Abstand des Masseschwerpunktes der Vorrichtung bezüglich einer der Achsen des Industrieroboters, beispielsweise der Achse des Flansches, ist, wird das parametrierte Robotermodell durch entsprechende Parametrierung des lediglich den Industrieroboter modellierenden Robotermodells erzeugt.
Während des Betriebs des Industrieroboters bewegt sich seine wenigstens eine Achse, um die Vorrichtung zu bewegen. Ist das parametrierte Robotermodell zu ungenau parametriert, da beispielsweise eine zu stark von der tatsächlichen Masse der Vorrichtung abweichende Masse für die Parametrierung eingegeben wurde, dann kann die Performance des Industrieroboters ungenügend sein.
Erfindungsgemäß wird daher der Kennwert erzeugt, der auf der Differenz bzw. einer Funktion der Differenz zwischen dem von der Achse aufgebrachte Ist-Drehmoment und dem modellierten Drehmoment des parametrierten Robotermodells für diese Achse basiert, ermittelt. Weicht dieser Kennwert von dem Soll-Wert zu stark ab, dann ist dies ein Zeichen dafür, dass das parametrierte Robotermodell zu ungenau parametriert ist, woraufhin eine entsprechende Nachricht erzeugt wird.
Während der Bewegung der wenigstens einen Achse findet ein Leistungsfluss statt. Die potenzielle und kinetische Energie des Industrieroboters ändert sich während der Bewegung, wobei bei einem realen Industrieroboter stets Energie in Form von Verlusten (Verlustenergie), bedingt z.B. durch Reibungen in Gelenken des Industrieroboters oder die Achse bewegenden Antrieben. Reale Verlustenergien sind stets positiv.
Grundsätzlich kann man die Bewegung der Achse in zwei Kategorien unterteilen. In einer ersten Kategorie entsteht ein positiver und in einer zweiten Kategorie entsteht ein negativer Leistungsfluss.
Der positive Leistungsfluss entsteht in einem Zeitraum, in dem der die Achse bewegende Antrieb dem Industrieroboter Energie zuführt. Der negative Leistungsfluss entsteht, wenn der Industrieroboter Energie über den Antrieb abgibt.
Umfasst der Antrieb der Achse einen elektrischen Motor, dann kann das Ist-Drehmoment gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens über den elektrischen Strom des Motors berechnet werden.
Während der Bewegung der Achse hat diese eine Winkelgeschwindigkeit q ., die z.B. mit einem Resolver gemessen werden kann.
Angenommen, der Industrieroboter weist ein Robotermodell auf, das den Industrieroboter relativ genau als reines Starrkörpermodell ohne Reibung modelliert, d.h. mit einem modellierten Drehmoment.
Nach der Eingabe des die Vorrichtung beschreibenden Parameters wird das parametrierte Robotermodell z.B. aufgrund des Newton-Euler Verfahrens erzeugt, wodurch das modellierte Drehmoment τ_M der Achse für eine Bewegung der Achse ermittelt werden kann. Das modellierte Drehmoment τ_M wird beispielsweise durch folgende Beziehung ermittelt: τM(q, q ., q ..) = rne(q, q ., q .., g →, P ~)wobei q die Stellung der Achse, g die Erdbeschleunigung und P der Parametersatz (Massen, Trägheiten, Schwerpunkte, Kinematik) des Roboterdynamikmodells ist und „rne" für „Recursive Newton Euler" steht.
Angenommen, das parametrierte Robotermodell beschreibt den Industrieroboter mit befestigter Vorrichtung ohne Reibung, dann berechnet sich ein die Verlustleistung beschreibender Wert D(τ, t) während der Bewegung nach folgender Beziehung: D(τ, t) = (τI(t) – τ(t))f(q .(t))mit f(q .(t)) = q .(t), f(q .(t)) = sgn(q .(t)), oder f(q .(t)) = λ(q .(t)); mit ∀sgn(λ(q .(t))) = sgn(q .(t))
wobei τ_I(t) das Ist-Drehmoment der Achse und τ(t) das modellierte Drehmoment der Achse ohne Berücksichtigung der Reibung ist.
Ist f(q .(t)) = q .(t), dann ergibt der Wert D(τ, t) die Verlustleistung.
Aus dem die Verlustleistung beschreibenden Wert D(τ, t) kann ein die Verlustenergie beschreibender Wert V_P(τ) während des positiven Leistungsflusses und die Verlustenergie beschreibender Wert V_N(τ) während des positiven Leistungsflusses berechnet werden:
wobei zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ der positive und zwischen den Zeitpunkten t₁ und t_E der negative Leistungsfluss erfolgt. Im Folgenden werden die die Verlustenergien beschreibenden Werte V_P(τ), V_N(τ) lediglich als Verlustenergien bezeichnet.
Ist der Parameter der Vorrichtung zu klein gewählt worden, indem z.B. die eingegeben Masse der Vorrichtung kleiner als dessen tatsächliche Masse oder das eingegebene Trägheitsmoment der Vorrichtung kleiner als dessen tatsächliches Trägheitsmoment ist oder sich der tatsächliche Masseschwerpunkt der Vorrichtung weiter von der oder den Achsen des Indu strieroboters als der eingegebene Masseschwerpunkt befindet, dann gilt: VP(τMF) > VP(τME) VN(τMF) < VN(τME)wobei V_P(τ_MF) und V_P(τ_MF) die berechneten Verlustenergien für ein ungenau parametriertes Robotermodell und V_P(τ_ME) und V_P(τ_ME) Verlustenergien für ein relativ genau parametriertes Robotermodell sind. Die Reibung ist jeweils nicht berücksichtigt.
Ist der Parameter der Vorrichtung dagegen zu groß gewählt worden, indem z.B. die eingegeben Masse der Vorrichtung größer als dessen tatsächliche Masse oder das eingegebene Trägheitsmoment der Vorrichtung größer als dessen tatsächliches Trägheitsmoment ist oder sich der tatsächliche Masseschwerpunkt der Vorrichtung näher an der oder den Achse des Industrieroboters als der eingegebene Masseschwerpunkt befindet, dann gilt: VP(τMF) < VP(τME) VN(τMF) > VN(τME)
Die realen Verlustenergien können nicht negativ sein, jedoch können Teile der Summanden der berechneten Verlustenergien basierend auf dem ungenau parametrierten Robotermodell negativ werden: V_N(τ_MF) bei zu klein parametrierten Lastdaten und V_P(τ_MF) bei zu groß parametrierten Lastdaten.
Ein Grund für dieses Verhalten ist, dass z.B. ein ungenau modelliertes Drehmoment das vom Antrieb aufgebrachte Drehmoment überschneidet, weil die Differenz (τ_I – τ_MF)sgn(q .) zeitweise negativ wird.
Trennt man die berechneten Verlustenergien V_P(τ_MF), V_N(τ_MF) in Anteile von positiver berechneter Verlustenergie V_PP(τ_MF), V_NP(τ_MF) und negativer berechneter Verlustenergie V_NP(τ_MF), V_NP(τ_MF) gemäß folgender Gleichungen auf VP(τMF) = VPP(τMF) + VPN(τMF) VN(τMF) = VNP(τMF) + VNN(τMF),dann können die positiv und negativ berechneten Verlustenergien gemäß folgender Gleichungen und nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet werden:
Als Kriterium zum Erkennen eines ungenau parametrierten Robotermodells kann nach einer Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens ein erster Kennwert r_P und ein zweiter Kennwert r_N ermittelt werden. Die beiden Kennwerte leitet sich aus den Quotienten von negativer berechneter Verlustenergie und positiver berechneter Verlustenergie ab und können nach folgenden Gleichungen ermittelt werden:
Ist der Parameter der Vorrichtung zu groß gewählt, dann ist die negative berechnete Energie bei einem negativen Leistungsfluss theoretisch stets Null und praktisch zumindest relativ klein, sodass für diesen Fall der zweite Kennwert r_N Null oder zumindest relativ klein ist. Der erste Kennwert r_P ist dagegen je nach Grad einer ungenauen Parametrierung relativ groß. Überschreitet der erste Kennwert r_P für diesen Fall den Soll-Wert (Schwellwert), dann liegt eine zu ungenaue Parametrierung des parametrierten Robotermodells vor und die Nachricht über das ungenaue parametrierte Robotermodell wird erzeugt. In diesem Fall kann es auch vorgesehen sein, dass die Nachricht eine Information über den zu groß eingegebenen Parameter aufweist, d.h. dass die Nachricht beispielsweise ein Information darüber aufweist, dass die eingegebene Masse der Vorrichtung größer als dessen tatsächliche Masse oder das eingegebene Trägheitsmoment größer als dessen tatsächliches Trägheitsmoment ist oder dass der Masseschwerpunkt der Vorrichtung näher an der oder den Achsen des Industrieroboters liegt als eingegeben.
Ist der Parameter der Vorrichtung dagegen zu klein gewählt, dann ist die negative berechnete Energie bei einem positiven Leistungsfluss theoretisch stets Null und praktisch zumindest relativ klein, sodass für diesen Fall der erste Kennwert r_P Null oder zumindest relativ klein ist. Der zweite Kennwert r_N ist dagegen je nach Grad einer ungenauen Parametrierung relativ groß. Überschreitet der zweite Kennwert r_N für diesen Fall den Soll-Wert (Schwellwert), dann liegt eine zu ungenaue Parametrierung des parametrierten Robotermodells vor und die Nachricht über das ungenaue parametrierte Robotermodell wird erzeugt. In diesem Fall kann es auch vorgesehen sein, dass die Nachricht eine Information über den zu klein eingegebenen Parameter aufweist, d.h. dass die Nachricht beispielsweise eine Information darüber aufweist, dass die eingegebene Masse der Vorrichtung kleiner als dessen tatsächliche Masse oder das eingegebene Trägheitsmoment kleiner als dessen tatsächliches Trägheitsmoment ist oder dass der Masseschwerpunkt der Vorrichtung weiter von der oder den Achse des Industrieroboters entfernt ist als eingegeben.
Der Soll-Wert (Schwellwert), mit dem die beiden Kennwerte verglichen werden, ist z.B. 0,2; 0,3; 0,4 oder 0,5.
Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für das Robotermodell bzw. für das parametrierte Robotermodell eine Reibung z.B. in Getrieben oder Gelenken des Industrieroboters mit berücksichtigt.
Wird die Reibung relativ ungenau modelliert, dann ist es möglich die Reibung derart zu modellieren, dass ein durch die Reibung erzeugtes Reibmoment τ_MR stets kleiner als das tatsächliche Reibmoment τ_IR ist: |τMR| < |τIR(τM, q ., T)| für ∀(τM, q ., T)
Insbesondere für diesen Fall können für die Berechnungen der negativen berechneten Verlustenergien V_P(τ_MF), V_N(τ_MF) die modellierten Reibmomente mitberücksichtigt werden, sodass gilt:
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Kennwert eine über eine vorbestimmte Zeitdauer gemittelte absolute Abweichung zwischen dem Ist-Drehmoment und dem modellierten Drehmoment der Achse. Der Kennwert kann insbesondere gemäß folgender Gleichung berechnet werden:
wobei R der Kennwert, τ_I(t) das Ist-Drehmoment der Achse, τ_MF(t) das modellierte Drehmoment der Achse ohne Berücksichtigung der Reibung, τ_MR(t) ein Reibmoment der Achse, t₀ der Beginn und t_E das Ende der Integration ist. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich insbesondere dann an, wenn die Reibung für das Robotermodell relativ genau modelliert ist und insbesondere im Mittel mit der tatsächlichen Reibung übereinstimmt. In diesem Fall gilt: τMR ≈ τIR(τM, q ., T) für ∀(τM, q ., T)
Der Kennwert R entspricht der mittleren Abweichung des Achsdrehmoments zwischen Robotermodell und Realität. Bei einem R > R_a kann z.B. ein Fehler ausgegeben werden.
Geeignete Zeitpunkte zum Ermitteln des Kennwertes sind prinzipiell jeder Zeitschritt der Integrale der Verlustleistungen. Für eine relativ gute Berechnung können relativ lange Zeiträume für die Ermittlung herangezogen werden. Wie lange der Zeitraum sein kann und wann ein günstiger Zeitpunkt erreicht sein kann, kann durch folgende Bedingungen erfüllt sein:
Für den Zeitraum kann z.B. gelten:
Überschreitung einer Mindestenergie der Verlustenergie oder der gesamten Energie. Dies kann für eine Achse oder auch für mehrere Achsen ermittelt werden.
Für den Zeitpunkt kann ein Leistungsflusswechsel mindestens einer Achse oder das Erreichen einer vorbestimmten Genauigkeit des Kennwertes herangezogen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 einen Roboter mit sechs Achsen,
2 ein das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulichendes Flussdiagramm,
3 gemessene und modellierte Drehmomente einer der Achsen des Roboters der 1,
4 die Geschwindigkeit derjenigen Achse, dessen Drehmomente die 3 zeigt,
5 gemessene und modellierte Drehmomente einer der Achsen des Roboters der 1 und
6 die Geschwindigkeit derjenigen Achse, dessen Drehmomente die 5 zeigt.
Die 1 zeigt einen 6-Achs Industrieroboters 1 mit einer Kinematik für Bewegungen in sechs Freiheitsgraden. Der 6-Achs Roboter 1 weist in allgemein bekannter Weise Gelenke 2 bis 4, Hebel 5, 6, sechs Bewegungsachsen A1 bis A6 und einen Flansch F auf. Die 2 veranschaulicht anhand eines Flussdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren.
Jede der Achsen A1-A6 wird von einem Antrieb bewegt. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Antriebe elektrische Antriebe, die jeweils einen elektrischen Motor 7-12 aufweisen. Dabei bewegt der Motor 7 die Achse A1, der Motor 8 die Achse A2, der Motor 9 die Achse A3 und die Motoren 10-12 die Achsen A4-A6 über in der 1 nicht näher, dem Fachmann jedoch allgemein bekannte Getriebe.
Die elektrischen Antriebe bzw. die elektrischen Motoren 7-12 sind in nicht näher dargestellter Weise mit einem Steuerrechner 15 verbunden, auf dem ein geeignetes und dem Fachmann im Grundsatz bekanntes Rechnerprogramm läuft, das die Bewegungen des Roboters 1 steuert. Der Begriff „Steuern" soll in diesem Zusammenhang auch eine Regelung umfassen.
Damit der Steuerrechner 15 bzw. das auf dem Steuerrechner 15 laufende Rechnerprogramm den Roboter 1 bzw. dessen Achsen A1-A6 zufriedenstellend steuern kann, ist im Steuerrechner 15 ein den Roboter 1 modellierendes Modell gespeichert. Die allgemeinen räumlichen Bewegungen des Roboters 1 werden mit einem kinematischen Modell beschrieben, das im Wesentlichen die Geometrie des Roboters 1 beschreibt. Die Dynamik des Roboters 1 und insbesondere die während der Bewegung des Roboters 1 ausgeübten Ist-Trägheitsmomente τ_I,1 bis τ_I,6 der sechs Achsen A1-A6 werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch ein System von Bewegungsdifferentialgleichungen des Roboters 1 in der Form der Newton-Eulerischen Gleichungen modelliert, wobei die modellierten Trägheitsmomente der Achsen A1-A6 mit τ_MF,1 bis τ_MF,6 bezeichnet werden. Zusätzlich können in diesem Modell Reibungsmomente τ_MR,1 bis τ_MR,6 der Achsen A1-A6 modelliert werden, die beispielsweise Reibungsmomente in den Gelenken 2-4 oder in den elektrischen Motoren 7-12 oder Getrieben modellieren.
Im Betrieb des Roboters 1 ist dieser in der Regel mit einem Endeffektor 16, wie z.B. zweckdienlichen Einrichtungen, ausgerüstet. Zweckdienliche Einrichtung sind z.B. Greifer oder Werkzeuge. Der Endeffektor 16 ist dabei am Flansch F befestigt und kann mit dem Roboter 1 auf einer vorbestimmten Bahn bewegt werden.
Damit der Steuerrechner 15 bzw. das auf dem Steuerrechner 15 laufende Rechnerprogramm die Motoren 7-12 geeignet ansteuern bzw. den Roboter 1 zufriedenstellend steuern kann, kann eine in den Figuren nicht näher dargestellte Person den Endeffektor 16 beschreibende Parameter mittels eines mit dem Steuerrechner 15 verbundenen Eingabegerätes 13, z.B. einer Tastatur, in den Steuerrechner 15 eingeben, Schritt S1 des Flussdiagramms der 2. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die den Endeffektor 16 beschreibende Parameter dessen Masse m. Aufgrund dieser Parameter passt der Steuerrechner 15 die modellierten Trägheitsmomente τ_MF,1 bis τ_MF,6 der Achsen A1-A6 und gegebenenfalls die modellierten Reibungsmomente τ_MR,1 bis τ_MR,6 der Achsen A1-A6 des dynamischen Robotermodells an, wodurch ein parametriertes Robotermodell entsteht, Schritt S2 des Flussdiagramms.
Eine ungenauen Parametrierung, bedingt z.B. durch eine Eingabe einer von der tatsächlichen Masse m des Endeffektors 16 abweichenden Masse, kann zu einer unbefriedigenden Performance der Steuerung des Roboters 1 führen. Dasselbe gilt für ungenaue oder vergessene Parametrierung von Zusatzlasten, die an den Strukturteilen des Industrieroboters (1) angebracht werden können. (Z.B. die Masse eines Schweissgerätes)
Um eine ungenaue Parametrierung des parametrierten Robotermodells zu erkennen, läuft im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf dem Steuerrechner 15 ein diese ungenaue Parametrierung erkennendes Rechnerprogramm.
Nach der Eingabe der den Endeffektor 16 beschreibenden Parameter, also der Masse m des Endeffektors 16 im vorliegenden Ausführungsbeispiels, kann der Roboter 1 in seinem Automatikbetrieb betrieben werden, d.h. der Steuerrechner 15 kann die elektrischen Motoren 7-12 derart ansteuern, dass dieser den Endeffektor 16 auf einer im Steuerrechner 15 abgelegten vorbestimmen Bahn bewegt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Robotermodell des Roboters 1 derart ausgeführt, dass dieses die Reibungsmomente der Achsen A1-A6 nicht berücksichtigt, also lediglich die modellierten Trägheitsmomente der Achsen A1-A6 τ_MF,1 bis τ_MF,6 des parametrierten Robotermodells aufweist.
Während des Betriebs des Roboters 1, also wenn die Motoren 7-12 die Achsen A1-A6 bewegen, ermittelt der Steuerrechner 15 die Ist-Trägheitsmomente τ_I,1 bis τ_I,6 der Achsen A1-A6 auf grund von elektrischen Strömen der elektrischen Motoren 7-12 während der Bewegung, Schritt S3 des Flussdiagramms. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels handelt es sich bei den elektrischen Motoren 7-12 um Servomotoren, sodass die Ist-Drehmomente τ_I,1 bis τ_I,6 der Achsen A1-A6 in etwa proportional zu den elektrischen Strömen der Motoren 7-12 sind.
Während der Bewegung des Roboters 1 bzw. der Achsen A1-A6 findet pro Achse A1-A6 jeweils ein Leistungsfluss statt. Es können zwei Fälle unerschieden werden:
Der entsprechende Motor 7-12 führt dem Roboter 1 Energie zu, was einen positiven Leistungsfluss zur Folge hat.
Dem Roboter 1 wird über den entsprechenden Motor 7-12 Energie entzogen, was einen negativen Leistungsfluss zur Folge hat.
Der entsprechende Leistungsfluss lässt sich aus der Winkelgeschwindigkeit q .₁ bis q .₆ der Achsen A1 bis A2 und den Drehmomenten τ_I,1 bis τ_I,6 ermitteln. Die Winkelgeschwindigkeiten q .₁ bis q .₆ werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Übersicht halber nicht näher dargestellten, dem Fachmann jedoch allgemein bekannten und mit dem Steuerrechner 15 verbundenen Resolvern des Roboters 1 gemessen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels berechnet der Steuerrechner 15 während der Bewegung des Roboters 1 kontinuierlich „Differenzleistungen" D₁(t) bis D₆(t), die den einzelnen Achsen A1-A6 zugeordnet sind und sich gemäß folgender Gleichung ergeben: Dn(t) = (τI,n(t) – τMF,n(t))fn(q .n(t)) wobei n = 1, 2 ... 6 die entsprechende der Achsen A1-A6 angibt und f(q .(t)) = q .(t), f(q .(t)) = sgn(q .(t)), oder f(q .(t)) = λ(q .(t)); mit ∀sgn(λ(q .(t))) = sgn(q .(t)) ist.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels berechnet der Steuerrechner 15 aus den „Differenzleistungen" D₁(t) bis D₆(t) für jede der Achsen A1 bis A6 folgende Differenzenergien:
wobei dem Zeitraum [t₀, t₁] der positive Leistungsfluss und dem Zeitraum [t₁, t_E] der negative Leistungsfluss der entsprechenden Achse A1-A6 zugeordnet ist. Es sei nur kurz angemerkt, dass nicht notwendigerweise die den Achsen A1-A6 zugeordneten Leistungsflüsse zur selben Zeit dieselbe Richtung haben müssen, sodass sich die Zeiträume [t₀, t₁] und [t₁, t_E] für die einzelnen Achsen A1-A6 unterscheiden können.
Anschließend errechnet der Steuerrechner 15 aus den Energiedifferenzen V_PP,n, V_PN,n, V_NP,n V_NN,n den Achsen A1 bis A6 zugeordnete Kennwerte r_P,n und r_N,n gemäß folgender Gleichungen, Schritt S4 des Flussdiagramms:
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird, wenn die in den Steuerrechner 15 eingegebene Masse des Endeffektors 16 größer als die tatsächliche Masse m des Endeffektors 16 ist, die Leistungsdifferenz D_n(t) bei einem negativen Leistungsfluss zumindest theoretisch nicht kleiner als Null und praktisch wenn, dann betragsmäßig nur relativ kleine Werte annehmen, sodass die Kennwerte r_N,n für diesen Fall Null sind oder zumindest relativ kleine Werte ergeben.
Die den positiven Leistungsflüssen der Achsen A1 bis A6 zugeordneten Kennwerte r_P,n können jedoch für diesen Fall je nach Abweichen der eingegebenen Masse von der tatsächlichen Masse m des Endeffektors 16 relativ große Werte annehmen.
Wenn die in den Steuerrechner 15 eingegebene Masse des Endeffektors 16 jedoch kleiner als die tatsächliche Masse m des Endeffektors 16 ist, dann ist die Leistungsdifferenz D_n(t) bei einem positiven Leistungsfluss zumindest theoretisch nicht kleiner als Null und nimmt praktisch wenn, dann betragsmäßig nur relativ kleine Werte an, sodass die Kennwerte für diesen Fall Null sind oder zumindest relativ kleine Werte ergeben.
Die den negativen Leistungsflüssen der Achsen A1 bis A6 zugeordneten Kennwerte r_N,n können jedoch je nach Abweichen der eingegebenen Masse von der tatsächlichen Masse m des Endeffektors 16 oder nicht näher dargestellte Zusatzlasten für diesen Fall relativ große Werte annehmen.
Nach der Berechnung der Kennzahlen r_P,n und r_N,n vergleicht der Steuerrechner 15 diese mit einem vorgegebenen Grenzwert, Schritt S5 des Flussdiagramms, und informiert eine in den Figuren nicht dargestellte Person über eine eventuell vorliegende ungenaue Parametrierung des parametrierten Robotermodells mittels eines mit dem Steuerrechner 15 verbundenen Sichtgeräts 14, Schritt S6 des Flussdiagramms. Ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einer der Kennwerte r_P,n und r_N,n größer als der vorgegebene Grenzwert, beispielsweise 0,3, dann ist das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist insbesondere die eingegeben Masse des Endeffektors 16 größer als dessen tatsächliche Masse m, wenn einer der Kennwerte r_P,n größer als der Grenzwert ist. Diese Information wird ebenfalls mit dem Sichtgerät 14 angezeigt.
Ist die eingegeben Masse des Endeffektors 16 kleiner als dessen tatsächliche Masse m, dann ist einer der Kennwerte r_N,n kleiner als der Grenzwert. Diese Information wird ebenfalls mit dem Sichtgerät 14 angezeigt.
Bei dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel werden für das dynamische Robotermodell des Roboters 1 keine Reibungen, z.B. bedingt durch die Motoren 7-12, den Getrieben oder den Gelenken 2-4, berücksichtigt.
Reibungen können mehr oder weniger exakt modelliert werden. Reibungen können für ein relativ einfaches Modell derart modelliert werden, dass die tatsächlichen Reibungsmomente der Achsen A1-A6 stets größer als die modellierten Reibungsmomente τ_MR,1 bis τ_MR,6 der Achsen A1-A6 sind.
Für diesen Fall ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Steuerrechner 15 derart ausgelegt, dass dieser neben den Differenzleistungen Dn(t) = (τI,n(t) – τMF,n(t))fn(q .n(t))auch folgende Differenzleistungen der Achsen A1 bis A6 berechnet: D* n(t) = (τI,n(t) – (τMF,n(t) + τMR,n(t)))q .n(t)
Anschließend werden die Differenzenergien V_PN und V_NN unter Verwendung von D^* _n(t) und V_PP und V_NP unter Verwendung von D_n(t) oder unter Verwendung von D^* _n(t) berechnet, sodass sich die Differenzenergien V_PP, V_PN, V_NP und V_NN gemäß folgender Gleichungen ergeben:
Die Berechnungen der Kennzahlen r_P,n und r_N,n ergeben sich wieder nach den Gleichungen:
Die 3 zeigt ein Beispiel des Ist-Drehmoments τ_I,3 der Achse A3 des Roboters 1 und des modellierten Drehmoments τ_M,3 der Achse A3 des Roboters 1 für verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten q .₃(t) der Achse A3 und die 4 zeigt die entsprechende Winkelgeschwindigkeit q .₃(t) der Achse A3. Das Ist-Drehmoment, τ_I,3 und das modellierte Drehmoment τ_M,3 sind in NM (Newton Meter) angegeben.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde für das Robotermodell eine kleine Reibung mitberücksichtigt, sodass gilt: τM,3 = τMF,3 + τMR,3
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat der Endeffektor 16 eine Masse m = 210kg, es wurde jedoch eine Masse von 250kg für die Parametrierung in den Steuerrechner 15 eingegeben.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Achse A3 zwischen den Zeiten t_a und t_b negative Winkelgeschwindigkeiten q .₃(t) und zwischen den Zeiten t_b und t_c positive Winkelgeschwindigkeiten q .₃(t) auf. Ferner ergibt sich in den Zeiträumen T1, T2 und T3 ein positiver Leistungsfluss und in den Zeiträumen T4 und T5 ein negativer Leistungsfluss.
Im Zeitraum T1 ist das Ist-Drehmoment τ_I,3 größer als das modellierte Drehmoment τ_M,3 und die Winkelgeschwindigkeiten q .₃(t) negativ, sodass sich in diesem Zeitraum eine negative Leistungsdifferenz D₃(t) und somit eine Energiedifferenz V_PN ergibt.
In den Zeiträumen T4 und T5 ergibt sich ein negativer Leistungsfluss. Das Ist-Drehmoment τ_I,3 und das modellierte Drehmoment τ_M,3 in Verbindung mit der Winkelgeschwindigkeiten q .₃(t) ist in diesen Zeiträumen stets derart, dass sich keine negative Leistungsdifferenz D₃(t) ergibt, sodass in diesen Zeiträumen V_NN und demnach die Kennzahl r_N,3 stets Null sind.
Im Zeitraum T2 ist die Winkelgeschwindigkeiten q .₃(t) ebenfalls negativ. Bis zum Zeitpunkt t_d ist das Ist-Drehmoment τ_I,3 größer als das modellierte Drehmoment τ_M,3, sodass sich bis zum Zeitpunkt t_d ebenfalls eine negative Leistungsdifferenz D₃(t) und demnach eine Energiedifferenz V_PN ergibt. Ab dem Zeitpunkt t_d ist das Ist-Drehmoment τ_I,3 kleiner als das modellierte Drehmoment τ_M,3, sodass sich ab dem Zeitpunkt t_d eine positive Leistungsdifferenz D₃(t) und folglich eine Energiedifferenz V_PP ergibt. Folglich ist der Kennwert r_P,3 größer als Null. Übersteigt der Kennwert r_P,3 den vorgegebenen Wert, z.B. 0,3, dann erscheint im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf dem Sichtgerät 14 die Nachricht, dass die für den Endeffektor 16 eingegebene Masse zu groß ist.
Die 5 zeigt ein Beispiel des Ist-Drehmoments τ_I,2 der Achse A2 des Roboters 1 und des modellierten Drehmoments τ_M,2 der Achse A2 des Robotermodells für verschiedene Winkelgeschwindigkeiten q .₂(t) der Achse A2 und die 5 zeigt die entsprechende Winkelgeschwindigkeit q .₂(t) der Achse A2. Das Ist-Drehmoment τ_I,2 und das modellierte Drehmoment τ_M,2 sind in 10⁴ NM (Newton Meter) angegeben.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde für das Robotermodell eine kleine Reibung mitberücksichtigt, sodass gilt: τM,2 = τMF,2 + τMR,2
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat der Endeffektor 16 eine Masse m = 210kg, es wurde jedoch eine Masse von 170kg für die Parametrierung in den Steuerrechner 15 eingegeben.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ergibt sich in den Zeiträumen T1 und T2 ein positiver Leistungsfluss und in den Zeiträumen T3 und T4 ein negativer Leistungsfluss. In den Zeiträumen T1 und T3 weist die Achse A2 eine positive Winkelgeschwindigkeiten q .₂(t) und in den Zeiträumen T3 und T4 eine negative Winkelgeschwindigkeiten q .₂(t) auf.
Somit wird deutlich, dass für einen positiven Leistungsfluss im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Differenzleistung D₂(t) nicht negativ wird, sodass V_PN und somit der Kennwert r_P,2 stets Null ist.
Dagegen können sowohl die Differenzleistung D₂(t) während eines negativen Leistungsflusses von Null abweichen, wodurch der Kennwert r_N,2 größer als Null wird. Übersteigt der Kennwert r_N,2 den vorgegebenen Wert, z.B. 0,3, dann erscheint im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf dem Sichtgerät 14 die Nachricht, dass die für den Endeffektor 16 eingegebene Masse zu klein ist.
Ist die Reibung für das dynamische Robotermodell relativ gut modelliert, dann ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Steuerrechner 15 derart eingerichtet, dass er folgende den Achsen A1-A6 zugeordnete Kennwerte R_n gemäß folgender Gleichung ermittelt:
wobei τ_MR,n die den Achsen A1-A6 zugeordneten modellierte Reibmomente sind.
Die Kennwerte R_n entsprechen den mittleren Abweichungen der entsprechenden Achsendrehmomenten zwischen dem parametrierten Robotermodell und den tatsächlichen Drehmomenten.
Überschreitet einer der Kennwerte R_n einen vorgegebenen Grenzwert R_max, dann erscheint auf dem Sichtgerät 14 eine Nachricht, mit der die Person darüber informiert wird, dass das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert ist. Der vorgegebene Grenzwert R_max ist abhängig vom jeweiligen Roboter 1 und in der Regel auch Achsen spezifisch. Geeignete Grenzwerte R_max können während einer Entwicklung des Roboters 1 empirisch ermittelt werden.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist es, dass nicht zwischen einem positiven und einem negativen Leistungsfluss für die Integration unterschieden werden braucht.
Die Kennwerte r_N,n, r_P,n bzw. R_n können prinzipiell in jedem Zeitraum der Integrale über die Differenzleistungen ermittelt werden. Für eine zuverlässige Auswertung ist es jedoch vorteilhaft, diese Integrale über einen längeren Zeitraum auszuwerten. Dieser Zeitraum kann z.B. durch folgende Bedingungen gefunden werden:
Einer der Differenzenergien V_PP,n, V_PN,n, V_NN,n, V_NP,n überschreitet einen vorbestimmten Grenzwert. Dies kann auch Achsen spezifisch erfolgen.
Die entsprechenden Zeitpunkte können z.B. auf Grundlage eines Lastwechsels wenigstens einer der Achsen A1-A6 oder wenn die Kennwerte r_N,n, r_P,n bzw. R_n sich innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite eingeschwungen haben, gewählt werden.
Für die beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden die r_N,n, r_P,n bzw. R_n für alle Achsen A1-A6 ermittelt. Dies ist nicht unbedingt notwendig. Es können auch nur einige der Achsen A1-A6 oder auch nur genau eine der Achsen A1-A6 für die Prüfung der ungenauen Parametrierung herangezogen werden.
Den Endeffektor 16 beschreibende Parameter können nicht nur dessen Masse m, sondern auch dessen Trägheitsmoment oder dessen Abstandes seines Masseschwerpunktes bezüglich einer de Achsen (A1-A&), z.B. bezüglich der Achse (A6) des Flansches F, des Roboters 1 sein.

Claims

Verfahren zum Erkennen eines ungenaue parametrierten Robotermodells, aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Eingeben wenigstens eines Parameters in eine Steuervorrichtung (15) eines Industrieroboters (1), wobei der Parameter das Verhalten einer mit dem Industrieroboter (1) bewegten Vorrichtung (16) beschreibt und der Industrieroboter (1) wenigstens eine bewegbare Achse (A1-A6) aufweist, – Erzeugen eines parametrierten Robotermodells durch Parametrieren eines das dynamische Verhalten des Industrieroboters (1) modellierenden Robotermodells aufgrund des wenigstens einen Parameters, – Ermitteln eines Ist-Drehmoments (τ_I,2, τ_I,3) der Achse (A1-A6) während diese sich bewegt, – Ermitteln eines Kennwertes aufgrund einer Funktion einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und einem modellierten Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) der Achse (A1-A6), das sich aufgrund des parametrierten Robotermodells ergibt, – Vergleichen des Kennwertes mit einem vorgegebenen Soll-Wert und – aufgrund des Vergleichens des Kennwertes mit dem vorgegebenen Soll-Wert, Erzeugen einer Nachricht, dass das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Parameter eine Masse, ein Trägheitsmoment und/oder ein Abstand des Masseschwerpunktes der Vorrichtung (16) bezüglich einer der Achsen (A1-A6) des Industrieroboters (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend Bewegen der Achse (A1-A6) mittels eines elektrischen Motors (7-12) und Ermitteln des Ist-Drehmoments (τ_I,2, τ_I,2) mittels eines für die Bewegung der Achse (A1-A6) benötigten elektrischen Stroms des elektrischen Motors (7-12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Robotermodell ein Reibmoment der Achse (A1-A6) mit berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Kennwert eine über eine vorbestimmte Zeitdauer gemittelte absolute Abweichung zwischen dem Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und dem modellierten Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) der Achse (A1-A6) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Kennwert gemäß folgender Gleichung berechnet wird:
wobei R der Kennwert, τ_I(t) das Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) der Achse (A1-A6), τ_MF(t) das modellierte Drehmoment der Achse (A1-A6) ohne Berücksichtigung der Reibung, τ_MR(t) ein Reibmoment der Achse (A1-A6), t₀ der Beginn und t_E das Ende der Integration ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kennwert auf Basis einer Energie, die auf Basis einer Differenz der von der Achse (A1-A6) aufgrund der Bewegung aufgebrachten Ist-Leistung und einer mittels des modellierten Drehmoments (τ_M,2, τ_M,3) errechneten modellierten Leistung errechnet wird, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein erster Kennwert r_P, und ein zweiter Kennwert r_N aufgrund folgender Beziehung ermittelt werden:
wobei sich V_PN, V_PP, V_NN, V_PN, V_NP gemäß folgender Gleichungen ergeben:

wobei im Zeitraum zwischen t₀ und t₁ ein die Achse (A1-A6) bewegender Antrieb (7-12) dem Industrieroboter (1) Energie zuführt und im Zeitraum t₁ und t_E dem Industrieroboter (1) über dem Antrieb (7-12) Energie entzogen wird und D(t) sich aus einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und dem modellierten Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) multipliziert mit einem der Winkelgeschwindigkeit der Achse (A1-A6) zugeordneten Wert ergibt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem D(t) gemäß folgender Gleichung ermittelt wird: D(t) = (τI(t) – τM(t))f(q .(t))wobei τ_I das Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und τ_M das modellierte Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) und f(q .(t)) eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit der Achse (A1-A6) ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Parameter – die Masse der Vorrichtung (16) ist und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass die eingegebene Masse größer als die tatsächliche Masse der Vorrichtung (16) ist, wenn der erste Kennwert r_P den Grenzwert überschreitet, und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass die eingegebene Masse kleiner als die tatsächliche Masse der Vorrichtung (16) ist, wenn der zweite Kennwert r_N den Grenzwert überschreitet, – das Trägheitsmoment der Vorrichtung (16) ist und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass das eingegebene Trägheitsmoment größer als das tatsächliche Trägheitsmoment der Vorrichtung (16) ist, wenn der erste Kennwert r_P den Grenzwert überschreitet, und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass das eingegebene Trägheitsmoment kleiner als das tatsächliche Trägheitsmoment der Vorrichtung (16) ist, wenn der zweite Kennwert r_N den Grenzwert überschreitet, und/oder – ein Abstand des Masseschwerpunktes der Vorrichtung (16) bezüglich einer der Achsen (A1-A6) des Industrieroboters (1) ist und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass der Masseschwerpunkt sich näher am an der relevanten Achse (A1-A6) des Industrieroboters (1) befindet als eingegeben, wenn der erste Kennwert r_P den Grenzwert überschreitet, und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass der Masseschwerpunkt sich weiter weg von der relevanten Achse (A1-A6) des Industrieroboters (1) befindet als eingegeben, wenn der zweite Kennwert r_N den Grenzwert überschreitet.
Industrieroboter, aufweisend: – eine Befestigungsvorrichtung (F) zum Befestigen einer mit dem Industrieroboter (1) zu bewegenden Vorrichtung (16), – wenigstens eine Achse (A1-A6) zum Bewegen der Vorrichtung (16), – eine Eingabevorrichtung (13) zum Eingeben wenigstens eines Parameters der das Verhalten der Vorrichtung (16) beschreibt, – ein das dynamische Verhalten des Industrieroboters (1) modellierendes Robotermodell, – eine Steuervorrichtung (15), die ein parametriertes Robotermodells durch Parametrieren des Robotermodells aufgrund des wenigstens einen Parameters erzeugt und einen Bewegungsablauf der wenigstens einen Achse (A1-A6) für die Bewegung der Vorrichtung (16) aufgrund des parametrierten Robotermodells steuert, und – eine Einrichtung (15), die ein Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) der Achse (A1-A6) während diese sich bewegt und einen Kennwert aufgrund einer Funktion einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und einem modellierten Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3), das sich aufgrund des parametrierten Robotermodells ergibt, ermittelt, den Kennwert mit einem vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und aufgrund des Vergleichens des Kennwertes mit dem vorgegebenen Soll-Wert eine Nachricht darüber erzeugt, dass das parametrierte Robotermodell ungenau parametriert ist.
Industrieroboter nach Anspruch 11, bei dem der Parameter eine Masse, ein Trägheitsmoment und/oder ein Abstand des Masseschwerpunktes der Vorrichtung (16) bezüglich einer der Achse (A1-A6) des Industrieroboters (1) ist.
Industrieroboter nach einem der Anspruch 11 oder 12, aufweisend einen elektrischen Motor (12), der die Achse (A1-A6) bewegt, wobei die Einrichtung (15) das Ist- Drehmoment (τ_I,2, τ_I,2) mittels eines für die Bewegung der Achse (A1-A6) benötigten elektrischen Stroms des elektrischen Motors (7-12) ermittelt.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Robotermodell ein Reibmoment der Achse (A1-A6) mit berücksichtigt.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem der Kennwert eine über eine vorbestimmte Zeitdauer gemittelte absolute Abweichung zwischen dem Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und dem modellierten Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) der Achse (A1-A6) ist.
Industrieroboter nach Anspruch 15, dessen Einrichtung (15) den Kennwert gemäß folgender Gleichung berechnet:
wobei R der Kennwert, τ_I(t) das Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) der Achse (A1-A6), τ_MF(t) das modellierte Drehmoment der Achse (A1-A6) ohne Berücksichtigung der Reibung, τ_MR(t) ein Reibmoment der Achse (A1-A6), t₀ der Beginn und t_E das Ende der Integration ist.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dessen Einrichtung (15) den Kennwert auf Basis einer Energie, die auf Basis einer Differenz der von der Achse (A1-A6) aufgrund der Bewegung aufgebrachten Ist-Leistung und einer mittels des modellierten Drehmoments (τ_M,2, τ_M,3) errechneten modellierten Leistung errechnet wird, ermittelt.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dessen Einrichtung (15) einen ersten Kennwert r_P, und einen zweiten Kennwert r_N aufgrund folgender Beziehung ermittelt:
wobei sich V_PN, V_PP, V_NN, V_PN, V_NP gemäß folgender Gleichungen ergeben:
wobei im Zeitraum zwischen t₀ und t₁ ein die Achse (A1-A6) bewegender Antrieb (7-12) dem Industrieroboter (1) Energie zuführt und im Zeitraum t₁ und t_E dem Industrieroboter (1) über dem Antrieb (7-12) Energie entzogen wird und D(t) sich aus einer Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und dem modellierten Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) multipliziert mit einem der Winkelgeschwindigkeit der Achse (A1-A6) zugeordneten Wert ergibt.
Industrieroboter nach Anspruch 18, dessen Einrichtung (15) D(t) gemäß folgender Gleichung ermittelt: D(t) = (τI(t) – τM(t))f(q .(t))wobei τ_I das Ist-Drehmoment (τ_I,2, τ_I,3) und τ_M das modellierte Drehmoment (τ_M,2, τ_M,3) und f(q .(t)) eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit der Achse (A1-A6) ist.
Industrieroboter nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der Parameter – die Masse der Vorrichtung (16) ist und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass die eingegebene Masse größer als die tatsächliche Masse der Vorrichtung (16) ist, wenn der erste Kennwert r_P den Grenzwert überschreitet, und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass die eingegebene Masse kleiner als die tatsächliche Masse der Vorrichtung (16) ist, wenn der zweite Kennwert r_N den Grenzwert überschreitet, – das Trägheitsmoment der Vorrichtung (16) ist und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass das eingegebene Trägheitsmoment größer als das tatsächliche Trägheitsmoment der Vorrichtung (16) ist, wenn der erste Kennwert r_P den Grenzwert überschreitet, und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass das eingegebene Trägheitsmoment kleiner als das tatsächliche Trägheitsmoment der Vorrichtung (16) ist, wenn der zweite Kennwert r_N den Grenzwert überschreitet, und/oder – ein Abstand des Masseschwerpunktes der Vorrichtung (16) bezüglich einer der Achse (A1-A6) des Industrieroboters (1) ist und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass der Masseschwerpunkt sich näher an der relevanten Achse (A1-A6) des Industrieroboters (1) befindet als eingegeben, wenn der erste Kennwert r_P den Grenzwert überschreitet, und die erzeugte Nachricht eine Information darüber aufweist, dass der Masseschwerpunkt sich weiter weg von der relevanten Achse (A1-A6) des Industrieroboters (1) befindet als eingegeben, wenn der zweite Kennwert r_N den Grenzwert überschreitet.