DE102013111014A1 - Greifer eines Roboters und Verfahren zur Steuerung desselben - Google Patents

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Abstract

Ein Robotergreifer wird vorgesehen, aufweisend: zwei Roboterarme (100, 200), obere Kontaktteile (300) und untere Kontaktteile (400), die an den Enden (100', 200') von jedem der zwei Roboterarme angeordnet sind. Die oberen und unteren Kontaktteile sind beim Greifen eines Gegenstandes (10) in Kontakt mit einer Oberseite und einer Unterseite des Gegenstandes. Die oberen und unteren Kontaktteile sind halbkugelig geformt und haben vorbestimmte Radien. Sensoreinheiten (500) sind an den oberen und unteren Kontaktteilen montiert. Die Sensoreinheiten messen vertikale und horizontale Kräfte, die beim Greifen des Gegenstandes auf die oberen Kontaktteile oder die unteren Kontaktteile wirken. Eine Steuereinheit (700), die eingerichtet ist, um unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Abstände zwischen den Enden der Arme sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten beim Greifen des Gegenstandes gemessenen Kraftkomponenten zu ermitteln, ob der Schwerpunkt (C) des Gegenstandes sich in einer mittleren Position zwischen den Enden der Arme befindet, wird vorgesehen.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht (z. B. gemäß 35 U. S. C. § 119(a)) die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0154474 , eingereicht am 27. Dezember 2012, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Robotergreifer, der beim Handhaben eines unbekannten Gegenstandes, dessen Schwerpunkt nicht bekannt ist, die Stabilität ermitteln kann, indem der Abstand (bzw. die Distanz) von dem Schwerpunkt bzw. Massenmittelpunkt eines zu hebenden Gegenstandes bzw. Artikels zu den Kontaktpunkten der Arme mit einem 2-achsigen, an einem Greifer montierten Sensor berechnet wird, neue Kontaktpunkte ausgewählt werden, das Greifen des Gegenstandes wiederholt wird, und die vertikale Kraftkomponente sowie die horizontale Kraftkomponente berechnet werden, und ein verfahren zur Steuerung des Robotergreifers.
  • Hintergrund
  • Robotergreifer werden verwendet, um Gegenstände zu greifen und zu bewegen. Zwei-armige Roboter versuchen Gegenstände mit dem Schwerpunkt des Gegenstandes in einer mittigen Position zwischen den Armen gelegen (bzw. liegend oder angeordnet) zu greifen und zu heben. Allerdings haben Robotergreifer Schwierigkeiten beim stabilen Halten von schweren oder langen Gegenständen. Roboter, die verwendet werden, um einen Gegenstand im industriellen Bereich zu greifen, können einen Unfall durch Ausrutschen- und Fallenlassen eines Gegenstandes verursachen. Folglich war es erforderlich, ein Verfahren zu entwickeln, das die Stabilität beim Greifen ermitteln kann, zum Beispiel durch Verwendung eines Sensors beim Greifen, um solch einen Unfall vorzubeugen.
  • Die Druckschrift KR 10-2012-0069923 A , betitelt „Walking Robot and Method for Controlling Balancing the Same”, offenbart einen Gehroboter und ein Verfahren zur Steuerung der Balance des Roboters, um die stabile Balance eines Gehroboters, der die Gelenke mit einem Drehmoment-Servo(motor) betätigt, zu steuern. Es ist möglich, eine aufrechte Haltung und einen gewünschten Oberkörperwinkel selbst bei äußeren Veränderungen einschließlich einer beliebigen Kraft von außen und des Neigungsgrades zum Boden aufrechtzuerhalten, indem die virtuelle Gravitationsbeschleunigung berechnet wird, der Schwerpunkt eines Roboters verwendet wird und das Gravitationskompensationsdrehmoment zur Anwendung einer Kraft an einer Verbindung (z. B. Gelenk) aus der berechneten virtuellen Gravitationsbeschleunigung berechnet wird. Ferner kann ein Roboter die aufrechte Haltung in Bezug auf die Gravitationsrichtung selbst unter Bedingungen ohne Informationen zur Neigungsrichtung und dem Neigungsgrad zum Boden beibehalten, und kann die Haltung des Oberkörpers und der Beine stabil beibehalten, während die Winkel der Fußgelenke verändert werden, selbst wenn der Boden, auf dem der Roboter steht, allmählich sich neigt. Allerdings war es schwierig selbst bei Verwendung des Verfahrens die Stabilität beim Greifen eines unbekannten Gegenstandes zu beurteilen, und daher ist für Roboter im industriellen Bereich solch eine Technik durchaus erforderlich.
  • Die oben bereitgestellte Beschreibung ist eine verwandte Technik der vorliegenden Offenbarung, um das Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Offenbarung zu fördern.
  • Kurze Erläuterung der Erfindung
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Robotergreifer vorgesehen aufweisend: zwei Roboterarme, obere Kontaktteile und untere Kontaktteile, die an den Enden von jedem der zwei Roboterarme angeordnet sind. Die oberen und die unteren Kontaktteile sind beim Greifen eines Gegenstandes in Kontakt mit einer Oberseite und einer Unterseite des Gegenstandes. Die oberen und die unteren Kontaktteile sind halbkugelig (bzw. halbsphärisch oder halbkugelförmig) geformt und haben vorbestimmte Radien. Sensoreinheiten sind an den oberen Kontaktteilen und den unteren Kontaktteilen montiert. Die Sensoreinheiten messen vertikale oder horizontale Kräfte, die beim Greifen des Gegenstandes auf die oberen Kontaktteile oder die unteren Kontaktteile wirken. Eine Steuereinheit bzw. Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, um unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Abstände zwischen den Enden der Arme sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten beim Greifen des Gegenstandes gemessenen Kraftkomponenten zu ermitteln, ob der Schwerpunkt des Gegenstandes sich in einer mittigen Position zwischen den Enden der Arme befindet (bzw. liegt), wird vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers vorgesehen. Der Robotergreifer weist zwei Roboterarme, obere Kontaktteile und untere Kontaktteile, die an den Enden von jedem der zwei Roboterarme angeordnet sind, auf. Die oberen und unteren Kontaktteile sind beim Greifen in Kontakt mit einer Oberseite und einer Unterseite eines Gegenstandes. Die oberen und unteren Kontaktteile sind halbkugelig (bzw. halbsphärisch oder halbkugelförmig) geformt und haben vorbestimmte Radien. Sensoreinheiten sind an den oberen Kontaktteilen und den unteren Kontaktteilen montiert. Die Sensoreinheiten messen vertikale oder horizontale Kräfte, die beim Greifen des Gegenstandes auf die oberen Kontaktteile oder die unteren Kontaktteile wirken. Eine Steuereinheit bzw. Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, um unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Abstände zwischen den Enden der Arme sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten beim Greifen des Gegenstandes gemessenen Kraftkomponenten zu ermitteln, ob der Schwerpunkt des Gegenstandes sich in einer mittigen Position zwischen den Enden der Arme befindet (bzw. liegt), wird vorgesehen. Das Verfahren weist auf: Greifen eines Gegenstandes und Messen eines Neigungswinkels des Gegenstandes von den vertikalen und horizontalen Abständen der Enden der Arme. Die horizontalen Abstände von dem Schwerpunkt des Gegenstandes zu den Enden der Arme werden mittels des Neigungswinkels des Gegenstandes und den vertikalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten berechnet.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde in einem Bestreben gemacht, die Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Robotergreifer bereitzustellen, der die Stabilität beim Handhaben eines Gegenstandes, dessen Schwerpunkt nicht bekannt ist, ermitteln kann, indem der Abstand von dem Schwerpunkt eines Gegenstandes zu den Kontaktpunkten mit einem 2-achsigen, an einem Greifer montierten Sensor berechnet wird, neue Kontaktpunkte ausgewählt werden, das Greifen und Berechnen des Abstandes von dem Schwerpunkt wiederholt wird, und die vertikale Kraftkomponente sowie die horizontale Kraftkomponente berechnet werden. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Steuerung des Robotergreifers.
  • In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermittelt die Steuereinheit Reibungskräfte zwischen dem Gegenstand und den oberen Kontaktteilen oder den unteren Kontaktteilen und vergleicht die Reibungskräfte mit den horizontalen Kraftkomponenten, wenn der Schwerpunkt sich nicht in einer mittigen Position zwischen den Enden der Arme befindet (bzw. liegt).
  • In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers der vorliegenden Offenbarung auf: Greifen eines Gegenstandes, Messen des Neigungswinkels des Gegenstandes von den vertikalen und horizontalen Abständen der Enden der Arme und Berechnen der horizontalen Abstände von dem Schwerpunkt des Gegenstandes zu den Enden der Arme unter Verwendung des Neigungswinkels des Gegenstandes sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten.
  • In bestimmten Ausführungsformen inkludiert das Berechnen ferner ein Ermitteln, ob die horizontalen Kräfte identisch sind.
  • In bestimmten Ausführungsformen inkludiert das Ermitteln ferner ein Berechnen der Reibungskräfte, die zwischen dem Gegenstand und den oberen Kontaktteilen oder den unteren Kontaktteilen ausgeübt werden, wenn die horizontalen Abstände nicht identisch sind.
  • In bestimmten Ausführungsformen ermittelt das Berechnen (bzw. die Berechnung) die vertikalen und die horizontalen Kraftkomponenten unter Verwendung des Neigungswinkels des Gegenstandes sowie den vertikalen und horizontalen Kraftkomponenten, die von den Sensoreinheiten gemessen werden, und gewinnt (bzw. extrahiert) mittels der vertikalen Kraftkomponenten die Reibungskräfte.
  • In bestimmten Ausführungsformen inkludiert das Berechnen ferner ein Vergleichen der gewonnenen (bzw. extrahierten) Reibungskräfte mit den horizontalen Kraftkomponenten.
  • Kurze Erläuterung der Zeichnungen
  • Die vorhergehenden und weitere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der weiter speziellen Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, so wie in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten auf gleiche oder ähnliche Teile verweisen, deutlich werden. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt im Maßstab, stattdessen wird die Betonung darauf gesetzt, die Grundprinzipien der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen.
  • 1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration bzw. Anordnung eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Die 2 bis 3 sind Ansichten, die ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen; und
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig im Maßstab sind, und eine einigermaßen vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen präsentieren, welche veranschaulichend für die Grundprinzipien der Erfindung sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart werden, einschließlich, zum Beispiel, spezifischer Dimensionen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die besondere beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Ein Robotergreifer und ein Verfahren zur Steuerung des Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und die 2 bis 3 sind Ansichten, die ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen, und 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Wie in 2 gezeigt, weist ein Robotergreifer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf: obere Kontaktteile 300 und untere Kontaktteile 400, die an den Enden 100', 200' von zwei Roboterarmen 100, 200 (siehe 1) angeordnet sind. Die oberen und unteren Kontaktteile 300, 400 kommen beim Greifen mit der Oberseite und der Unterseite eines Gegenstandes 10 in Kontakt. Die oberen und unteren Kontaktteile 100', 200' sind im Wesentlichen halbkugelig (bzw. halbsphärisch oder halbkugelförmig), vorbestimmte Radien aufweisend, geformt bzw. gebildet. Sensoreinheiten 500 sind an den oberen Kontaktteilen 300 und den unteren Kontaktteilen 400 montiert und messen vertikale oder horizontale Kräfte, die beim Greifen des Gegenstandes 10 auf die oberen Kontaktteile 300 oder die unteren Kontaktteile 400 wirken. Eine Steuereinheit bzw. Steuervorrichtung 700 ist konfiguriert, um unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Abstände dy und dx zwischen den Enden 100' und 200' der Arme sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten 500 beim Greifen des Gegenstandes 10 gemessenen Kraftkomponenten zu ermitteln, ob der Schwerpunkt C des Gegenstandes 10 sich in einer mittigen Position zwischen den Enden 100' und 200' der Arme befindet (bzw. liegt).
  • 1 zeigt einen Robotergreifer 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Robotergreifer 1000 der vorliegenden Offenbarung kann zum Greifen und Heben eines schweren Gegenstandes mit zwei Armen verwendet werden. Ferner kann der Robotergreifer 1000 für einen tragbaren Roboter verwendet werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Greifer an den Enden 100' und 200' der Arme 100 und 200 von einem Roboter (nicht dargestellt) montiert. Der Greifer greift und hält gleichzeitig von oben und unten die Oberseite und die Unterseite des Gegenstandes 10 und hebt den Gegenstand 10. Allerdings kann, wenn der Gegenstand 10 nicht in der mittigen Position zwischen den Armen 100, 200 positioniert ist oder während des Hebevorgangs in Schieflage kommt (bzw. kippt oder geneigt wird), der Gegenstand rutschen und herunterfallen oder kann leicht durch eine äußere Kraft nach dem Heben getrennt werden, was einen Unfall verursachen kann.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Greifer geführt werden, um den Gegenstand erneut zu greifen, wenn ermittelt bzw. festgestellt wird, dass der Gegenstand sich nicht in einer sicheren Position befindet, indem die Stabilität des Gegenstandes vor dem Heben des Gegenstandes ermittelt wird. Ferner ist es ebenfalls möglich, eine Logik zu implementieren, die das Gewicht eines unbekannten Gegenstandes ermitteln kann.
  • Um diese Ziele zu erreichen weist der Robotergreifer gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die oberen Kontaktteile 300 und die unteren Kontaktteile 400 auf, die jeweils an den Enden 100', 200' der Roboterarme 100, 200 montiert sind, welche beim Greifen in Kontakt mit der Oberseite und der Unterseite des Gegenstandes 10 kommen und halbkugelige Formen mit vorbestimmten Radien aufweisen.
  • Gemäß bestimmten Ausführungsformen kommen die oberen Kontaktteile 300 und die unteren Kontaktteile 400 des Greifers jeweils in Kontakt mit der Oberseite und der Unterseite des Gegenstandes 10. Ferner sind die Sensoreinheiten 500 an den oberen Kontaktteilen 300 und den unteren Kontaktteilen 400 montiert und messen die vertikalen und horizontalen Kräfte, die beim Greifen des Gegenstandes 10 auf die oberen Kontaktteile 300 oder die unteren Kontaktteile wirken. Die Sensoreinheiten 500 messen im Wesentlichen die vertikalen oder horizontalen Kräfte, die durch den Gegenstand 10 auf die oberen Kontaktteile 300 oder die unteren Kontaktteile 400 wirken. In bestimmten Ausführungsformen ist die Sensoreinheit aus einem horizontalen Sensor 520 und einem vertikalen Sensor 540 gebildet (bzw. aufgebaut).
  • In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermittelt eine Steuereinheit 700 unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Abstände dy und dx zwischen den Enden 100' und 200' der Arme sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten 500 beim Greifen des Gegenstandes 10 gemessenen Kraftkomponenten, ob der Schwerpunkt C des Gegenstandes 10 zentral bzw. mittig zwischen den Enden 100' und 200' der Arme positioniert ist, um die Stabilität zu ermitteln.
  • In bestimmten Ausführungsformen ermittelt die Steuereinheit 700 auch sekundär bzw. zusätzlich die Stabilität, indem die Reibungskräfte zwischen dem Gegenstand 10 und den oberen Kontaktteilen 300 oder den unteren Kontaktteilen 400 ermittelt werden und die Reibungskräfte mit den horizontalen Kraftkomponenten verglichen werden, wenn der Schwerpunkt nicht zentral bzw. mittig zwischen den Enden 100' und 200' der Arme positioniert ist.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Robotergreifers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, die in den 2 und 3 dargestellt ist.
  • Ein Verfahren zur Steuerung des Robotergreifers der vorliegenden Offenbarung weist auf: Greifen eines Gegenstandes S100, Messen des Neigungswinkels des Gegenstandes von den vertikalen und horizontalen Abständen der Enden der Arme S200, Berechnen der horizontalen Abstände von dem Schwerpunkt des Gegenstandes zu den Enden der Arme, Verwenden des Neigungswinkels des Gegenstandes und der vertikalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten S300. Wie in 2 gesehen werden kann, wird die mittlere Position eines Gegenstandes ermittelt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung führt das Verfahren das Greifen eines Gegenstandes S100 aus und führt dann das Messen S200 des Neigungswinkels des Gegenstandes von den vertikalen und horizontalen Abständen der Enden der Arme aus.
  • Wenn der Gegenstand geneigt ist, neigen sich die Enden der Roboterarme ebenfalls im selben Winkel wie dem Neigungswinkel; dies ist, weil die oberen Kontaktteile 300 und die unteren Kontaktteile 400, wie oben erläutert, halbkugelige Oberflächen mit Radien Rs aufweisen.
  • Gemäß bestimmtem Ausführungsformen kann der Neigungswinkel eines Gegenstandes durch die trigonometrische Funktion des vertikalen Abstandes dy und des horizontalen Abstandes dx von den Enden der Arme, wie in der folgenden Gleichung, ermittelt werden.
  • Gleichung 1:
    • θ = tan–1(dy/dx)
  • Ferner führt das Verfahren die Berechnung S300 des horizontalen Abstandes von dem Schwerpunkt des Gegenstandes zu den Enden der Arme unter Verwendung des Neigungswinkels des Gegenstandes sowie der vertikalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten aus.
  • Die horizontalen Abstände r1 und r2 von dem Schwerpunkt C des Gegenstandes zu den Enden der Arme kann durch die folgende Gleichung ermittelt werden. Gleichung 2:
    Figure DE102013111014A1_0002
  • Wie aus der Gleichung 2 gesehen werden kann, werden die horizontalen Abstände r1 und r2 von dem Schwerpunkt C des Gegenstandes zu den Enden der Arme berechnet, indem zwei Variablen aus zwei Gleichungen gefunden werden. Das heißt, dass die Gleichung, welche zeigt, dass die Summe der Momente an dem Schwerpunkt C des Gegenstandes 0 ist, aus den vertikalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten F11, F12, F21 und F22, den Radien Rs der oberen Kontaktteile 300 und der unteren Kontaktteile, und den Variablen r3 und r2 mittels einer trigonometrischen Funktion gewonnen wird, und dann r1 + r2 mittels zwei Gleichungen, welche zeigen, dass die horizontalen Abstände dx an den Enden der Arme identisch sind, berechnet wird. Der Neigungswinkel O wird im Voraus ermittelt. Nachdem r1 und r2 ermittelt wurden, wird ermittelt (bzw. die Ermittlung durchgeführt) S400, ob die horizontalen Abstände identisch sind. Wenn die horizontalen Abstände r1 und r2 identisch sind, wird festgestellt, dass der Gegenstand stabil in der Mitte positioniert ist.
  • Wenn allerdings r1 und r2 nicht identisch sind, das heißt, wenn die horizontalen Abstände nicht identisch sind und der Schwerpunkt des Gegenstandes sich nicht in der mittigen Position zwischen den Armen befindet (bzw. liegt), werden die Reibungskräfte zwischen dem Gegenstand und den oberen Kontaktteilen oder den unteren Kontaktteilen berechnet S500.
  • Ferner ermittelt der Berechnungsschritt S500 die vertikalen und die horizontalen Kraftkomponenten unter Verwendung des Neigungswinkels des Gegenstandes sowie den vertikalen und horizontalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten, und gewinnt die Reibungskräfte unter Verwendung der vertikalen Kraftkomponenten; und dann wird ein Vergleichen der gewonnenen Reibungskräfte mit den horizontalen Kraftkomponenten durchgeführt S600.
  • 3 veranschaulicht das zusätzliche bzw. sekundäre Ermitteln, das mit Bezug auf die folgenden Gleichungen beschrieben wird.
  • Gleichung 3:
    • Ft = (Fx – Fvtanθ)·cosθ
    • Fn = (Fy + Ftsinθ)/cosθ
    • Ft ≤ μ·Fn
  • Der Neigungswinkel in diesen Gleichungen wird im Voraus ermittelt. Ferner werden die Kräfte Fx und Fy, die zwischen dem oberen Kontaktteil und dem Gegenstand ausgebt werden, von der Sensoreinheit 500 gemessen, und die resultierende Kraft Fsum wird aus den Kräften erhalten. Die resultierende Kraft wird erneut mittels des Neigungswinkels θ in die vertikale Kraftkomponente Fn und in die horizontale Kraftkomponente Ft in Bezug auf den Gegenstand aufgeteilt. Ferner wird die Reibungskraft μ·Fn aus der vertikalen Kraftkomponente erhalten und es wird davon ausgegangen, dass der Gegenstand nicht rutscht, wenn die horizontale Kraftkomponente Ft kleiner als die Reibungskraft ist, wodurch ermittelt wird, dass der Gegenstand in einem stabilen Greif-Zustand ist.
  • Wenn durch den Prozess in dem primären und sekundären Test folglich ermittelt wird, dass der Gegenstand stabil ist, wird der Greifer geführt, um den Gegenstand an neuen Positionen zu greifen, so dass der Gegenstand in stabiler Weise gehoben werden kann.
  • Gemäß dem Robotergreifer mit der oben erläuterten Struktur und dem Verfahren zur Steuerung des Robotergreifers ist es möglich, das Gewicht eines unbekannten Gegenstandes zu berechnen und den Abstand von Kontaktpunkten zum Schwerpunkt zu berechnen.
  • Folglich ist es möglich, den Gegenstand wiederholt zu positionieren bis der Schwerpunkt des Gegenstandes sich in einer mittleren Position zwischen den Armen befindet und die Stabilität des ergriffenen Gegenstandes durch Berechnen der vertikalen/horizontalen Reaktionskräfte an den Kontaktpunkten zu ermitteln.
  • Gemäß dem Robotergreifer mit der oben erläuterten Struktur und dem Verfahren zur Steuerung des Robotergreifers ist es möglich, das Gewicht eines unbekannten Gegenstandes zu berechnen und den Abstand von einem Kontaktpunkt zum Schwerpunkt zu berechnen.
  • Folglich ist es möglich, in sicherer Weise zu arbeiten, indem der Gegenstand wiederholt positioniert wird, so dass der Schwerpunkt des Gegenstandes zwischen den Armen mittig ist (bzw. liegt), und die Stabilität des ergriffenen Gegenstandes durch Berechnen der vertikalen/horizontalen Reaktionskräfte an den Kontaktpunkten zu ermitteln.
  • Die Offenbarung wurde im Einzelnen mit Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben. Allerdings wird ein Fachmann verstehen, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundprinzipien und Sinn der Offenbarung abzuweichen, deren Schutzumfang in den beigefügten Ansprüchen und den Äquivalenten davon definiert wird.
  • 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
    • KR 10-2012-0154474 [0001]
    • KR 10-2012-0069923 A [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • 35 U. S. C. § 119(a) [0001]

Claims (7)

  1. Ein Robotergreifer, aufweisend: zwei Roboterarme (100, 200), obere Kontaktteile (300) und untere Kontaktteile (400), die an den Enden (100', 200') von jedem der zwei Roboterarme angeordnet sind, wobei die oberen und die unteren Kontaktteile beim Greifen eines Gegenstandes (10) in Kontakt mit einer Oberseite und einer Unterseite des Gegenstandes sind, und die oberen und die unteren Kontaktteile halbkugelig, vorbestimmte Radien (Rs) aufweisend, geformt sind, Sensoreinheiten (500), die an den oberen Kontaktteilen und den unteren Kontaktteilen montiert sind, wobei die Sensoreinheiten vertikale oder horizontale Kräfte messen, welche beim Greifen des Gegenstandes auf die oberen Kontaktteile oder die unteren Kontaktteile wirken, und eine Steuereinheit (700), die eingerichtet ist, um unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Abstände zwischen den Enden der Arme sowie den vertikalen, von den Sensoreinheiten beim Greifen des Gegenstandes gemessenen Kraftkomponenten zu ermitteln, ob der Schwerpunkt (C) des Gegenstandes sich in einer mittigen Position zwischen den Enden der Arme befindet.
  2. Der Robotergreifer nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Reibungskräfte zwischen dem Gegenstand und den oberen Kontaktteilen oder den unteren Kontaktteilen ermittelt, und die Reibungskräfte mit den horizontalen Kraftkomponenten vergleicht, wenn der Schwerpunkt sich nicht in der mittigen Position zwischen den Enden der Arme befindet.
  3. Ein Verfahren zur Steuerung des Robotergreifers nach Anspruch 1, das Verfahren aufweisend: Greifen eines Gegenstandes (S100), Messen eines Neigungswinkels des Gegenstandes von den vertikalen und horizontalen Abständen der Enden der Arme (S200), und Berechnen der horizontalen Abstände von dem Schwerpunkt des Gegenstandes zu den Enden der Arme unter Verwendung des Neigungswinkels des Gegenstandes sowie der vertikalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten (S300).
  4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Berechnen ferner inkludiert: Ermitteln (S400), ob die horizontalen Kräfte identisch sind.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ermitteln ferner inkludiert: Berechnen der Reibungskräfte (S500), die zwischen dem Gegenstand und den oberen Kontaktteilen oder den unteren Kontaktteilen ausgeübt werden, wenn die horizontalen Abstände nicht identisch sind.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Berechnen die vertikalen und horizontalen Kraftkomponenten unter Verwendung des Neigungswinkels des Gegenstandes sowie der vertikalen und horizontalen, von den Sensoreinheiten gemessenen Kraftkomponenten ermittelt und die Reibungskräfte mittels der vertikalen Kraftkomponenten gewinnt.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Berechnen ferner inkludiert: Vergleichen der gewonnenen Reibungskräfte mit den horizontalen Kraftkomponenten (S600).
DE102013111014.2A 2012-12-27 2013-10-04 Greifer eines Roboters und Verfahren zur Steuerung desselben Active DE102013111014B4 (de)

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