DE102014017899A1 - Verfahren zum Betreiben eines Roboters - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Roboters Download PDF

Info

Publication number
DE102014017899A1
DE102014017899A1 DE102014017899.4A DE102014017899A DE102014017899A1 DE 102014017899 A1 DE102014017899 A1 DE 102014017899A1 DE 102014017899 A DE102014017899 A DE 102014017899A DE 102014017899 A1 DE102014017899 A1 DE 102014017899A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
robot
end effector
trajectory
collision
moved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014017899.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Constantin Böhm
Michael Falter
Alexander Gürtler
Christian Holder
Ralf Kühnemann
Matthias Reichenbach
Michael Sauter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Systems GmbH
Original Assignee
Daimler AG
KUKA Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG, KUKA Systems GmbH filed Critical Daimler AG
Priority to DE102014017899.4A priority Critical patent/DE102014017899A1/de
Publication of DE102014017899A1 publication Critical patent/DE102014017899A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40201Detect contact, collision with human
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40202Human robot coexistence
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49147Retract on collision with moving object, tool follows, yields to object

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters (10), bei welchem eine Bahnkurve (18) vorgegeben und ein Endeffektor (20) des Roboters (10) bis zu einem auf der Bahnkurve (18) liegenden Kollisionspunkt (22) bewegt wird, an welchem eine Kollision des Endeffektors (20) mit einem Hindernis (16) erfasst und der Endeffektor (20) anschließend von dem Hindernis (16) wegbewegt wird, wobei der Endeffektor (20) nach der Erfassung der Kollision ausgehend vom Kollisionspunkt (22) entlang der zuvor zurückgelegten Bahnkurve (18) eine vorgegebene Strecke (24) zurück bewegt und nach einer vorgegebenen Dauer wiederholt entlang der Bahnkurve (18) vorwärts bewegt wird; oder zumindest eine Antriebsachse des Roboters (10) nach der Erfassung der Kollision weich geschaltet wird, wodurch der Endeffektor (20) unter Verlassen der Bahnkurve (18) von dem Hindernis (16) wegbewegt und der Endeffektor (20) anschließend nach einer vorgegebenen Dauer wieder auf die Bahnkurve (18) zurückbewegt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
  • Roboter, insbesondere Leichtbauroboter, werden zunehmend in der Produktion im Rahmen von sogenannten Mensch-Roboter-Kooperationen eingesetzt. Das heißt, dass derartige Roboter und zumindest ein Werker in einer gemeinsamen Zone bzw. Produktionszelle zusammen gewisse Tätigkeiten ausüben. Insbesondere bei derartigen Mensch-Roboter-Kooperationen kann es zu Kollisionen zwischen dem Roboter und einem Werker kommen. Wird eine Kollision erkannt, so umfährt üblicherweise der Roboter das Hindernis oder hält nach der erkannten Kollision an. In beiden Fällen ist dann ein Eingriff eines Werkers erforderlich, damit der Roboter seine Bewegung oder seine Arbeitsaufgabe fortführt. Dies ist insbesondere bei den bereits genannten Mensch-Roboter-Kooperations-Konzepten störend, da dort relativ häufig Kollisionen auftreten können.
  • Die US 6 298 283 B1 zeigt ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Roboters, bei welchem eine Bahnkurve vorgegeben und ein Endeffektor des Roboters bis zu einem auf der Bahnkurve liegenden Kollisionspunkt bewegt wird, an welchem eine Kollision des Endeffektors erfasst und der Endeffektor anschließend von dem Hindernis wegbewegt wird.
  • Die DE 10 2010 048 369 A1 zeigt ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters. Sobald eine Kollision des Roboters mit einem Hindernis erfasst wird, wird der Roboter entweder gebremst oder sogar vollständig gestoppt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters bereitzustellen, mittels welchem ein störungsfreier Betrieb des Roboters auch bei einer erfassten Kollision sichergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Um einen störungsfreien Betrieb eines Roboters auch nach einer erfassten Kollision des Roboters mit einem Hindernis sicherstellen zu können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass gemäß einem Verfahrensschritt a) der Endeffektor nach der Erfassung der Kollision ausgehend vom Kollisionspunkt entlang der zuvor zurückgelegten Bahnkurve eine vorgegebene Strecke zurückbewegt und nach einer vorgegebenen Dauer wiederholt entlang der Bahnkurve vorwärts bewegt wird, oder gemäß einem Verfahrensschritt b) zumindest eine Antriebsachse des Roboters nach der Erfassung der Kollision weich geschaltet wird, wodurch der Endeffektor unter Verlassen der Bahnkurve von dem Hindernis wegbewegt und der Endeffektor anschließend nach einer vorgegebenen Dauer wieder auf die Bahnkurve zurückbewegt wird.
  • Als Endeffektor im Sinne der Erfindung ist das letzte Element einer kinematischen Kette eines Roboters zu verstehen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Greifer oder auch um ein im Wesentlichen beliebiges am Roboter angeordnetes Werkzeug handeln.
  • Erfindungsgemäß sind also zwei unterschiedliche Verfahrensvarianten vorgesehen, wie sich der Roboter nach einer Kollision verhalten sollte bzw. wie dieser angesteuert wird. Gemäß dem Verfahrensschritt a) ist also eine Art Rückzug des Roboters nach einer Kollision mit einem Hindernis vorgesehen, bei welchem ein bahngetreues Abbremsen des Roboters erfolgt und anschließend der Endeffektor auf der gleichen Bahnkurve zurückgefahren und dann nach einer gewissen Zeit wieder auf der gleichen Bahnkurve nach vorne bewegt, also der Vorgang entsprechend wiederholt wird. Dies kann solange erfolgen, bis die Bahnkurve frei ist.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt b) ist ein sogenanntes Weichschalten vorgesehen, so dass bei einer erkannten Position der Roboter beiseite, also von der Bahnkurve weg, bewegt wird während der Roboter weich geschaltet ist. Auf diese Weise wird die Kollisionskraft abgebaut. Danach fährt er wieder, vorzugsweise langsam, zur ursprünglichen Bahnkurve zurück und arbeitet weiter. Durch das Weichschalten kann der Endeffektor seine vorgegebene, also vorprogrammierte, Bahnkurve aufgrund der Kollision mit dem Hindernis verlassen. Der Roboter kann dabei in eine oder auch mehrere Richtungen weich geschaltet werden. Wird der Roboter nur in eine Richtung weich geschaltet, kann dieser auch nur in diese eine Richtung durch eine äußere Kraftaufbringung, also vorliegend durch die Kollision mit dem Hindernis, bewegt werden. Alle weiteren Richtungen sind weiterhin steif.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem besonders vorteilhaft, weil der Roboter nach einer Kollision nicht über einen Schlüsselschalter oder sonstigen zusätzlichen Aufwand erneut gestartet werden muss. Bisherige Funktionen gemäß dem Stand der Technik zur Kollisionserkennung verlassen bei einer Kollision den regulären Betriebsmodus der Robotersteuerung und der Roboter wird über einen sicheren Halt zum Stehen gebracht. In derartigen Fällen sind jedoch Kenntnisse zur Roboterbedienung notwendig, um diesen wieder zu starten. Durch die automatisierte Reaktion nach der Kollision, sei es nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt a) oder gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt b), kann jeder Werker ohne zusätzliche Qualifizierung mit dem Roboter weiter zusammenarbeiten.
  • Beim Wiederanlaufen, also beim Zurückpositionieren des Roboters bzw. des Endeffektors auf die zuvor verlassene Bahnkurve, kann auch ein akustischer Warnton vor dem erneuten Anfahren der Kollisionsstelle ausgegeben werden. Ein mit dem Roboter kooperierender Mitarbeiter kann dadurch aufgefordert werden, die Kollisionsstelle zu räumen. Anstelle eines akustischen Warntons kann der Roboter auch mit einem Rütteln oder Vibrieren seines Endeffektors, beispielsweise eines Werkzeugs, starten, um einen Werker den Hinweis auf seinen Wiederanlauf zu geben. Idealerweise lässt man den Roboter hierfür um einen Raumpunkt mit einer Sinusschwingung von einer Frequenz kleiner 15 Hz wenige Sekunden schwingen. Zusätzlich kann der Kollisionspunkt und die bei der Kollision aufgetreten Kraft auch in einer sogenannten Log-Datei protokolliert werden. Zudem ist es auch möglich, dass eine Abfrage in Form einer Visualisierung bezüglich der wiederaufzunehmenden Bahnkurve angezeigt wird. Ferner ist es auch möglich, dass der Roboter nach einer Kollision solange wartet, bis ein Kraftimpuls, zum Beispiel einen kleinen Stoß oder einen kleinen Schubser von einem Mitarbeiter bekommt, und dadurch weiß, dass er jetzt wieder weiterarbeiten kann.
  • Die vorstehend genannten Strategien bzw. Verfahrensweisen zum Betreiben eines Roboters können dabei in allen Regelungsarten eines Roboters, insbesondere eines Leichtbauroboters, angewendet werden. Diese Regelungsarten können beispielsweise eine Positionsregelung, eine Steifigkeitsregelung, eine Admittanzregelung (desired force), eine Impedanzregelung in Form eines Weichschaltens, einer Gravitationskompensation, eines sogenannten Trick by Contact und dergleichen betreffen.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung werden also automatische Verfahrensweisen bereitgestellt, wie ein Roboter im Falle einer Kollision angesteuert werden kann, ohne dass der Roboter aus seinem eigentlichen Programmablauf in einen undefinierten Zustand zu springt. Durch die erfindungsgemäße Lösung befreit sich der Roboter also selbstständig aus seiner Kollisionsposition. Insbesondere beim Einsatz eines derartigen Roboters bei Mensch-Roboter-Kooperationen wird dadurch ein Programmablauf des Roboters auch bei häufig auftretenden Kollisionen nicht weiter gestört und die Ausbringung kann dadurch sichergestellt werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in Verfahrensschritt a) der Endeffektor mit einem im Vergleich zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit reduzierten Geschwindigkeit entlang der Bahnkurve bis zum Kollisionspunkt zurückbewegt und falls keine erneute Kollision am Kollisionspunkt erfasst wird, der Endeffektor anschließend mit der vorgegebenen Geschwindigkeit weiter entlang der Bahnkurve bewegt wird. Mit anderen Worten tastet sich der Endeffektor bis zum Kollisionspunkt langsam vor und nimmt erst dann wieder seine volle Geschwindigkeit auf, falls keine erneute Kollision am ursprünglichen Kollisionspunkt erfasst worden ist. Dadurch kann ein besonders sicherer Betrieb bzw. eine besonders sichere Wiederaufnahme des Betriebs des Roboters nach einer Kollision sichergestellt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in Verfahrensschritt b) nachdem der Endeffektor unter Verlassen der Bahnkurve dem Hindernis ausgewichen ist, eine kürzestmögliche Rückführbahnkurve zurück auf die Bahnkurve ermittelt und der Endeffektor entlang dieser Rückführbahnkurve zurück auf die Bahnkurve bewegt wird. Dadurch kann der Endeffektor nach dem Ausweichen von dem Hindernis wieder besonders zügig auf die verlassene Bahnkurve zurückgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Endeffektor bis zum Erreichen der Bahnkurve mit einer im Vergleich zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit reduzierten Geschwindigkeit entlang der Rückführbahnkurve bewegt wird und nach Erreichen der Bahnkurve mit der vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt wird. Dadurch kann der Endeffektor besonders sicher wieder auf die ursprüngliche Bahnkurve zurückbewegt werden, da der Endeffektor erst vorsichtig in Richtung der verlassenen Bahnkurve bewegt wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Verfahrensschritt b) eine beim Ausweichen vom Endeffektor zurückgelegte Ausweichbahnkurve ermittelt und der Endeffektor entlang dieser Ausweichbahnkurve zurück bis zum Kollisionspunkt bewegt wird. Der Roboter kann dazu seine letzten Bewegungen speichern und nach dem Ausweichen von dem Hindernis den Ausweichweg zurück auf seine ursprüngliche Bahnkurve fahren. Dadurch wird ebenfalls ermöglicht, dass der Endeffektor des Roboters auf besonders zügige Weise wieder auf die verlassene Bahnkurve bewegt werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass Verfahrensschritt a) durchgeführt wird, falls der Roboter in einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist. Besonders in Bereichen, in welchen ein Werker und der Roboter Kontakt haben dürfen bzw. sollen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Endeffektor nach der Erfassung der Kollision ausgehend vom Kollisionspunkt entlang der zuvor zurückgelegten Bahnkurve eine vorgegebene Strecke zurückbewegt und nach einer vorgegebenen Dauer wiederholt entlang der Bahnkurve vorwärts bewegt wird.
  • Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass Verfahrensschritt b) durchgeführt wird, falls der Roboter in einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist, und der Endeffektor mittels Federzügen gewichtsentlastet ist. Beispielsweise kann der Roboter ein Werkzeug eines Werkers halten, das über Federzüge gewichtsentlastet sind. Hierbei kann sich der Roboter bei einer Kollision weichmachen und von den Federzügen wegziehen lassen. Die Federzüge entlasten somit das Gewicht des Werkzeugs und ziehen dieses leicht nach oben. Sobald der Roboter weich geschaltet worden ist, ziehen die Federzüge den gesamten Roboter bzw. den Roboterarm somit aus dem Kollisionsbereich. Anschließend kann der Roboter wieder auf seine ursprüngliche Bahnkurve automatisch zurückpositioniert werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass Verfahrensschritt b) durchgeführt wird, falls der Roboter außerhalb einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist. Außerhalb einer sogenannten Mensch-Roboter-Kooperations-Zone sollte in der Regel kein Kontakt zwischen einem Werker und einem Roboter auftreten. Hier macht es besonders viel Sinn, den Verfahrensschritt b) vorzusehen, da durch das Weichschalten unter Umständen eine etwas schnellere Regelung des Roboters ermöglicht wird, wobei aufgrund des Weichschaltens auch kleinere Kräfte bei einer eventuellen Kollision verursacht werden. Kleinere Kollisionskräfte bedeuten, dass der Roboter in diesem Bereich dann auch mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden kann.
  • Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass falls der Roboter in einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist, eine von einer in dieser Zone angeordneten Person wegweisende Richtung vorgegeben wird, in welche der Endeffektor bei einer erfassten Kollision bewegt wird. Mit anderen Worten kann ein sicheres Zurückziehen des Roboters in einen menschenfreien Raum vorgesehen sein. Bei einer Kollision wird also dem Roboter eine Richtung vorgegeben, in die er ausweichen soll, wobei diese Richtung idealerweise von einem Werker weggerichtet ist. Anschließend kann der Roboter wiederum über eine Grundstellungsfahrt und einen Wiederanlauf auf die ursprüngliche Bahnkurve zurückkehren.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine Perspektivansicht auf einen Roboter, welcher in Form einer Mensch-Roboter-Kooperation mit einem teilweise dargestellten Werker kooperiert;
  • 2 eine perspektivische Detailansicht des Roboters und eines Fingers des Werkers, wobei gerade eine Kollision eines Endeffektors des Roboters mit einem Finger des Werkers dargestellt ist;
  • 3 dieselbe perspektivische Detailansicht wie in 2 gezeigt, wobei eine Ausweichbewegung des Endeffektors schematisch dargestellt ist; und in
  • 4 eine Perspektivansicht auf den Roboter, wobei am Roboter ein Werkzeug angeordnet ist, welches mittels Federzügen gewichtsentlastet ist.
  • In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ein Roboter, bei welchem es sich um einen sogenannten Leichtbauroboter handelt, ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. In der vorliegenden Darstellung erfolgt eine sogenannte Mensch-Roboter-Kooperation zwischen dem Roboter 10 und einem nur teilweise dargestellten Werker 12. Der Werker 12 und der Roboter 10 führen gemeinsam eine Aufgabe an einer Vorrichtung 14 durch, wobei der Werker 12 einen Finger 16 an der Vorrichtung 14 positioniert hat.
  • In 2 ist der Roboter 10 in einer perspektivischen Detailansicht gezeigt. Mit den beiden Pfeilen ist eine Bahnkurve 18 gekennzeichnet, welche vorgegeben bzw. einprogrammiert ist. Der Roboter 10 wird entlang der Bahnkurve 18 bewegt, wobei es zwischen einem Endeffektor 20 des Roboters 10 und dem Finger 16 des Werkers 12 zu einer Berührung bzw. leichten Kollision kommt. Der Endeffektor 20 wird solange entlang der vorgegebenen Bahnkurve 18 bis zu einem auf der Bahnkurve 18 liegenden Kollisionspunkt 22 bewegt, an welchem die Kollision des Endeffektors 20 mit dem Finger 16 erfasst worden ist.
  • In 3 ist der Roboter 10 in der gleichen perspektivischen Detailansicht wie in 2 gezeigt. Der Endeffektor 20 wird nach Erfassung der Kollision mit dem Finger 16 ausgehend von dem Kollisionspunkt 22 entlang der zuvor zurückgelegten Bahnkurve 18 eine vorgegebene Strecke 24 zurückbewegt und nach einer vorgegebenen Dauer wiederholt entlang der Bahnkurve 18 vorwärts, in der vorliegenden Darstellung also nach unten in Richtung der Vorrichtung 14, bewegt.
  • Mit anderen Worten erfolgt also eine automatische Rückzugsstrategie, so dass der Roboter 10 bei der erkannten Kollision mit dem Finger 16 zum Stehen gebracht wird. Sobald der Roboter 10 auf seiner programmierten Bahnkurve 18 die Kollision mit dem Finger 16 detektiert hat, bremst er bahntreu ab und fährt sofort genau auf seiner zuvor abgefahrenen Bahn 18 die vorgegebene Strecke 24 rückwärts, um eine mögliche Verklemmung mit dem Kollisionsobjekt, also mit dem Finger 16, wieder aufzulösen. Nach einer vorgegebenen Zeit wird der Vorgang auf der gleichen Bahnkurve 18 wiederholt. Beim wiederholten Anfahren des Kollisionspunkts 22 auf der vorgegebenen Bahnkurve 18 kann der Roboter 10 zunächst mit einer reduzierten Geschwindigkeit auf den Kollisionspunkt 22 zu bewegt werden und durch den Kollisionspunkt 22 hindurch fahren. Wenn keine erneute Kollision an dem Kollisionspunkt 22 detektiert wird, kann der Endeffektor 20 beim Weiterfahren wieder mit erhöhter bzw. maximal möglicher Geschwindigkeit fortbewegt werden. Diese Schleife kann solange wiederholt werden, bis die gesamte Bahnkurve 18 frei ist.
  • Alternativ ist es bei einer erfassten Kollision mit dem Finger 16 oder auch einem andersartigen Hindernis möglich, dass zumindest eine Antriebsachse des Roboters 10 nach der Erfassung der Kollision weich geschaltet wird, wodurch der Endeffektor 20 unter Verlassen der Bahnkurve 18 von dem Finger 16 wegbewegt und der Endeffektor 20 anschließend nach einer vorgegebenen Dauer wieder auf die Bahnkurve 18 zurückbewegt wird. Durch das Weichschalten des Roboters 10 baut der Roboter 10 eine entsprechende Kollisionskraft mit dem Finger 16 oder auch einem anderweitigen Hindernis ab, da der Endeffektor 20 bzw. der Roboter 10 in eine bestimmte Richtung von der Bahnkurve 18 ausweicht, abhängig von der Richtung, in die die Verklemmung wirkt.
  • Um ein automatisches Weiterbewegen des Endeffektors 20 bzw. ein Weiterarbeiten des Roboters 10 zu ermöglichen, wird der Roboter 10 also nach einer kurzen Wartezeit langsam auf seine ursprüngliche Bahnkurve 18 zurück verfahren. Entweder wird hierfür der kürzestmögliche Weg zur verlassenen Bahnkurve 18 berechnet und der Endeffektor 20 mit reduzierter Geschwindigkeit auf die Bahnkurve 18 rückpositioniert. Alternativ kann auch eine beim Ausweichen vom Endeffektor 20 zurückgelegte Ausweichbahnkurve ermittelt und der Endeffektor 20 entlang dieser Ausweichbahnkurve zurück bis zum Kollisionspunkt 22 bewegt werden. Hierzu werden die letzten Bewegungen des Roboters 10 gespeichert und nach dem Ausweichen wird der Roboter 10, genauer gesagt der Endeffektor 20, wieder zurück auf seine ursprüngliche Bahnkurve 18 verfahren.
  • Der Roboter 10 ist in 4 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt. Im vorliegend dargestellten Fall ist der Endeffektor 20 in Form eines Werkzeugs, beispielsweise in Form eines Schraubers, ausgebildet, welches von einem hier nicht dargestellten Werker während der Mensch-Roboter-Kooperation geführt wird. Der Endeffektor 20 ist vorliegend über Federzüge 26 gewichtsentlastet. In einer derartigen Konstellation kann der Roboter 10 wiederum bei einer erfassten Kollision weich geschaltet werden, wodurch der Roboter 10, und insbesondere der Endeffektor 20, von den Federzügen 26 aus dem Kollisionsbereich weggezogen wird. Denn die Federzüge 26 entlasten das Gewicht des Endeffektors 20 und ziehen den Endeffektor 20 leicht nach oben. Sobald der Roboter 10 also bei einer erfassten Kollision mit einem Hindernis, beispielsweise mit einem Werker, weich geschaltet wird, ziehen die Federzüge 26 den Endeffektor 20 und somit den Roboter 10 aus dem Kollisionsbereich. Anschließend kann der Roboter 10 wie bereits vorstehend beschrieben auf seine ursprünglich vorgegebene Bahnkurve 18 automatisch zurückpositioniert werden und einen erneuten Versucht für die betreffende Produktionsaufgabe starten.
  • Bei einer erkannten Kollision kann es auch vorgesehen sein, dass ein sicheres Zurückziehen des Roboters 10 in einen menschenfreien Raum erfolgt. Das heißt, dass bei einer Kollision der Roboter 10, also vor allem sein Endeffektor 20, in eine vorgegebene Richtung wegbewegt wird. Diese vorgegebene Richtung ist idealerweise von einem Werker weggerichtet, mit welchem der Roboter 10 kooperiert. Anschließend kann der Roboter 10, genauer sein Endeffektor 20, wieder beispielsweise über eine Grundstellungsfahrt und einen Wiederanlauf in einen sicheren Zustand, also auf seine vorgegebene Bahnkurve 18 zurückkehren.
  • Beim Wiederanlauf, also beim Zurückpositionieren auf die verlassene Bahnkurve 18, wird vorzugsweise ein akustischer Warnton, wie beispielsweise bei einem rückwärts fahrenden LKW vor dem erneuen Anfahren an die Kollisionsstelle ausgegeben. Ein Werker wird dadurch aufgefordert, die Kollisionsstelle auch zu räumen.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass der Roboter 10 mit einem Rütteln oder Vibrieren seines Endeffektors 20 gestartet wird, um einem Werker einen Hinweis auf den Wiederanlauf des Roboters 10 zu geben. Idealerweise lässt man den Roboter 10 hierfür um einen Raumpunkt mit einer Sinusschwingung mit einer Frequenz kleiner 15 Hz einige Sekunden schwingen.
  • Zusätzlich kann der Kollisionspunkt 22 und die bei der Kollision aufgetretene Kraft in einer sogenannten Log-Datei protokolliert werden. Ferner kann auch eine Visualisierung erfolgen, in welcher die geplante Wiederaufnahme entlang der Bahnkurve 18 einem Werker angezeigt wird. Zusätzlich ist es auch möglich, dass der Roboter 10 nach der Kollision solange mit einer Wiederaufnahme seiner Bewegungen abwartet, bis er einen Kraftimpuls, zum Beispiel einen kleinen Stoß oder einen Schubser, von einem Werker bekommt, und dadurch erfasst, dass er jetzt wieder weiterarbeiten kann.
  • 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 6298283 B1 [0003]
    • DE 102010048369 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Roboters (10), bei welchem eine Bahnkurve (18) vorgegeben und ein Endeffektor (20) des Roboters (10) bis zu einem auf der Bahnkurve (18) liegenden Kollisionspunkt (22) bewegt wird, an welchem eine Kollision des Endeffektors (20) mit einem Hindernis (16) erfasst und der Endeffektor (20) anschließend von dem Hindernis (16) wegbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Endeffektor (20) nach der Erfassung der Kollision ausgehend vom Kollisionspunkt (22) entlang der zuvor zurückgelegten Bahnkurve (18) eine vorgegebene Strecke (24) zurück bewegt und nach einer vorgegebenen Dauer wiederholt entlang der Bahnkurve (18) vorwärts bewegt wird; oder b) zumindest eine Antriebsachse des Roboters (10) nach der Erfassung der Kollision weich geschaltet wird, wodurch der Endeffektor (20) unter Verlassen der Bahnkurve (18) von dem Hindernis (16) wegbewegt und der Endeffektor (20) anschließend nach einer vorgegebenen Dauer wieder auf die Bahnkurve (18) zurückbewegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt a) der Endeffektor (20) mit einer im Vergleich zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit reduzierten Geschwindigkeit entlang der Bahnkurve (18) bis zum Kollisionspunkt (22) zurück bewegt und falls keine erneute Kollision am Kollisionspunkt (22) erfasst wird, der Endeffektor (20) anschließend mit der vorgegebenen Geschwindigkeit weiter entlang der Bahnkurve (18) bewegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt b) nachdem der Endeffektor (20) unter Verlassen der Bahnkurve (18) dem Hindernis (16) ausgewichen ist, eine kürzest mögliche Rückführbahnkurve zurück auf die Bahnkurve (18) ermittelt und der Endeffektor (20) entlang dieser Rückführbahnkurve zurück auf die Bahnkurve (18) bewegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (20) bis zum Erreichen der Bahnkurve (18) mit einer im Vergleich zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit reduzierten Geschwindigkeit entlang der Rückführbahnkurve bewegt wird und nach Erreichen der Bahnkurve (18) mit der vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt b) eine beim Ausweichen vom Endeffektor (20) zurückgelegte Ausweichbahnkurve ermittelt und der Endeffektor (20) entlang dieser Ausweichbahnkurve zurück bis zum Kollisionspunkt (22) bewegt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt a) durchgeführt wird, falls der Roboter (10) in einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt b) durchgeführt wird, falls der Roboter (10) in einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist, und der Endeffektor (20) mittels Federzügen (26) gewichtsentlastet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt b) durchgeführt wird, falls der Roboter (10) außerhalb einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls der Roboter (10) in einer Zone angeordnet ist, in welcher eine Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen ist, eine von einer in dieser Zone angeordneten Person wegweisende Richtung vorgegeben wird, in welche der Endeffektor (20) bei einer erfassten Kollision bewegt wird.
DE102014017899.4A 2014-12-04 2014-12-04 Verfahren zum Betreiben eines Roboters Withdrawn DE102014017899A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014017899.4A DE102014017899A1 (de) 2014-12-04 2014-12-04 Verfahren zum Betreiben eines Roboters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014017899.4A DE102014017899A1 (de) 2014-12-04 2014-12-04 Verfahren zum Betreiben eines Roboters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014017899A1 true DE102014017899A1 (de) 2016-06-09

Family

ID=55974491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014017899.4A Withdrawn DE102014017899A1 (de) 2014-12-04 2014-12-04 Verfahren zum Betreiben eines Roboters

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014017899A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6298283B1 (en) 1999-03-26 2001-10-02 Fanuc Ltd. Industrial robot
DE102010048369A1 (de) 2010-10-13 2012-04-19 DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Sicherheitsüberwachung eines Manipulators

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6298283B1 (en) 1999-03-26 2001-10-02 Fanuc Ltd. Industrial robot
DE102010048369A1 (de) 2010-10-13 2012-04-19 DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Sicherheitsüberwachung eines Manipulators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3117968B1 (de) Steuern eines nachgiebig geregelten roboters
EP3017918B1 (de) Flexibles taktzeitoptimiertes teilen eines arbeitsraums für roboter
DE102010063208A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung, Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung und Handhabungsvorrichtung
DE102013019771A1 (de) Verfahren zur Positionierung eines Kraftfahrzeuges bei einem automatisierten Einparkvorgang sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem
WO2020079044A1 (de) Antriebsanordnung für eine klappe eines kraftfahrzeugs
EP2008753B1 (de) Werkzeugmaschine und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes
DE102011005513A1 (de) Roboter und Verfahren zum Betreiben eines Roboters
DE102010044644A1 (de) Verfahren zur Kollisionserkennung für eine Antriebseinheit
EP2656980B1 (de) Verfahren und Mittel zum Vorgeben und/oder Steuern eines Manipulatorprozesses
DE102014226789A1 (de) Verfahren und Manipulatoranordnung zum bedingten Anhalten zumindest eines Manipulators auf einer Bahn
DE102011005985B4 (de) Roboter, Steuervorrictung für einen Roboter und Verfahren zum Betreiben eines Roboters
EP1746335B1 (de) Verfahren zur Sicherung einer Biegepresse und optoelektronischer Sensor zur Durchführung eines solchen Verfahrens
DE102017005581A1 (de) Steuern eines Roboters
DE102019208300A1 (de) Verfahren zum einzügigen Parken eines Fahrzeugs, Parkassistenzsystem, sowie Fahrzeug
DE102008061172A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Manipulatorsystems
DE102018114602A1 (de) Fahrzeuge, systeme und verfahren zum schalten von schaltgetrieben in den leerlauf während des autonomen bremsens
DE102014017899A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Roboters
DE102018215960B4 (de) Robotersystem
DE102013020596A1 (de) Arbeitsstation und Verfahren zum Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts, insbesondere zum Herstellen eines Kraftwagens
EP3468753B1 (de) Verfahren zum sicheren stillsetzen eines manipulators
EP1661781B1 (de) Verfahren zum Erkennen der Drehrichtung der Sekundärseite einer Anfahrkupplung
DE102015222168B4 (de) Verfahren und computerprogramm zur korrektur von fehlern eines manipulatorsystems
EP3268172B1 (de) Verfahren zur steuerung eines manipulators zur ausführung eines arbeitsprozesses
DE102021102128A1 (de) Greifer, Handhabungsroboter und Verfahren zur Handhabung einer Vielzahl von Bauteilen
DE102013227148A1 (de) Schweißroboter und Verfahren zum Betreiben einer Laserschweißvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KUKA SYSTEMS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE; KUKA SYSTEMS GMBH, 86165 AUGSBURG, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee