DE102010032881A1

DE102010032881A1 - Verfahren zum Ergreifen von Objekten mittels eines Roboters und Manipulator für einen Roboter

Info

Publication number: DE102010032881A1
Application number: DE201010032881
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Klumpp Willi; Dipl.-Ing. Reichenbach Matthias; Dipl.-Ing. Schreiber Matthias; Volker Zipter; Dr. Zürn Michael
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ergreifen von Objekten mittels eines Roboters (10), bei welchem in Abhängigkeit von der Art des zu ergreifenden Objekts entweder – das Objekt direkt mittels eines ersten Manipulators (16) des Roboters (10) ergriffen wird, oder – ein weiterer Manipulator (18) in dem ersten Manipulator (16) aufgenommen und gehalten wird und das Objekt indirekt mittels des weiteren Manipulators (18) ergriffen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ergreifen von Objekten mittels eines Roboters sowie einen Manipulator für einen Roboter.
Manipulatoren für Roboter sind in vielen Fällen bauteilspezifisch ausgelegt, also auf die jeweiligen Geometrien spezifischer, zu ergreifender Bauteile optimiert. Soll ein Roboter unterschiedliche Objekte handhaben, so muss entweder ein universeller Manipulator verwendet werden, der oftmals nicht die gewünschten Greifergebnisse erbringen kann, oder bei Änderungen des zu ergreifenden Objekts ein neuer Manipulator am Roboter montiert werden. Letzteres ist zeitaufwendig und verzögert daher den Herstellungsprozess.
Aus der EP 1 524 086 B1 ist ein Manipulator für einen Roboter bekannt, der zwei unterschiedliche Greifermechanismen aufweist. Ein solcher Manipulator kann zum Ergreifen unterschiedlich geformter Objekte Anwendung finden, ist jedoch auf eine beschränkte Zahl von ergreifbaren Objektklassen limitiert. Ein derartiger Manipulator ist zudem mechanisch aufwendig und daher teuer in seiner Herstellung und Wartung.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Manipulator der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ein möglichst einfaches Ergreifen unterschiedlicher Objekte mit einem Roboter ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Manipulator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Ein solches Verfahren zum Greifen von Objekten ermöglicht das Ergreifen verschiedener Objekte unterschiedlicher Art. Hierbei wird entweder das Objekt direkt mittels eines ersten Manipulators des Roboters ergriffen oder ein weiterer Manipulator in dem ersten Manipulator aufgenommen und gehalten und das Objekt indirekt mittels des weiteren Manipulators ergriffen. Im Gegensatz zu einem konventionellen Werkzeug- oder Manipulatorwechsel wird hierbei der erste Manipulator nicht vom Roboter entfernt sondern verbleibt am Arm des Roboters und dient zu Bedienung des weiteren Manipulators. Der weitere Manipulator kann daher auch als Adapter betrachtet werden, der das Ergreifen unterschiedlich geformter Objekte mit dem ersten Manipulator erlaubt.
Ein solches Verfahren erlaubt eine hohe Flexibilität im Handhaben von Objekten mittels eines Roboters, ohne dass Universalgreifer verwendet werden müssen, die nicht immer die gewünschten Greifergebnisse bringen. Auf zeitaufwendige Umbauten kann verzichtet werden, da es ohne Probleme möglich ist, den weiteren Manipulator automatisch durch den Roboter aufnehmen zu lassen, die notwendigen Greifaufgaben durchzuführen und den weiteren Manipulator wieder abzulegen, wenn er nicht mehr benötigt wird.
Vorzugsweise wird der weitere Manipulator in Abhängigkeit von der Art des zu ergreifenden Objekts aus einer Mehrzahl von Manipulatoren ausgewählt. Je nach Anzahl der unterschiedlichen Arten von zu ergreifenden Objekten können so entsprechend gestaltete Manipulatoren bereitgehalten werden, um den Roboter die notwendige Flexibilität zu verleiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird beim indirekten Ergreifen eines Objekts eine Betätigungskraft des ersten Manipulators auf den weiteren Manipulator und von diesem auf das Objekt ausgeübt. Der weitere Manipulator benötigt also keinen eigenen Antrieb oder ähnliches, die notwendigen Kräfte werden ausschließlich vom ersten Manipulator ausgeübt und durch den weiteren Manipulator lediglich auf die gewünschte Art und Weise auf das zu ergreifende Objekt übertragen. Der weitere Manipulator kann daher besonders einfach gestaltet werden.
Vorzugsweise wird beim indirekten Ergreifen eines Objekts die auf das Objekt ausgeübte Betätigungskraft indirekt mittels eines Kraftsensors des Roboters gemessen. Der weitere Manipulator benötigt also auch keine eigene Sensorik, Überwachung und Kontrolle der Betätigungskräfte werden ausschließlich durch eine Roboter interne Sensoreinrichtung gewährleistet.
Die Erfindung betrifft ferner einen Manipulator für einen Roboter mit wenigstens einem Greifelement zum Ergreifen eines Objektes, sowie mit einem Handhabungsbereich, an welchem der Manipulator durch den Roboter ergreifbar ist. Eine vom Roboter auf den Handhabungsbereich ausgeübte Kraft ist hierbei auf das wenigstens eine Kraftelement übertragbar. Ein derartiger Manipulator erlaubt die Durchführung des oben bereits geschilderten Verfahrens und ermöglicht die flexible Handhabung unterschiedlichster Objekttypen mittels eines Roboters, ohne das ein Werkzeugwechsel im eigentlichen Sinne notwendig ist. Der Manipulator, der dem weiterem Manipulator im oben geschilderten Verfahren entspricht, dient hierbei als Adapter um den Roboter an unterschiedlich zu greifende Objekttypen anzupassen.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 einen Industrieroboter zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 den Industrieroboter gemäß 1 mit unterschiedlichen Manipulatoren; und
3 und 4 den Industrieroboter gemäß 1 bei der Aufnahme eines weiteren Manipulators.
Ein insgesamt mit 10 bezeichneter Industrieroboter, der im gezeigten Beispiel als Leichtbauroboter ausgeführt ist, umfasst eine Mehrzahl von Achsen 12 und besitzt eine Werkzeugaufnahme an der terminalen Achse 12. In der Werkzeugaufnahme 14 kann ein Greifwerkzeug 16 aufgenommen werden, wie in 2 dargestellt. Beim gezeigten Greifwerkzeug 16 handelt es sich um ein Spezialwerkzeug zum Greifen von im Wesentlichen zylindrischen Bauteilen, insbesondere von Komponenten für Kraftwagengetriebe. Auf Grund der spezialisierten Ausführungsform des Greifwerkzeugs 16 ist dieses nur zum Ergreifen von wenigen Typen von Bauteilen geeignet. Soll der Roboter 10 unterschiedliche Bauteiltypen verarbeiten, so muss das Greifwerkzeug 16 entsprechend angepasst werden.
Um keinen vollständigen Werkzeugwechsel durchführen zu müssen, sobald ein Teil einer anderen Form gegriffen werden soll, ist eine Mehrzahl von weiteren Greifwerkzeugen 18 bereitgestellt. Die weiteren Greifwerkzeuge 18 weisen einen jeweiligen Handhabungsbereich 20 auf, an welchen sie mit dem Greifwerkzeug 16 des Roboters 10 ergriffen werden können. Auf der jeweils dem Handhabungsbereich 20 abgewandten Seite des Greifwerkzeugs 18 sind jeweilige Greifelemente 22 zum Ergreifen von Bauteilen angeordnet.
Vom Roboter 10 mittels des Greifwerkzeugs 16 auf den Handhabungsbereich 20 des weiteren Greifwerkzeugs 18 ausgeübte Kräfte werden von dem weiteren Greifwerkzeug 18 auf dessen Greifelemente 22 übertragen, so dass der Roboter 10 mittels des weiteren Greifwerkzeugs 18 Objekte ergreifen kann. Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind mehrere weitere Greifwerkzeuge 18 bereitgestellt, die geeignet sind, unterschiedliche Bauteilarten zu ergreifen, die jeweils vom Greifwerkzeug 16 des Roboters 10 nicht ergriffen werden können. Die weiteren Greifwerkzeuge 18 wirken also als Adapter für das Greifwerkzeug 16.
Insgesamt kann so eine Vielzahl von geometrisch unterschiedlichen Greifwerkzeugen 16, 18 bereitgestellt und vom Roboters 10 verwendet werden, ohne das ein vollständiger Werkzeugwechsel notwendig wird. Die weiteren Greifwerkzeuge 18 benötigen keinen inneren Antrieb und keine eigene Sensorik, da diese vom Roboter 10 bereitgestellt werden. Die weiteren Greifwerkzeuge 18 sind daher besonders kostengünstig zu realisieren, liefern bessere Greifergebnisse als Universalgreifwerkzeuge und sind schneller zu wechseln als Greifwerkzeuge, die einen kompletten Werkzeugwechsel notwendig machen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1524086 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Ergreifen von Objekten mittels eines Roboters (10), bei welchem in Abhängigkeit von der Art des zu ergreifenden Objekts entweder – das Objekt direkt mittels eines ersten Manipulators (16) des Roboters (10) ergriffen wird, oder – ein weiterer Manipulator (18) in dem ersten Manipulator (16) aufgenommen und gehalten wird und das Objekt indirekt mittels des weiteren Manipulators (18) ergriffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Manipulator (18) in Abhängigkeit von der Art des zu ergreifenden Objekts aus einer Mehrzahl weiterer Manipulatoren (18) ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim indirekten Ergreifen eines Objekts eine Betätigungskraft des ersten Manipulators (16) auf den weiteren Manipulator (18) und von diesem auf das Objekt ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim indirekten Ergreifen eines Objekts die auf das Objekt ausgeübte Betätigungskraft indirekt mittels eines Kraftsensors des Roboters (10) gemessen wird.
Manipulator (18) für einen Roboter (16), mit wenigstens einem Greifelement (22) zum Ergreifen eines Objekts, sowie mit einem Handhabungsbereich (20), an welchem der Manipulator (18) durch den Roboter (10) ergreifbar ist, wobei eine von dem Roboter (10) auf den Handhabungsbereich (20) ausgeübte Kraft auf das wenigstens eine Greifelement (22) übertragbar ist.