DE102007037078B4

DE102007037078B4 - Verfahren zur Einhaltung von Arbeitsraumgrenzen eines Arbeitsmittels eines Roboters

Info

Publication number: DE102007037078B4
Application number: DE102007037078.6A
Authority: DE
Inventors: Torsten Hasenzahl
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: DE102007037078A1

Abstract

Verfahren zur Einhaltung von Arbeitsraumgrenzen eines Arbeitsmittels eines Roboters während der Bewegung des Roboters in einem Arbeitsraum, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- ausgehend von einer ersten momentanen Pose des Arbeitsmittels, Bestimmen einer um einen Zeitabschnitt vorauseilenden zweiten Pose des Arbeitsmittels aus einem Roboterbewegungsablauf;
- Bestimmen mindestens einer Anhaltebewegung des Arbeitsmittels ausgehend von einer Bremseinleitung aus der zweiten Pose;
- Definition einer sich von der Arbeitsraumgrenze nach innen erstreckenden Grenzzone für den Arbeitsraum;
- Prüfen auf Eindringen der Raumkontur des Arbeitsmittels in die Grenzzone für die Anhaltebewegung des Arbeitsmittels;
- Veranlassen des Stillsetzens des Roboters bei Eindringen mindestens eines Punktes der Raumkontur des Arbeitsmittels in die Grenzzone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einhaltung von Arbeitsraumgrenzen eines Arbeitsmittels eines Roboters während der Bewegung des Roboters in einem Arbeitsraum.
Heute werden bei Robotern, insbesondere bei den Industrierobotern aber auch bei Gelenkrobotern nach EN 150 83 73 über den industriellen Bereich hinaus Abschaltpunkte zum Anhalten durch Näherungsinitiatoren, mechanischen oder elektronischen Endschaltern (zu letzteren WO 99/ 29 474 A2 festgelegt, damit die Maschine bzw. genauer ein bewegtes charakteristisches Teil der Maschine, wie ein Tool-Center-Point (TPC) eines Roboters einen vorgegebenen Arbeitsraum während des Betriebs nicht verlässt und nicht in einen an den Arbeitsraum anschließenden Schutzraum eindringt und dort zu Schäden an Personen oder Sachen führt.
Derartige durch Näherungsinitiatoren, mechanische oder elektronische Endschalter bestimmte Abschaltpunkte sind fest und müssen Nachlaufwege berücksichtigen aber keine den Bremsweg der Maschine bestimmenden Nebenbedingungen, wie Geschwindigkeit, Last oder dergleichen. Der Abschaltpunkt muss daher vor Inbetriebnahme in Abhängigkeit von derartigen Bedingungen vorab festgelegt werden und ist während des Betriebs nicht veränderbar.
Fährt die Maschine im Betrieb mit geringer Geschwindigkeit über den Abschaltpunkt, liegt der Anhaltepunkt, an dem sie zum Stehen kommt vor der Grenze des Arbeitsraums, d. h. in diesem Falle wurde Arbeitsraum verschenkt. Fährt eine Maschine mit höherer Geschwindigkeit als beim Einstellen eines Schaltpunkts vorgesehen über diesen hinweg, liegt der Stillstandspunkt hinter der Grenze des Arbeitsraums, so dass der an diesem anschließende Schutzraum verletzt wird und dies eine Gefahr für Personen und Sachen bedeutet. Das Gleiche gilt, wenn die Maschine mit zulässiger Geschwindigkeit aber mit einer höheren Last als ursprünglich vorgesehen über den Abschaltpunkt fährt. Aufgrund der Trägheit der Maschine führt dies ebenfalls beim Abbremsen dazu, dass die Maschine bzw. genauer ihr charakteristisches bewegtes Teil über die Grenze des Arbeitsraums hinaus und in den Schutzraum hineinfährt.
Die EP 1 332 841 A2 betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters mit den folgenden Schritten: Erfassung der Position eines Referenzpunktes auf dem Roboter, Vergleich der Position des Referenzpunktes mit mindestens einem vorgegebenen Grenzwert, wobei der Grenzwert einen für die Roboterbewegung gesperrten Raum definiert, Beeinflussung der Roboterbewegung in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Position des Referenzpunktes und dem vorgegebenen Grenzwert, Erfassung der Robotergeschwindigkeit.
Nach der DE 10 2004 019 888 A1 ist eine virtuelle Sicherheitsbegrenzung mit einer Bewegungsbahn eines Werkstücks oder eines an dem Manipulatorgelenk eines in Betrieb befindlichen Roboters angebrachtes Werkzeug in einem Speicher definiert, mindestens zwei dreidimensionale Raumbereiche, welche einen Teil des Roboters mit dem Werkstück oder Werkzeug enthalten, sind definiert, vorhergesagte Stellungen der definierten dreidimensionalen Raumbereiche, welche durch Bewegungsbahnberechnungen erhalten werden, werden mit der virtuellen Sicherheitsabsperrung abgeglichen, und falls die vorhergesagte Stellung einer der definierten dreidimensionalen Raumbereiche, basierend auf den Bewegungsbahnberechnungen in der virtuellen Sicherheitsabsperrung enthalten sind, wird eine Steuerung zum Anhalten der Bewegung der Roboterarme durchgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bewegen eines Roboters zu schaffen, mit welchem sichergestellt wird, dass ein am Roboter befestigtes Werkzeug bzw. das vom Werkzeug gehaltene Werkstück zur Gewährleistung eines Sicherheitsraumes einen definierten Arbeitsraum nicht verlässt.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die folgenden Schritte gelöst:

- ausgehend von einer ersten momentanen Pose des Arbeitsmittels, Bestimmen einer um einen Zeitabschnitt vorauseilenden zweiten Pose des Arbeitsmittels aus einem Roboterbewegungsablauf;
- Bestimmen mindestens einer Anhaltebewegung des Arbeitsmittels ausgehend von einer Bremseinleitung aus der zweiten Pose;
- Definition einer sich von der Arbeitsraumgrenze nach innen erstreckenden Grenzzone für den Arbeitsraum;
- Prüfen auf Eindringen der Raumkontur des Arbeitsmittels in die Grenzzone für die Anhaltebewegung des Arbeitsmittels;
- Veranlassen des Stillsetzens des Roboters bei Eindringen mindestens eines Punktes der Raumkontur des Arbeitsmittels in die Grenzzone.

Durch die Erfindung erfolgt eine situationsabhängige Überwachung der Bewegung des Roboters und damit wird erreicht, dass sowohl situationsabhängig der Arbeitsraum möglichst weit ausgenutzt werden kann als auch ein Überschreiten der Grenzen desselben durch ein vom Roboter getragenes Arbeitsmittel vermieden wird.
Das Arbeitsmittel kann ein Werkzeug sein oder auch, insbesondere, wenn die Kontur des gegriffenen Werkstücks über die Kontur eines Werkzeugs hinaussteht, auch das Werkstück mit umfassen.
Zur Bestimmung der Anhaltebewegung kann neben dem Bremsweg gegebenenfalls ein erforderlicher zusätzlicher Weg aufgrund einer Reaktionszeit, z.B. zwischen Auslösen eines Anhaltesignals und einem Einfallen der Bremsen, berücksichtigt werden.
Die Anhaltebewegung muss dabei keine Strecke (Bremsweg) oder sonstige translatorische Komponente enthalten, sondern kann auch eine reine Drehung des Werkzeugs um eine seiner Symmetrieachsen oder aber eben eine Überlagerung von translatorischer und Drehbewegung beinhalten.
Die Anhaltebewegung kann aus einer Tabelle ausgelesen oder mittels eines Approximations-Polynoms berechnet werden.
Erfindungsgemäß wird eine Prüfung einer vorauseilenden, also zukünftigen Pose durchgeführt, so dass in der Wirkung reagiert werden kann, noch bevor die kritische Pose eingenommen wird. Diese vorauseilende zweite Pose ist eine Position und Orientierung des Arbeitsmittels zu einem gemäß dem Roboterprogramm in der Zukunft liegenden Zeitpunkt, insbesondere in einem vorausschauenden Interpolationstakt (IPO-Takt), z.B. der erste, zweite, dritte oder n-te vorauseilende IPO Takt.
Maßgeblich für das Veranlassen eines Stillsetzens des Roboters ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters. Bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit muss wegen der Endlichkeit der Bremskürze frühzeitiger reagiert werden, als bei einer generell langsameren Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters. Hierzu definiert die Erfindung eine Grenzzone, in die das Arbeitsmittel nicht eindringen darf. Die Grenzzone definiert einen Hüllraum, der sich angrenzend an die Arbeitsraumgrenzen nach innen erstreckt, also einen verkleinerten Arbeitsraum bestimmt, der erweitert um die Grenzzone die Arbeitsraumgrenzen erreicht. Je nach Anwendungsfall kann die Breite bzw. die Dicke dieser Grenzzone unterschiedlich vorgegeben werden. Diese fällt bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten des Roboters größer aus, als bei kleineren Arbeitsgeschwindigkeiten. In Sonderfällen kann die Grenzzone die Breite bzw. die Dicke Null annehmen und insofern zu einer geometrischen Schale auf der Arbeitsraumgrenze reduziert sein.
Insbesondere können durch das erfindungsgemäße Verfahren die Abschaltpunkte situationsgerecht in Abhängigkeit die Anhaltebewegung bestimmender Größen, wie Geschwindigkeit, Last oder dergleichen derart bestimmt bzw. im Betrieb verschoben werden, dass dennoch die Bedingung des Anhaltens im Arbeitsraum immer erfüllt ist. Insbesondere werden auch zusätzliche kostenträchtige Initiatoren oder mechanische Endschalter vermieden.
In einer bevorzugten ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anhaltebewegung in Abhängigkeit von sie bestimmenden physikalischen Größen, wie die Masse des Arbeitsmittels, die Trägheit, der Schwerpunkt, die Geschwindigkeit, die Orientierung während der Bewegung des Roboters bestimmt wird. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also vorab die Anhaltebewegung des Roboters in Abhängigkeit von diesem bestimmenden Größen, wie Geschwindigkeit, Last, Schwerpunkt, Trägheit, Orientierung oder dergleichen ermittelt und in einem Speicher der Steuerung der Maschine, wie in Form einer mehrdimensionalen Tabelle abgelegt, so dass die Steuerung während des Betriebs der Maschine hierauf zugreifen kann und in Abhängigkeit der gemessenen aktuellen Größen in diesem zugeordneten Bremsweg Tabelle entnehmen und dem weiteren Überwachungsverfahren zugrunde legen kann.
Daneben kann auch vorgesehen sein, dass die Anhaltebewegung aus einer arbeitsmittelspezifischen Formel der Anhaltebewegungen mit diese bestimmenden physikalischen Größen, wie die Masse des Arbeitsmittels, die Trägheit, der Schwerpunkt, die Geschwindigkeit, die Orientierung als Koeffizienten des Approximation-Polynom oder eine sonstige für den Anwendungsfall geeignete Formel errechnet wird.
Bei dieser Ausgestaltung wird ein Approximations-Polynom der Anhaltebewegung mit den diese bestimmenden Einflussgrößen, wie Geschwindigkeit, Schwerpunkt, Trägheit, Orientierung, Last oder dergleichen als Koeffizienten bestimmt, wobei die weitere Auswertung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Heranziehung dieses Approximations-Polynoms erfolgt. Falls sich Messdaten und/oder Koeffizienten ändern, kann ein an die neuen Gegebenheiten angepassten Approximations-Polynom des Bremswegs erstellt und in die Steuerung integriert werden.
In alternativer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Anhaltebewegung auf Grundlage von Sensor-Messwerten bestimmt wird, oder dass Anhaltebewegungen bestimmende Größen für eine Vielzahl von Posen aus dem Roboterbewegungsablauf in Abhängigkeit von sie bestimmenden physikalischen Größen, wie die Masse des Arbeitsmittels, die Trägheit, der Schwerpunkt, die Geschwindigkeit, die Orientierung vorab bestimmt und in einer Tabelle hinterlegt werden, zum Abruf einer jeweils für die zweite Pose maßgeblichen Anhaltebewegung während der Bewegung des Roboters, wobei vorzugsweise die Anhaltebewegung in kartesischen Koordinaten bestimmt wird, oder aber die Anhaltebewegungen bestimmende Größen roboterachsspezifisch bestimmt werden.
Zum Bestimmen des Einleitens einer Bremsung im Rahmen des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens stehen ebenfalls zwei Alternativen zur Verfügung.
Die erste alternative Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass für eine Vielzahl von Bewegungsschritten des Roboterbewegungsablaufs fortlaufend die Positionen, Geschwindigkeiten und die Bewegungsrichtung einer Menge von Stützpunkten auf der Raumkontur des Arbeitsmittels in der zweiten Pose bestimmt werden, diesen Stützpunkten momentane Bremswege zugeordnet werden, und aus den Bremswegen gewonnene Anhaltepunkte auf Überschreitung der Arbeitsraumgrenze geprüft werden.
Die zweite alternative Weiterbildung sieht vor, dass für das Arbeitsmittel eine Einhüllende, insbesondere geometrischer Grundform, bestimmt und diese Einhüllende auf geometrische Überschneidung mit der Arbeitsraumgrenze geprüft wird, wobei in diesem Fall insbesondere lediglich für kollisionsgefährdete Teile des Arbeitsmittels eine Einhüllende geometrischer Grundform bestimmt wird und nur diese Einhüllende auf geometrische Überschneidung mit der Arbeitsraumgrenze geprüft wird und die Einhüllende um einen Sicherheitsbereich über die Kontur des Arbeitsmittels hinaus vergrößert wird. Bei einer solchen Verwendung einer Einhüllenden für das Arbeitsmittel kann so statt der beschriebenen Grenzzone des Arbeitsraums in analoger Weise eine über die Kontur des Arbeitsmittel hinaus vergrößerte Einhüllende definiert werden. Deren erweiterte Größe korreliert mit der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters bzw. den erforderlichen Anhaltebewegungen, wie die Breite bzw. Dicke der oben beschriebenen Grenzzone.
Neben der theoretisch möglichen Prüfung nur eines einzigen Punktes auf Eindringen in die Grenzzone ist in der praktischen Anwendung die Prüfung der gesamten Raumkontur des Arbeitsmittels sinnvoll. Gleichwohl kann zur Reduzierung des Rechenaufwandes und damit zur Verkürzung der Rechenzeit die Prüfung auf lediglich einer endlichen Anzahl von maßgeblichen Stützpunkten der Raumkontur des Arbeitsmittels begrenzt sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert ist.
Es zeigen:

1 ein prinzipielles Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein beispielhafter Roboterzellenaufbau;
3 einen Roboter aus der Zelle nach 2 mit angeflanschtem Werkzeug und gehaltenem Werkstück;
4 den Roboter nach 3 mit zwei kugelförmigen Hüllkörpern, die das Werkzeug einschließen;
5 den Arbeitsraum innerhalb der sich die Hüllkörper des Werkzeugs nach WO 99/ 29 474 A2 eines Einlegevorgangs in eine Bearbeitungsmaschine befinden müssen;
6 einen Schutzraum einer Übergabestation, in den die Hüllkörper des Werkzeugs nach 4 und 5 während eines manuellen Einlegens des Werkstücks durch einen Werker nicht eindringen dürfen.

Bei der dargestellten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß der 1 nach dem Starten S1 zunächst ausgehend von einer ersten momentanen Pose i des Arbeitsmittels im Verfahrensschritt S2 eine um einen vorgegebenen Abschnitt t vorauseilende i+1-te Pose - zu Beginn also der zweiten Pose - des Arbeitsmittels aus dem Roboterbewegungsablauf bestimmt. Der Zeitabschnitt t kann dabei ein Arbeitstakt oder ein Vielfaches eines solchen sein. Das Arbeitsmittel kann ein vom Roboter getragenes Werkzeug sein oder aber, wenn mittels eines solchen ein Werkstück gegriffen und durch den Roboter bewegt wird, auch dieses mit umfassen.
Im Verfahrensschritt S3 wird sodann für die i+1-te Pose eine Anhaltebewegung des Arbeitsmittels für den Fall einer Bremseinleitung bestimmt.
Während im dargestellten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass in einer i-ten Pose die Anhaltebewegung des Arbeitsmittels bei Bremseinleitung in einer i+1-ten Pose bestimmt wird, kann alternativ auch vorgesehen sein, dass Anhaltebewegung bestimmende Größen für eine Vielzahl von Posen aus dem Roboterbewegungsablauf vorab bestimmt werden und in einer Tabelle hinterlegt werden, um jeweils bei Erreichen einer i-ten Posen für die i+1-te Pose abgerufen werden zu können.
Weiterhin wird in einem Verfahrensschritt S4 die Definition einer sich von der Arbeitsraumgrenze nach innen erstreckenden Grenzzone für den Arbeitsraum vorgenommen und in einem anschließenden Verfahrensschritt S5 überprüft, ob das Arbeitsmittel, wenn in der fraglichen Pose i+1 eine Bremsbewegung eingeleitet wird, dann in die derart bestimmte Grenzzone eintritt oder nicht d.h. ob das Arbeitsmittel vor Eintritt in die Grenzzone zum Stehen kommt. Ist dies nicht der Fall d.h. das Arbeitsmittel würde zum Stehen kommen ohne in die Grenzzone einzudringen, so kann das Arbeitsmittel des Roboters tatsächlich in die weitere, die i+1-te Pose bewegt werden und es wird die Prüfung im Verfahrensschritt S5 auf FALSE gesetzt, so dass im folgenden Verfahrensschritt S6 der Roboter in die i+2-te Pose bewegt wird.
Ergibt sich allerdings im Überprüfungsschritt S5, dass das Arbeitsmittel bei Bremseinleitung in der i+1-ten Pose in die Grenzzone für die Arbeitsbewegung eindringen würde, so wird die Prüfung im Verfahrensschritt S5 auf TRUE gesetzt, so dass im folgenden Verfahrensschritt S7 ein Stillsetzen des Roboters erfolgt. Dieses geplante Stillsetzen erfolgt somit aus einer Position, nämlich einer zeitlich früheren i-ten Pose, für die sichergestellt ist, dass der Roboter noch rechtzeitig vor erreichen der Grenze des Arbeitsraums zum Stehen kommt.
Damit wird sichergestellt, dass der Roboters keinesfalls in eine Pose bewegt wird, aus der das Arbeitsmittel bei einer Bremseinleitung bzw. einem Stillsetzen des Roboters sich über die Grenze des Arbeitsraums hinausbewegen würde.
In 2 ist ein beispielhafter Roboterzellenaufbau dargestellt. Ein Teil eines Werkhallenbodens 1 ist durch einen Zaun 2 abgegrenzt. Innerhalb des Zaunes 2 befindet sich eine Bearbeitungsmaschine 3 und ein Roboter 4. Der Roboter 4 ist mit einem Werkzeug 5 ausgestattet. Das Werkzeug 5 stellt einen Greifer dar, an dem ein Werkstück 6, hier ein zu formendes Blech, lösbar gehalten ist. An einer in 2 vorderen Seitenwand des Zaunes 2 ist eine offene Übergabestation 7 plaziert. Die Übergabestation 7 weist eine Trittmatte 8 zum Betreten durch einen Werker 9 auf. Im Bereich einer Öffnung des Zaunes 2 ist ein Übergabetisch 10 angeordnet. Die Bewegung des Roboters 4 umfasst das Aufnehmen eines vom Werker 9 auf den Übergabetisch 10 aufgelegten Rohblechs (Werkstück 6), das Einlegen des Rohbleches in die Bearbeitungsmaschine 3, das Herausnehmen des Fertigteils 11aus der Bearbeitungsmaschine 3 nach dem Umformen und das Ablegen des Fertigteils 11 auf den Übergabetisch 10.
In 3 ist der Roboter 4 aus der Zelle nach 2 mit angeflanschtem Werkzeug 5 und gehaltenem Werkstück 6 in einer Detailansicht dargestellt. Das Werkzeug 5 weist eine Tragstruktur 12 auf, welche über einen Halter 13 an einem Handflansch 14 des Roboters 4 befestigt ist. An der Tragstruktur 12 sind mehrere Saugglocken 15 zum Vakuumgreifen des Rohblechteils (Werkstück 6) angebracht.
In 4 ist der Roboter 4 nach 3 mit zwei kugelförmigen Hüllkörpern 16 und 17 dargestellt. Die beiden Hüllkörper 16 und 17 weisen einen Durchmesser auf, der so groß gewählt ist, dass das Werkzeug 5 gerade vollständig eingeschlossen ist. Eine erfindungsgemäße Prüfung auf eindringen der Raumkontur des Arbeitsmittels, hier des Werkzeugs 5, in die Grenzzone für die Anhaltebewegung des Arbeitsmittels, kann dadurch erfolgen, dass statt der tatsächlichen Kontur des Werkzeugs 5 lediglich die Kugelhüllflächen der Hüllkörpern 16 und 17 dahingehend geprüft werden, ob sie sich mit den Konturflächen eines Arbeitsraumes 18 (5) oder der Konturflächen eines Schutzraumes 19 (6) schneiden.
Der Roboter legt in einem Arbeitsraum das Werkstück in die Bearbeitungsmaschine ein, bzw. nimmt das umgeformte Fertigteil heraus.
Der Arbeitsraum 18 ist in 5 dargestellt. Während den Arbeitsbewegungen des Roboters 4 im Bereich der Bearbeitungsmaschine 3 darf das Werkzeug 5 den Arbeitsraum 18 nicht verlassen. Während dieser Zeit kann der Werker 9 ein Rohblechteil (Werkstück 6) gefahrlos auf den Übergabetisch 10 der Übergabestation 7 auflegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, dass die Hüllkörper während dieser Zeit den definierten Arbeitsraum 18 nicht verlassen, d.h. es findet eine Prüfung statt, ob die Kugelhüllen der Hüllkörper 16 und 17 sich vollständig innerhalb des Arbeitsraumes 18 befinden.
Die Einhaltung von Arbeitsraumgrenzen kann jedoch auch dadurch erfolgen, dass in einen definierten Schutzraum 19 nicht eingedrungen werden darf. Dies ist in 6 dargestellt.
Der Arbeitsraum 18 des Roboters 4 definiert sich insoweit durch den maximal möglichen Arbeitsbereich des Roboters 4 abzüglich des Schnittraumes von maximalem Arbeitsbereich und Schutzraum. Eine erfindungsgemäße Prüfung auf eindringen der Raumkontur des Werkzeugs 5 in die Grenzzone für die Anhaltebewegung des Arbeitsmittels, erfolgt analog dem Arbeitsraum beim Schutzraum dadurch, dass statt der tatsächlichen Kontur des Werkzeugs 5 lediglich die Kugelhüllflächen der Hüllkörpern 16 und 17 dahingehend geprüft werden, ob sie sich mit den Konturflächen des Schutzraumes 19 schneiden. Die Grenzzone erstreckt sich dabei jedoch nicht von der Konturfläche des Schutzraumes 19 nach innen sondern nach außen.
Durch einen solchen Schutzraum 19 einer Übergabestation 7 ist gewährleistet, dass während eines manuellen Einlegens des Werkstücks 6 oder des Herausnehmen des Fertigteils 11 durch einen Werker 9 das Werkzeug 5 des Roboters 4 nicht in den Schutzraum 19 eindringen kann.

Claims

Verfahren zur Einhaltung von Arbeitsraumgrenzen eines Arbeitsmittels eines Roboters während der Bewegung des Roboters in einem Arbeitsraum, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - ausgehend von einer ersten momentanen Pose des Arbeitsmittels, Bestimmen einer um einen Zeitabschnitt vorauseilenden zweiten Pose des Arbeitsmittels aus einem Roboterbewegungsablauf; - Bestimmen mindestens einer Anhaltebewegung des Arbeitsmittels ausgehend von einer Bremseinleitung aus der zweiten Pose; - Definition einer sich von der Arbeitsraumgrenze nach innen erstreckenden Grenzzone für den Arbeitsraum; - Prüfen auf Eindringen der Raumkontur des Arbeitsmittels in die Grenzzone für die Anhaltebewegung des Arbeitsmittels; - Veranlassen des Stillsetzens des Roboters bei Eindringen mindestens eines Punktes der Raumkontur des Arbeitsmittels in die Grenzzone.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhaltebewegung in Abhängigkeit von sie bestimmenden physikalischen Größen, wie die Masse des Arbeitsmittels, die Trägheit, der Schwerpunkt, die Geschwindigkeit die Orientierung während der Bewegung des Roboters bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhaltebewegung aus einer arbeitsmittelspezifischen Formel der Anhaltebewegungen mit diese bestimmenden physikalischen Größen, wie die Masse des Arbeitsmittels, die Trägheit, der Schwerpunkt, die Geschwindigkeit, die Orientierung als Koeffizienten des Approximation-Polynom oder eine sonstige für den Anwendungsfall geeignete Formel errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhaltebewegung auf Grundlage von Sensor-Messwerten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhaltebewegung in kartesischen Koordinaten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anhaltebewegungen bestimmende Größen für eine Vielzahl von Posen aus dem Roboterbewegungsablauf in Abhängigkeit von sie bestimmenden physikalischen Größen, wie die Masse des Arbeitsmittels, die Trägheit, der Schwerpunkt, die Geschwindigkeit, die Orientierung vorab bestimmt und in einer Tabelle hinterlegt werden, zum Abruf einer jeweils für die zweite Pose maßgeblichen Anhaltebewegung während der Bewegung des Roboters.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhaltebewegungen bestimmende Größen roboterachsspezifisch bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Vielzahl von Bewegungsschritten des Roboterbewegungsablaufs fortlaufend die Positionen, Geschwindigkeiten und die Bewegungsrichtung einer Menge von Stützpunkten auf der Raumkontur des Arbeitsmittels in der zweiten Pose bestimmt werden, diesen Stützpunkten momentane Bremswege zugeordnet werden, und aus den Bremswegen gewonnene Anhaltepunkte auf Überschreitung der Arbeitsraumgrenze geprüft werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das Arbeitsmittel eine Einhüllende, insbesondere geometrischer Grundform, bestimmt und diese Einhüllende auf geometrische Überschneidung mit der Arbeitsraumgrenze geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich für kollisionsgefährdete Teile des Arbeitsmittels eine Einhüllende geometrischer Grundform bestimmt wird und nur diese Einhüllende auf geometrische Überschneidung mit der Arbeitsraumgrenze geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhüllende um einen Sicherheitsbereich über die Kontur des Arbeitsmittels hinaus vergrößert wird.