DE102013109753A1 - Haptisches Programmierhandgerät - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer haptischen Rückmeldung an ein Programmierhandgerät umfasst ein Programmierhandgerät mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Prozessor. Der Prozessor steht in Signalverbindung mit einer Robotersteuerung und ist zum Überwachen und Steuern eines Roboters ausgelegt. Auf dem Programmierhandgerät ist zumindest eine haptische Vorrichtung angeordnet. Die haptische Vorrichtung steht in Signalverbindung mit dem Prozessor und ist ausgelegt, um über das Programmierhandgerät einem Benutzer eine haptische Rückmeldung beim Auftreten eines haptischen Ereignisses zu liefern.
Description
- Diese Anmeldung beansprucht Priorität auf die am 6. September 2012 eingereichte Vorläufige US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 61/697 600, die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit hier enthalten ist.
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Diese Erfindung betrifft Programmierhandgeräte für Roboter. Spezieller ist die Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer haptischen Rückmeldung auf einem Programmierhandgerät gerichtet, um die Bedienperson über irgendeinen Zustand des Systems zu alarmieren.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Ein haptisches Gerät, das die Form von Druckrückmeldung nutzt, ist auf chirurgischem Gebiet und dem der Telerobotik bekannt. Typischerweise sind die haptischen Geräte in Form eines von der Bedienperson gehaltenen Joysticks oder ähnlichen Geräts zum Führen der Bewegung des Roboterarms. Weil die physikalische Position des von der Bedienperson gehaltenen Steuergeräts mit der Bewegung des Betätigungselements direkt in Beziehung gebracht wird, wird die haptische Rückmeldung direkt durch die Bedienperson gefühlt.
- Das
US-Patent Nr. 8 095 200 beschreibt ein System und Verfahren zur Verwendung eines haptischen Gerätes bei computerunterstützter Chirurgie. Das haptische Gerät wird als Eingabevorrichtung genutzt, die es zulässt, Informationen vom Anwender zum computerunterstützten Operationssystem zu senden. Es kann zur Festlegung einer anatomischen Bezugsgeometrie, Manipulierung der Position und/oder Ausrichtung virtueller Implantate, Manipulierung der Position und/oder Ausrichtung von Bewegungsbahnen chirurgischer Zugangswege, Manipulierung der Positionen und/oder Ausrichtung von Knochenresektionen und die Auswahl oder Anordnung eines beliebigen anderen anatomischen oder chirurgischen Merkmals verwendet werden. Das haptische Gerät ist eine mechanische oder elektromechanische Vorrichtung, die unter Nutzung von Sinnesinformationen wie Berührung, Kraft, Geschwindigkeit, Position und/oder Drehmoment mit einem Benutzer in Wechselwirkung steht und in Dialogverkehr tritt. - Haptische Geräte stellen Benutzern Informationen bereit durch Berührung und wurden in Funkrufempfängern eingebaut und sind in modernen Smartphones verfügbar. Diese Geräte zeigen dem Benutzer Umstände oder andere Ereignisse durch Vibrationen veränderlicher Stärken, Frequenzen und Muster leise an. Andere haptische Geräte im Stand der Technik, die Benutzer durch Berührung mit Informationen versorgen, schließen einen haptischen Drehmomentschlüssel, ein haptisches Kraftrückmeldungslehrgerät, einen tragbaren vibrierenden Strichcodeleser und einen Telespielregler mit „zweifacher Erschütterung” ein.
- Der Stand der Technik enthält keine Verwendung haptischer Geräte im Umfeld von Industrierobotern und bezieht sich im Allgemeinen nicht auf die Arbeitsweise eines Programmierhandgeräts, auf dem Tasten zur Steuerung einer Bewegung des Roboters gedrückt werden. Im Stand der Technik wird kein Bezug auf eine Kontaktmitteilung des Roboters mit einer Halterung genommen, oder wenn eine forsche Überlagerungsbewegung des Roboters angewiesen wird oder wenn ein Eingabefehler des Programmierhandgeräts gemacht wurde. Der Stand der Technik nimmt keinen Bezug auf die Meldung einer Annäherung an einen Störungsbereich, einen Schweißbrennerwinkel für einen zum Schweißen genutzten Roboter oder andere Einrichtungswinkel, die eine bestimmte Ausrichtung oder Position erreichen.
- Mitteilungsvorrichtungen, die bei Industrierobotern verwendet werden, enthalten hörbare Warnsignale, die im Umfeld einer lauten Anlage schwer zu hören sind. Bei Industrierobotern werden auch sichtbare Warnsignale verwendet. Jedoch werden sichtbare Warnsignale vom Benutzer nicht beobachtet, es sei denn, dass der Benutzer direkt auf das Programmierhandgerät schaut. Das Verpassen einer Meldung eines Ereignisses oder eines Umstandes kann zu einer Verringerung der Produktivität einschließlich Qualitätsminderung, Zunahme eines Produktionsverzuges oder einer Kostenerhöhung führen.
- Folglich besteht Bedarf an einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung für den Gebrauch bei Industrierobotern zur Verbesserung der Wechselwirkung zwischen Benutzern und ihrem Programmierhandgerät, um Produktivität und Qualität zu erhöhen und Verzug und Kosten zu senken.
- ZUSAMMENFASSUNG
- In Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Offenlegung wurde überraschend eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung auf einem Programmierhandgerät herausgefunden.
- In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung an ein Programmierhandgerät offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Programmierhandgerät mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Prozessor, wobei der Prozessor in Signalverbindung mit einer Robotersteuerung steht und die Robotersteuerung ausgelegt ist, um einen Roboter zu überwachen und zu steuern, zumindest eine auf dem Programmierhandgerät angeordnete haptische Vorrichtung, wobei die haptische Vorrichtung mit dem Prozessor in Signalverbindung steht und so ausgelegt ist, um durch das Programmierhandgerät eine haptische Rückmeldung an einen Benutzer beim Auftreten eines haptischen Ereignisses zu erzeugen, und ein haptisches Softwareprogramm, das mit der haptischen Vorrichtung in Signalverbindung steht.
- In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung an ein Programmierhandgerät ein Programmierhandgerät mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Prozessor, wobei der Prozessor mit einer Robotersteuerung in Signalverbindung steht und die Robotersteuerung ausgelegt ist, um einen Roboter zu überwachen und zu steuern, zumindest eine auf dem Programmierhandgerät angeordnete haptische Vorrichtung, wobei die haptische Vorrichtung mit dem Prozessor in Signalverbindung steht und so ausgelegt ist, um eine haptische Rückmeldung an einen Benutzer beim Auftreten eines haptischen Ereignisses zu erzeugen, und ein haptisches Softwareprogramm in Signalverbindung mit der haptischen Vorrichtung, wobei das haptische Softwareprogramm einen Monitor für haptische Ereignisse, einen Prozessor für haptische Ereignisse und einen Generator für haptische Wirkungen besitzt, wobei der haptische Ereignisprozessor ein Signal von dem haptischen Ereignismonitor beim Auftreten des haptischen Ereignisses empfängt und ein Signal an den haptischen Wirkungsgenerator erzeugt, um an die zumindest eine haptische Vorrichtung ein Signal zu liefern.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung auf einem Programmierhandgerät offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen zumindest eines haptischen Ereignisses durch ein haptisches Softwareprogramm, das zur Kommunikation mit einer Robotersteuerung ausgelegt ist, wobei die Robotersteuerung so ausgelegt ist, um einen Roboter zu steuern und zu überwachen; Senden eines Signals an eine auf dem Programmierhandgerät angeordnete haptische Vorrichtung; und Erzeugen der haptischen Rückmeldung über das Programmierhandgerät durch die haptische Vorrichtung, wobei die haptische Rückmeldung dem durch die haptische Vorrichtung empfangenen Signal zugrunde gelegt ist.
- BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die oben erwähnten sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann aus der folgenden ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung angesichts der begleitenden Zeichnungen, in denen:
-
1 die Vorderansicht eines beispielhaften Programmierhandgerätes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; -
2 die schematische grafische Darstellung eines das Programmierhandgerät von1 enthaltenden Robotersystems zeigt; -
3a bis3c schematische grafische Darstellungen beispielhafter Roboterzustände zeigen, bei denen ein Programmierhandgerät mit einer haptischen Vorrichtung zum Erzeugen einer Rückmeldung entsprechend Ausführungsbeispielen in der Erfindung verwendet wird; und -
4 das Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung ist. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Die folgende ausführliche Beschreibung angefügte Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Beschreibung und Zeichnungen dienen dem Fachmann dazu, die Erfindung herstellen und verwenden zu können, und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise beschränken. Hinsichtlich der offenbarten Verfahren sind die dargelegten Schritte beispielhafter Art und somit ist die Reihenfolge der Schritte nicht notwendig oder entscheidend.
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung durch ein Roboter-Programmierhandgerät an einen Programmierer oder Benutzer, wenn bestimmte Umstände auftreten. In
1 und2 ist ein Programmierhandgerät10 nach einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Programmierhandgerät10 ist eine Benutzerschnittstelle, die ausgelegt ist, um einen Roboter30 zur Bewegung zu steuern oder zu programmieren, und enthält einen Prozessor12 , der in der Lage ist, das Programmierhandgerät10 zu betreiben. Der Prozessor12 des Programmierhandgeräts10 ist mit einer Eingabeeinheit14 zum Eingeben von Daten, einem Speicher16 zur Programm- und Datenspeicherung sowie einem Display18 zum Erzeugen einer Rückmeldung an den Benutzer verbunden. Die Eingabeeinheit14 kann eine Tastatur sein. Es wird jedoch verständlich, dass die Eingabeeinheit14 eine interaktive Anzeige wie beispielsweise ein Berührungsbildschirm, der es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Programmierhandgerät10 in Wechselwirkung zu treten, oder eine beliebige andere Vorrichtung sein kann, die eine Eingabe in das Programmierhandgerät10 bewirkt. Das in1 gezeigte Programmierhandgerät10 ist ein tragbares Gerät. Jedoch wird verständlich, dass das Programmierhandgerät10 eine beliebige Benutzerschnittstelleneinrichtung sein kann, die zur Steuerung des Roboters30 ausgelegt ist, wie beispielsweise ein tragbarer Computer oder Tischrechner. - Gemäß
2 ist das Programmierhandgerät10 zur drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikation mit einer Robotersteuerung32 ausgelegt. Die Robotersteuerung32 umfasst einen Prozessor34 und einen Speicher36 zur Programm- und Datenspeicherung. Die Robotersteuerung32 ist mit dem Roboter30 verbunden, um die Wirksamkeit des Roboters aktiv zu steuern und zu überwachen. Bei Betrieb kann der Benutzer in die Eingabeeinheit14 des Programmierhandgeräts10 einen Befehl oder Daten eingeben. Der Befehl wird der Robotersteuerung32 mitgeteilt, die anschließend den Roboter30 entsprechend den eingegebenen Befehlen steuert. Die Robotersteuerung32 tauscht Zustand und Positionen des Roboters30 betreffende Informationen mit dem Programmierhandgerät10 aus. Diese Informationen können auf dem Display18 des Programmierhandgerätes10 bereitgestellt werden. - In der in
1 gezeigten Ausführungsform umfasst das Programmierhandgerät10 eine darauf angeordnete haptische Vorrichtung22 . Die haptische Vorrichtung22 ist eine vibrationstaktile Vorrichtung wie ein Betätigungsorgan, das als Reaktion auf einen elektrischen Reiz eine mechanische Bewegung erzeugt, um auf eine Vorrichtung Kräfte oder Vibrationen aufzubringen, die von dem Benutzer gefühlt werden können. Die haptische Vorrichtung22 wird in das Programmierhandgerät10 eingebaut und so gestaltet, um genügend Vibration zu erzeugen, die durch das Programmierhandgerät10 übertragen wird. Obwohl die Vibrationsquelle sich nicht direkt unter einem Bereich des vom Benutzer gehaltenen Programmierhandgerätes10 befinden darf, wird sich die Vibration durch das Gehäuse des Programmierhandgeräts10 übertragen, wenn es aktiviert ist, um Sinneswahrnehmung für den Benutzer zu bewirken. - In der gezeigten Ausführungsform, die durch die Strichlinie dargestellt ist, kann die haptische Vorrichtung
22a auf dem Programmierhandgerät10 in einem Gurt50 des Programmierhandgeräts10 angeordnet werden, um für den Benutzer beim Auftreten eines Ereignisses eine Berührungswahrnehmung zu erzeugen. Der Gurt50 ist mit dem Programmierhandgerät10 verbunden, um dessen Handhabung zu erleichtern. Zusätzlich umfasst das Programmierhandgerät10 ein Gehäuse24 , das ausgeführt ist, um innere Komponenten (nicht gezeigt) des Programmierhandgeräts10 festzuhalten. Die haptische Vorrichtung22b kann innerhalb des Gehäuses24 des Programmierhandgeräts10 angeordnet sein. Es wird jedoch verständlich, dass die haptische Vorrichtung22 irgendwo auf dem Programmierhandgerät10 angeordnet werden kann, um für den Benutzer eine entsprechende Berührungswahrnehmung zu erzeugen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die haptische Vorrichtung22 außerhalb des Gehäuses24 des Programmierhandgeräts10 oder bei Bedarf in einer beliebigen Position auf dem Programmierhandgerät10 angeordnet werden. Außerdem kann auch kann eine beliebige Anzahl haptischer Vorrichtungen22 mit dem Programmierhandgerät10 einbezogen sein. - Die haptische Vorrichtung
22 ist als eine Alarmvorrichtung ausgelegt, die Steuersignale empfängt, um die haptische Vorrichtung22 zu aktivieren, eine gefühlte Wahrnehmung für den Benutzer bereitzustellen, der das Programmierhandgerät10 direkt hält. Die haptische Vorrichtung22 des Programmierhandgeräts10 erlaubt es, die visuelle Aufmerksamkeit des Benutzers auf den Roboter30 in einer geräuschvollen Umgebung zu richten, in der ein hörbares Warnsignal nicht gehört werden kann, jedoch eine Vibrationswarnung immer gefühlt werden wird. Die haptische Vorrichtung22 kann ein Motor mit exzentrischer rotierender Masse (ERM), ein linearer resonanter Aktuator (IRA), ein Multifunktionsaktuator (MFA) oder ein beliebiger anderer Aktuator oder Motor sein, die gestaltet sind, um zum Beispiel für ein Benutzerinterfacegerät Vibrationen zu erzeugen. - Wie in
2 gezeigt ist, speichert die Robotersteuerung32 ein haptisches Softwareprogramm40 , das zur Überwachung von Aktivitäten des Roboters30 für anwenderspezifische Bedingungen und zur Erzeugung einer Rückmeldung an die haptische Vorrichtung22 ausgelegt ist. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das haptische Softwareprogramm40 einen Monitor42 für haptische Ereignisse, einen Prozessor44 für haptische Ereignisse und einen Generator46 für taktile Wirkungen umfassen. Bei Betrieb erzeugt das Programmierhandgerät10 zum Beispiel ein Einsatzsignal des haptischen Systems an das haptische Softwareprogramm40 , mit dem Überprüfen auf ein haptisches Ereignis zu beginnen. Der haptische Ereignismonitor42 detektiert das Auftreten eines haptischen Ereignisses, das eine vorbestimmte Bewegung des Roboters30 oder eine Eingabe spezifischer Daten durch einen Benutzer auf der Eingabeeinheit14 sein kann, und stellt dem haptischen Ereignisprozessor44 ein Signal zur Verfügung, der dem taktilen Wirkungsgenerator46 ein Signal liefert. Der taktile Wirkungsgenerator46 erzeugt über die Robotersteuerung32 ein Signal, um die von dem Benutzer, der das Programmierhandgerät10 hält, zu fühlende haptische Vorrichtung22 auszulösen. Es wird verständlich, dass das haptische Softwareprogramm40 oder Teile des haptischen Softwareprogramms40 ebenfalls auf dem Programmierhandgerät10 gespeichert werden können. -
3a bis3c zeigen beispielhafte Roboterzustände, die das haptische Programmierhandgerät10 mit der haptischen Vorrichtung22 beinhalten kann. Das Programmierhandgerät10 mit der haptischen Vorrichtung22 kann entsprechend Sicherheitssystemen zur Überwachung von Robotergeschwindigkeit und Roboterpositionierung während eines Tippbetriebes oder eines programmierten Arbeitsganges verwendet werden. Gemäß3a kann das Programmierhandgerät10 mit der haptischen Vorrichtung22 bei dem Roboter30 genutzt werden, der ein Roboterwerkzeug38 besitzt und programmiert ist, um innerhalb eines Störungsbereiches20 zu arbeiten. Der Störungsbereich20 ist ein programmierter Bereich, in welchem das Arbeiten des Roboters30 beschränkt ist und der Roboter sich verlangsamen wird oder die Motorleistung des Roboters30 heruntergefahren wird, sollte der Roboter30 außerhalb des Störungsbereiches20 arbeiten. Bei dieser Operation entsprechender Verwendung kann die haptische Vorrichtung22 des Programmierhandgerätes10 aktiviert werden, wenn sich der Roboter30 einer äußeren beliebigen Begrenzung des Störungsbereiches20 innerhalb einer festgelegten Distanz annähert. Zum Beispiel kann die haptische Vorrichtung22 aktiviert werden, wenn das Roboterwerkzeug38 eine festgelegte Distanz von 60,9 cm (2 ft) innerhalb einer beliebigen äußeren Begrenzung des Störungsbereiches20 erreicht. Es wird jedoch verständlich, dass jede Distanz größer oder kleiner als 60,9 cm (2 ft) die festgelegte Distanz sein kann. In der gezeigten Ausführungsform ist das Roboterwerkzeug38 das Ende eines für Schweißarbeitsgänge verwendeten Roboterarmwerkzeuges. Das Roboterwerkzeug38 kann jedoch ein beliebiges Werkzeug sein, das für jeden Roboterbetrieb wie zum Beispiel Handhabung von Material, Werkzeugbestückung an Maschinen, Farbanstrich, Palletierung, oder jeden anderen industriellen Roboterbetrieb verwendet wird. - Die haptische Vorrichtung
22 kann außerdem verwendet werden, um die Erfassung einer forschen Überlagerungsbewegung des Roboters zu erleichtern, die aktiviert wird, wenn der Roboter30 eine festgelegte Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet. Speziell wird die Motorleistung des Roboters dann heruntergefahren, falls beliebige Motordrehzahlen des Roboters einen festgelegten Drehzahlgrenzwert überschreiten. Das Programmierhandgerät10 mit der haptischen Vorrichtung22 kann entsprechend mit Endlagenschaltern, Flächenabtastern, Lichtvorhängen, Näherungssensoren, Kontaktmatten, Sicherheitsrelais und beliebigen anderen Geschwindigkeits- und Positionsüberwachungsgeräten verwendet werden, die zu aktivieren sind, wenn der Roboter30 sich einer Grenze des Systems nähert. - In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die haptische Vorrichtung
22 aktiviert werden, wenn das Roboterwerkzeug38 sich innerhalb einer Toleranz einer festgelegten Ausrichtung befindet. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die haptische Vorrichtung22 , wie in3b gezeigt, aktiviert werden, wenn das Roboterwerkzeug38 innerhalb einer festgelegten Ausrichtung eines Weltkoordinatensystems oder Achsen X, Y, Z eines Anwendersystems ausgerichtet ist, wie beispielsweise, wenn der Annäherungsvektor V des Roboterwerkzeugs38 parallel zu einer Achse des Weltkoordinatensystems oder Achsen des Anwendersystems liegt. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel (nicht gezeigt) kann die haptische Vorrichtung22 bei Gebrauch im Zusammenwirken mit einem Schweißroboterwerkzeug aktiviert werden, so dass die haptische Vorrichtung22 aktiviert wird, wenn das Schweißroboterwerkzeug ausgerichtet ist, um einen festgelegten Anstellwinkel während eines Schweißvorgangs zu erzeugen. - Die haptische Vorrichtung
22 kann je nach Bedarf entsprechend einer beliebigen Robotergeschwindigkeitsanwendung und Positionieranwendung aktiviert werden. Zum Beispiel kann in dem in3c gezeigten Ausführungsbeispiel die haptische Vorrichtung22 aktiviert werden, wenn zwischen dem Roboter30 und einem Teil48 oder einer Halterung Kontakt auftritt. Das in der Abbildung dargestellte Teil48 ist eine Karosserie. Das Teil48 kann jedoch ein beliebiges Teil oder Halterung sein, mit denen ein Roboter während eines beliebigen Herstellungsprozesses, Werkzeugbestückungsprozesses, Verpackungsprozesses oder irgendeines anderen, einen Roboter nutzenden Prozesses in Kontakt kommen kann. In anderen, nicht einschränkenden Beispielen (nicht dargestellt) kann die haptische Vorrichtung22 aktiviert werden, wenn sich ein Werkzeugarbeitungspunkt (TCP) in der Nähe einer oder in einer festgelegten Position befindet, oder wenn eine Einzelschrittbewegung des Roboters30 beendet ist, oder wenn der Roboter30 sich in Bewegung befindet. - Die haptische Vorrichtung
22 kann außerdem bei Bedarf entsprechend beliebiger anderer Ereignisse, Situationen oder Bedingungen aktiviert werden, die es erfordern können, dass einem Benutzer eine haptische Rückmeldung geliefert wird. In weiteren Beispielen kann die haptische Vorrichtung22 bei einer falschen oder ungenauen Programmierhandgerät-Eingabe durch den Benutzer in die Eingabeeinheit14 oder entsprechend dem Auftreten einer benutzerdefinierten Alarmsignals aktiviert werden. - Die haptische Vorrichtung
22 ist zum Erzeugen einer haptischen Wirkung, die ein Muster von Vibrationen oder Kräften ist, programmierbar, um gewohnheitsmäßige taktile Sinneswahrnehmungen zu erzeugen, die dem Auftreten eines oder mehrerer haptischer Ereignisse zugrunde gelegt sind. Je nach Bedarf können die Muster veränderliche Ausgaben von Eigenschaften der haptischen Vorrichtung22 wie Vibrationsgrößen, Vibrationsdauer und Vibrationsfrequenz sowie beliebige andere Ausgabeeigenschaften der haptischen Vorrichtung22 umfassen. Das haptische Softwareprogramm40 erlaubt es, jedem haptischen Ereignis ein gewohnheitsmäßiges haptisches Muster zuzuordnen. Eine oder mehrere haptische Vorrichtungen22 können von der Robotersteuerung32 durch das haptische Softwareprogramm40 angewiesen werden, das gewohnheitsmäßige haptische Muster zu erzeugen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die eine oder mehrere haptische Vorrichtungen22 bei einer forschen Überlagerungsbewegung des Roboters30 ein gewohnheitsmäßiges haptisches Muster ausgeben, wogegen die haptische Vorrichtung22 , wenn der Roboter30 sich der äußeren Begrenzung des Störungsbereichs20 annähert, ein anderes gewohnheitsmäßiges haptisches Muster ausgeben kann. Es wird jedoch verständlich, dass bei Bedarf jedem haptischen Ereignis ein beliebiges Muster zugeordnet werden kann. - Wie in
4 gezeigt ist, wird ein Verfahren90 zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung nach einer Ausführungsform bereitgestellt. Ein Benutzer programmiert die haptische Vorrichtung22 , um durch das Programmierhandgerät10 eine Rückmeldung zu erzeugen, indem haptischen Ereignissen haptische Rückmeldungsmuster, wie im Schritt100 gezeigt, zugeordnet werden. Die Zuordnung der haptischen Rückmeldungsmuster zu haptischen Ereignissen wird durch das haptische Softwareprogramm40 bewirkt. Die haptischen Ereignisse sind beliebige von auswählbaren Ereignissen, Situationen oder Zustände wie die Annäherung eines Roboterwerkzeugs an einen Störungsbereich oder Robotergrenze, die Erfassung einer forschen Überlagerungsbewegung des Roboters, Erfassung einer Ausrichtung eines Roboterwerkzeugs innerhalb einer Toleranz einer festgelegten Ausrichtung, Erfassung eines sich der festgelegten Position annähernden Werkzeugarbeitspunktes, Kontakt zwischen dem Roboter und einem Teil oder Halterung, Beenden einer Einschrittbewegung des Roboters, das Auftreten einer beliebigen Bewegung des Roboters, Erfassung des außerhalb eines akzeptablen Prozessbereiches arbeitenden Roboters, eine ungenaue oder falsche Eingabe in das Programmierhandgerät, die Anzeige, dass ein benutzerdefiniertes Alarmsignal oder ein beliebiges anderes Ereignis, Situation oder Zustand, die eine haptische Rückmeldung erfordern können, aufgetreten ist. - Wie in Schritt
110 gezeigt ist, überprüft der haptische Ereignismonitor42 des haptischen Softwareprogramms40 auf Auftreten des gewählten haptischen Ereignisses. Beim Auftreten des haptischen Ereignisses gemäß Schritt112 erfasst der haptische Ereignismonitor42 das haptische Ereignis und kommuniziert mit dem haptischen Ereignismonitor44 , um das haptische Rückmeldungsmuster zu verarbeiten, das dem durch den haptischen Ereignismonitor42 erfassten, entsprechenden haptischen Ereignis zugeordnet ist. Im Schritt114 kommuniziert der haptische Ereignisprozessor44 mit dem haptischen Wirkungsgenerator46 zum Senden eines Signals über die Robotersteuerung32 an die haptische Vorrichtung22 , um eine haptische Rückmeldung über das Programmierhandgerät10 an einen Benutzer zu erzeugen. Der haptische Wirkungsgenerator46 erzeugt eine haptische Rückmeldung nach dem zugeordneten haptischen Rückmeldungsmuster, das dem haptischen Ereignis entspricht, so dass der Benutzer die Vibration fühlen und das haptische Ereignis, das aufgetreten ist, identifizieren kann. - In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Erzeugung der haptischen Rückmeldung zusätzliche Zeichen wie akustische Zeichen und visuelle Zeichen oder bei Bedarf jede andere Art sensorischer Zeichen enthalten, um dem Benutzer eine Rückmeldung zu liefern. Die Zeichen können mit dem Programmierhandgerät
10 vereinigt sein. Zum Beispiel kann das visuelle Zeichen auf dem Display18 des Programmierhandgerätes10 angezeigt und ein akustisches Zeichen von dem Programmierhandgerät10 erzeugt werden. Es wird verständlich, dass die Zeichen je nach Bedarf beliebige, irgendwo angezeigte oder erzeugte sensorische Zeichen wie Alarmsignale, Lichter, Displays auf Computern oder jedes andere sensorische Zeichen sein können, um das Bereitstellen einer Rückmeldung an einen Benutzer zu erleichtern. - Gemäß den Bestimmungen der Patentgesetze wurde die vorliegende Erfindung in Bezug auf das beschrieben, was als Darstellung ihrer bevorzugten Ausführungsform betrachtet wird. Es soll jedoch angemerkt werden, dass die Erfindung, anders als speziell dargestellt und beschrieben, ausgeführt werden kann, ohne von ihrem Geist oder Umfang abzuweichen.
- 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
-
- US 8095200 [0004]
Claims (20)
- Vorrichtung zum Bereitstellen einer haptischen Rückmeldung an ein Programmierhandgerät, umfassend: ein Programmierhandgerät mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Prozessor, wobei der Prozessor mit einer Robotersteuerung in Signalverbindung steht, die Robotersteuerung ausgelegt ist, um einen Roboter zu überwachen und zu steuern; zumindest eine auf dem Programmierhandgerät angeordnete haptische Vorrichtung, wobei die zumindest eine haptische Vorrichtung mit dem Prozessor in Signalverbindung steht und zum Bereitstellen einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer des Programmierhandgerätes beim Auftreten eines haptischen Ereignisses ausgelegt ist; und ein haptisches Softwareprogramm, das durch den Prozessor und/oder die Robotersteuerung zur Steuerung der Signalverbindung zwischen dem Prozessor und der zumindest einen haptischen Vorrichtung ausgeführt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine haptische Vorrichtung eine von einem Aktuator und einem Vibrationsmotor ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das haptische Softwareprogramm in einem von Robotersteuerung und Programmierhandgerät gespeichert wird.
- Programmierhandgerät nach Anspruch 1, wobei das haptische Ereignis eines ist von: Annäherung eines Roboterwerkzeuges an einen Störungsbereich; Annäherung eines Roboterwerkzeuges an eine Roboterbegrenzung; Ausrichtung eines Roboterwerkzeuges innerhalb einer Toleranz einer festgelegten Ausrichtung; Kontakt zwischen dem Roboter und einem Teil; Beendigung einer Einschrittbewegung des Roboters; Auftreten einer Bewegung des Roboters; Erfassung des außerhalb eines akzeptablen Prozessbereiches arbeitenden Roboters; eine falsche Eingabe in die Programmierhandgerät-Eingabeeinheit; und Auftreten eines benutzerdefinierten Alarmsignals.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Programmierhandgerät dem haptischen Softwareprogramm ein haptisches Systemauslösesignal zur Verfügung stellt.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das haptische Softwareprogramm einen haptischen Ereignismonitor, einen haptischen Ereignisprozessor und einen haptischen Wirkungsgenerator umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der haptische Ereignisprozessor von dem haptischen Ereignismonitor beim Auftreten des haptischen Ereignisses ein Signal empfängt und dem haptischen Wirkungsgenerator ein Signal liefert, um der zumindest einen haptischen Vorrichtung ein Signal zu liefern.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zumindest eine haptische Vorrichtung auf das durch den haptischen Wirkungsgenerator erzeugte Signal antwortet, indem die von dem Benutzer zu fühlende haptische Rückmeldung an das Programmierhandgerät erzeugt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine haptische Vorrichtung in einem Gurt des Programmierhandgerätes angeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine haptische Vorrichtung in dem Gehäuse des Programmierhandgerätes angeordnet ist.
- Vorrichtung zum Bereitstellen einer haptischen Rückmeldung für ein Programmierhandgerät, umfassend: ein Programmierhandgerät mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Prozessor, wobei der Prozessor mit einer Robotersteuerung in Signalverbindung steht und die Robotersteuerung zum Überwachen und Steuern eines Roboters ausgelegt ist; zumindest eine auf dem Programmierhandgerät angeordnete haptische Vorrichtung, wobei die zumindest eine haptische Vorrichtung mit dem Prozessor in Signalverbindung steht und ausgelegt ist, um eine haptische Rückmeldung an einen Benutzer des Programmierhandgerätes beim Auftreten eines haptischen Ereignisses bereitzustellen; und ein haptisches Softwareprogramm, das durch den Prozessor und/oder die Robotersteuerung zum Steuern einer Signalverbindung zwischen dem Prozessor und der Robotersteuerung sowie der Signalverbindung zwischen dem Prozessor und der zumindest einen haptischen Vorrichtung ausgeführt wird, das haptische Softwareprogramm einen haptischen Ereignismonitor, einen haptischen Ereignisprozessor und einen haptischen Wirkungsgenerator aufweist, wobei der haptische Ereignisprozessor von dem haptischen Ereignismonitor beim Auftreten des haptischen Ereignisses ein Signal empfängt und dem haptischen Wirkungsgenerator ein Signal liefert, um der zumindest einen haptischen Vorrichtung ein Signal bereitzustellen.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die zumindest eine haptische Vorrichtung einer von einem Aktuator und einem Vibrationsmotor ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das haptische Softwareprogramm in einem von Robotersteuerung und Programmierhandgerät gespeichert ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die zumindest eine haptische Vorrichtung auf das von dem haptischen Wirkungsgenerator bereitgestellte Signal antwortet, indem eine durch den Benutzer zu fühlende, ausgewählte haptische Rückmeldung entsprechend einem vorgegebenen haptischen Rückmeldungsmuster an das Programmierhandgerät erzeugt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die zumindest eine haptische Vorrichtung in einem von einem Gurt des Programmierhandgerätes und dem Gehäuse des Programmierhandgerätes angeordnet ist.
- Programmierhandgerät nach Anspruch 11, bei dem das haptische Ereignis eines ist von: ein Roboterwerkzeug, das sich einem Störungsbereich nähert; ein Roboterwerkzeug, das sich einer Roboterbegrenzung nähert; eine Ausrichtung eines Roboterwerkzeuges innerhalb einer Toleranz einer festgelegten Ausrichtung; ein Kontakt zwischen dem Roboter und einem Teil; Beendigung einer Einzelschrittbewegung des Roboters; Auftreten einer Bewegung des Roboters; Erfassung des außerhalb eines akzeptablen Prozessbereiches arbeitenden Roboters; eine falsche Eingabe in die Programmierhandgerät-Eingabeeinheit; und Auftreten eines benutzerdefinierten Alarmsignals.
- Verfahren zum Bereitstellen einer haptischen Rückmeldung auf einem Programmierhandgerät, umfassend die Schritte: Erfassen zumindest eines haptischen Ereignisses durch ein haptisches Softwareprogramm, das zur Kommunikation mit einer Robotersteuerung ausgelegt ist, wobei die Robotersteuerung ausgelegt ist, um einen Roboter zu steuern und zu überwachen; Senden eines Signals an eine auf dem Programmierhandgerät angeordnete haptische Vorrichtung, wobei das Signal dem zumindest einen haptischen Ereignis entspricht; und Erzeugen einer haptischen Rückmeldung über das Programmierhandgerät durch die haptische Vorrichtung, der haptischen Rückmeldung, die dem durch die haptische Vorrichtung empfangenen Signal zugrunde gelegt ist.
- Verfahren nach Anspruch 17, umfassend den Schritt des Zuordnens eines haptischen Rückmeldungsmusters dem zumindest einen haptischen Ereignis durch das haptische Softwareprogramm.
- Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das zumindest eine haptische Ereignis eines ist von: ein Roboterwerkzeug, das sich einem Störungsbereich nähert; ein Roboterwerkzeug, das sich einer Roboterbegrenzung nähert; eine Ausrichtung eines Roboterwerkzeuges innerhalb einer Toleranz einer festgelegten Ausrichtung; ein Kontakt zwischen dem Roboter und einem Teil; Beendigung einer Einzelschrittbewegung des Roboters; Auftreten einer Bewegung des Roboters; Erfassung des außerhalb eines akzeptablen Prozessbereiches arbeitenden Roboters; eine falsche Eingabe in die Programmierhandgerät-Eingabeeinheit; und Auftreten eines benutzerdefinierten Alarmsignals.
- Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das haptische Softwareprogramm einen haptischen Ereignismonitor, einen haptischen Ereignisprozessor und einen haptischen Wirkungsgenerator umfasst, wobei der haptische Ereignisprozessor ein Signal von dem haptischen Ereignismonitor beim Auftreten des zumindest einen haptischen Ereignisses empfängt und dem haptischen Wirkungsgenerator ein Signal liefert, um der haptischen Vorrichtung ein Signal bereitzustellen.
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