-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Robotersystem mit Vermeidung eines unbeabsichtigten Abwurfs (Fallenlassens) eines geförderten Gegenstandes mit einem Roboter, der eine Roboterhand aufweist, welche einen geförderten Gegenstand ergreift, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bewegung des Roboters.
-
2. Zum Stand der Technik
-
Üblicherweise ist es erforderlich bei der sogenannten Einweisung eines Förderroboters zur Vermeidung eines Abwurfs des geförderten Gegenstandes, sicherzustellen, dass die den Gegenstand greifende Roboterhand nur gelöst wird, wenn sie den Bestimmungstisch oder die Ablage etc. erreicht hat. Die
JP-A-H9-124267 schlägt eine Verhinderung eines Abwurfs eines Werkstückes in einem Förderer vor, der eine Klammer zum Aufhängen des Werkstückes bei der Förderung benutzt. Insbesondere weist der Förderer gemäß der JP-A-H9-124267 eine Bestätigungseinrichtung auf, welche bestätigt, dass ein Werkstück am Bestimmungsort auf einer Ablage abgesetzt ist unter Verwendung eines Sensors, wobei Einschränkungen bezüglich der Bewegung der Klammer nur aufgehoben werden, wenn bestätigt ist, dass das Werkstück abgesetzt ist. Wenn aber die Technik gemäß der JP-A-H9-124267 eingesetzt wird, muss die Roboterhand mit speziellen Sensoren ausgerüstet werden sowie mit mechanischen Komponenten für die Bestätigungseinrichtung und deshalb wird der Aufbau der Roboterhand aufwändig und die Herstellungskosten steigen. Weiterhin ist es beim Stand der Technik nach der
JP-A-H9-124367 erforderlich, Sensoren und mechanische Komponenten einzusetzen, die den Dimensionen und Formen der einzelnen Werkstücke angepasst sind und deshalb ist es schwierig, eine Roboterhand bereitzustellen, die eine Vielfalt von Werkstücken halten kann.
-
Angestrebt wird ein Robotersystem, welches ein unbeabsichtigtes Fallenlassen geförderter Gegenstände aufgrund einer fehlerhaften Einweisung der Roboterhand verhindert, ohne dass hierfür besondere Sensoren und mechanische Komponenten an der Roboterhand erforderlich wären.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einer ersten Merkmalskombination der Erfindung ist ein Robotersystem bereitgestellt, folgendes aufweisend: einen Roboter mit einem Roboterarm, der ein Gelenk aufweist, wobei eine Roboterhand an dem Gelenk angebracht ist, und eine Steuereinrichtung, welche die Bewegung des Roboters steuert, wobei innerhalb des von der Roboterhand erreichbaren Maximalbereichs ein zulässiger Bereich vorgegeben ist, in dem eine Einweisungsoperation für die Roboterhand erlaubt ist, und wobei die Steuereinrichtung eine Feststellungseinrichtung aufweist, welche ermittelt, ob die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich ist, und zwar auf Basis von Roboterhand-Positionsinformationen, welche eine Position und Stellung der Roboterhand wiedergeben, und eine Einweisungseinschränkungseinrichtung, welche einen Einweisungsbetrieb für die Roboterhand erlaubt wenn festgestellt ist, dass sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet, während ein Einweisungsbetrieb für die Roboterhand verhindert ist wenn festgestellt wird, dass sich die Roboterhand als Ganzes nicht in dem zulässigen Bereich befindet.
-
Gemäß einer zweiten Merkmalskombination der Erfindung wird ein Robotersystem mit den Merkmalen der ersten Merkmalskombination bereitgestellt, bei dem der zulässige Bereich die Form eines konvexen Polyeders, einer Kugel, oder eines Sphäroids hat.
-
Gemäß einer dritten Merkmalskombination, die wahlweise die Merkmale der ersten und/oder der zweiten Merkmalskombination beinhaltet, ist weiterhin ein Sensor vorgesehen, welcher die Position und Stellung des Gelenkabschnittes des Roboters detektiert, wobei die Steuereinrichtung weiterhin aufweist eine Positionsberechnungseinheit, welche die Roboterhand-Positionsinformationen auf Basis der mit dem Sensor detektierten Information berechnet.
-
Gemäß einer vierten Merkmalskombination der Erfindung, die wahlweise mit den ersten und/oder zweiten Merkmalskombinationen kombinierbar ist, hat das Robotersystem weiterhin einen Sichtsensor, der ein Bild der Roboterhand gewinnt und auf dessen Basis die Roboterhand-Positionsinformationen erzeugt.
-
Gemäß einer fünften Merkmalskombination der Erfindung, die wahlweise mit einer oder mehreren der ersten bis vierten Merkmalskombinationen kombinierbar ist, ist weiterhin eine Modellpositioniereinrichtung vorgesehen, welche virtuell ein Handmodell positioniert, das durch Modellierung der Roboterhand gewonnen wird, um deren Form zu vereinfachen, in einer Position entsprechend Roboterhand-Positionsinformationen, wobei die Feststellungseinrichtung feststellt, dass sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet wenn das Handmodell als Ganzes sich in dem zulässigen Bereich befindet, während sie dann, wenn das Handmodell als Ganzes sich nicht in dem zulässigen Bereich befindet, feststellt, dass sich die Roboterhand als Ganzes nicht in dem zulässigen Bereich befindet.
-
Gemäß einer sechsten Merkmalskombination der Erfindung wird ein Robotersystem entsprechend der fünften Merkmalskombination bereitgestellt, wobei das Handmodell eine Kastenform hat, welche die Roboterhand umfängt.
-
Entsprechend einer siebten Merkmalskombination der Erfindung, die mit einer oder mehreren der ersten bis sechsten Merkmalskombination wahlweise kombinierbar ist, stellt die Feststellungseinrichtung sukzessive fest, ob sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet während die Roboterhand bewegt wird.
-
Gemäß einer achten Merkmalskombination der Erfindung, die wahlweise mit einer oder mehreren der ersten bis siebten Merkmalskombinationen kombinierbar ist, wird die Roboterhand mit einem Servoantrieb bewegt.
-
Diese sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher anhand der nachfolgenden Beschreibung von erläuternden Ausführungsbeispielen mit Blick auf die beigefügten Figuren.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus eines beispielhaften Robotersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
2 ist eine perspektivische Ansicht des Roboters gemäß 1.
-
3 ist eine perspektivische Darstellung eines ersten Beispiels für einen vorgegebenen zulässigen Bereich.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Beispiels für einen vorgegebenen zulässigen Bereich.
-
5 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Beispiels für einen vorgegebenen zulässigen Bereich.
-
6 ist eine perspektivische Darstellung eines Handmodells, welches virtuell mit einer Modellpositioniereinrichtung gemäß 1 positioniert wird.
-
7 ist eine perspektivische Darstellung eines Zustandes, in dem der Roboter gemäß 1 ein zu förderndes Objekt (Gegenstand) zu einem Tisch fördert.
-
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Zustandes, in dem der Roboter gemäß 1 die Förderung eines Gegenstandes zu dem Tisch beendet hat.
-
9 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens, gemäß dem eine Steuervorrichtung nach 1 eine Einweisungsoperation bezüglich einer Roboterhand einschränkt.
-
10 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus eines gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abgewandelten Robotersystems.
-
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Roboterhand mit Servoantrieb, welche in einem erfindungsgemäßen Robotersystem eingesetzt werden kann.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN IM EINZELNEN
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. In den Figuren sind ähnliche Komponenten und Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die nachfolgende Beschreibung begrenzt nicht den technischen Bereich der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindungen oder die Bedeutung der Begriffe.
-
Mit Blick auf die 1 bis 10 wird ein Robotersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Das Robotersystem dieses Ausführungsbeispieles ist ein Fördersystem, welches unterschiedliche Gegenstände fördert, beispielsweise nicht bearbeitete Werkstücke oder bearbeitete Werkstücke, zum Beispiel in einer automatisierten Produktionslinie mittels Bewegung eines Roboters. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus des typischen Robotersystem A gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Gemäß 1 hat das Robotersystem A einen Roboter R mit einem Roboterarm RA und einer Roboterhand RH, eine Steuereinrichtung C, welche die Bewegung des Roboters R steuert, und eine Einweisungseinrichtung I, welche Einweisungsinstruktionen für jeden Teil des Roboters R von einer Bedienungsperson erhält. Die Einweisungseinrichtung I bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Hängebedienungstafel oder eine Tastatur sein oder eine andere Eingabeeinrichtung. Die hier in Bezug genommene „Einweisungsoperation” oder kurz „Einweisung” betrifft die Veranlassung des Roboters R, eine gewünschte Bewegung auszuführen, sodass der Roboter R diese Bewegung „lernt”.
-
2 ist eine perspektivische Darstellung der Ansicht des Roboters R des Robotersystem A bei diesem Ausführungsbeispiel. Gemäß 2 ist der Roboter R dieses Beispiels ein Roboter vom Vertikaltyp mit mehreren Gelenken und insbesondere einem Roboterarm RA mit einem Gelenkabschnitt W, wobei eine Roboterhand RH am Gelenkabschnitt W angebracht ist. 2 veranschaulicht einen vertikalen, mehrfachgelenkigen Roboter mit sechs Achsen, jedoch kann die Anzahl der Achsen auch anders sein. Wie 2 zeigt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Roboterhand RH mit einem Paar von Greifern G versehen, welche ein zu förderndes Objekt (Gegenstand) O ergreifen. Der Roboter R dieses Beispiels kann so betrieben werden, dass er einen zu fördernden Gegenstand A fördert, welcher durch die Roboterhand RH in einer ersten Stellung ergriffen wird, um in eine zweite Stellung in einem vorgegebenen Arbeitsbereich entsprechend den Einweisungsoperationen, welche in die Einweisungseinrichtung I eingegeben worden sind, zu fördern. Die erste Stellung des Roboters R in dem Arbeitsbereich ist beispielsweise die Aufnahmestelle für den zu fördernden Gegenstand O. Die zweite Position ist beispielsweise ein Tisch T in einer Arbeitsstation.
-
Entsprechend 1 ist der Roboterarm RA des Roboter R dieses Beispiels mit einer Anzahl von Antriebsmotoren 21 entsprechend der Anzahl der Achsen versehen. Jeder dieser Antriebsmotoren 21 ist mit einem Sensor 22 ausgerüstet. Die Sensoren 22 dieses Beispiels sind im Allgemeinen Drehcodierer, welche eingerichtet sind, die Position und Stellung unterschiedlicher Komponenten des Roboterarms RA zu detektieren, insbesondere bezüglich des Gelenkes W. Die Ausgangsdaten der Sensoren 22 werden an eine Positionsberechnungseinheit 12 der Steuereinrichtung C übertragen. Weiterhin ist die Roboterhand RH dieses Beispiels mit einer Antriebseinrichtung 30 versehen, welche das Paar von Greifern G antreibt, sodass diese in einer Richtung aufeinander zu bzw. in einer Richtung voneinander weg bewegt werden. Die Antriebseinrichtung 30 bei diesem Beispiel verwendete Druck oder Luftdruck oder einen anderen Fluiddruck, um das Paar von Greifern G, G anzutreiben.
-
Die Bewegungen der unterschiedlichen Komponenten des Roboters R mit dem oben beschriebenen Aufbau werden durch die Steuereinrichtung C entsprechend der Einweisung in die Einweisungseinrichtung I gesteuert. Allerdings ist die Einweisungsoperation für die Roboterhand RH des Roboters R nur gestattet wenn die Roboterhand RH als Ganze in einem vorgegebenen Bereich sich befindet, während in anderen Bereichen die Einweisung verhindert ist. Ein solcher vorgegebener Bereich wird hier als „zulässiger Bereich PA” bezeichnet. Der zulässige Bereich PA für die Roboterhand RH bei diesem Ausführungsbeispiel ist durch die Bedienungsperson innerhalb eines Maximalbereiches gesetzt, welcher mit der Roboterhand RH erreichbar ist. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines ersten Beispiels für einen vorgegebenen erlaubten Bereich PA. Bei diesem Beispiel ist der zulässige (erlaubte) Bereich PA so eingestellt, dass er die Form eines konvexen Polyeders hat, insbesondere die Form einer Box, welche oberhalb einer Destination des zu fördernden Gegenstandes O angeordnet ist, in diesem Falle also dem Tisch T. In diesem Falle kann die Bedienungsperson beispielsweise einen zulässigen Bereich PA in Form des konvexen Polyeders einstellen durch Angabe der Koordinaten der Eckpunkte des konvexen Polyeders in einem vorgegebenen Bezugskoordinatensystems.
-
4 ist eine perspektivische Darstellung eines zweiten Beispiels eines vorgegebenen zulässigen Bereiches PA. Bei diesem Beispiel ist der zulässige Bereich PA so eingestellt, dass er die Form einer Kugel hat mit einem Mittelpunkt oberhalb des Tisches T. Die Bedienungsperson kann beispielsweise den sphärischen erlaubten Bereich PA bestimmen durch Eingabe von Koordinaten des Mittelpunktes entsprechend einem Bezugskoordinatensystem und der Länge des Radius. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines dritten Beispiels eines vorgegebenen zulässigen Bereiches PA. Bei diesem Beispiel ist der zulässige Bereich PA in der Form eines Sphäroids eingestellt mit zwei Brennpunkten oberhalb des Tisches T. In diesem Falle kann die Bedienungsperson beispielsweise den sphäroidförmigen zulässigen Bereich PA eingeben durch Bestimmung der beiden Brennpunkte entsprechend einem Bezugskoordinatensystem und den Längen der langen Achse und der kurzen Achse. Auf diese Weise kann die Bedienungsperson die zulässigen Bereiche PA mit unterschiedlichen Abmessungen und Formen einstellen. Daten bezüglich vorgegebener zulässiger Bereiche PA können in dem Speicherbereich 10 der Steuereinrichtung C abgespeichert werden.
-
Gemäß 10 ist die Steuereinrichtung C bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Speichereinrichtung 10 versehen, einer Bewegungssteuerungseinheit 11, einer Positionsberechnungseinheit 12, einer Modellpositioniereinrichtung 13, einer Feststellungseinrichtung 14 und einer Einweisungseinschränkungseinrichtung 15. Diese Komponenten der Steuereinrichtung C werden nachfolgend näher beschrieben: Die Speichereinheit 10 dieses Beispiels ist zum Beispiel ein ROM (Festspeicher) oder RAM (Direktzugriffsspeicher) oder dergleichen. Die Speichereinheit 10 dieses Beispiels kann Daten bezüglich des oben erläuterten zulässigen Bereichs und weiter unten näher erläuterten Daten bezüglich des Handmodells speichern. Die Bewegungssteuereinheit 11 dieses Ausführungsbeispieles erzeugt Bewegungsbefehle für diese Komponenten des Roboters R auf Basis der durch die Einweisungseinrichtung I empfangenen Einweisungen. Die so erzeugten Bewegungsbefehle werden an die Antriebsmotoren 21 des Roboterarmes RA übertragen und an den Antrieb 30 der Roboterhand RH.
-
Die Positionsberechnungseinheit 12 dieses Ausführungsbeispieles berechnet Daten bezüglich der Position der Roboterhand, welche die Position und Stellung der Roboterhand RH wiedergeben auf Basis der von den Sensoren 22 des Roboterarmes RA gelieferten Ausgangsdaten. Insbesondere ist die Positionsberechnungseinheit 12 dieses Beispieles ausgelegt, sukzessive Roboterhandpositionsdaten auf Basis der Ausgangssignale der Antriebseinheiten 22 zu berechnen, jeweils nach Zeitintervallen gemäß einer vorgegebenen Zykluszeitspanne. Die Roboterhandpositionsdaten, wie sie von der Positionsberechnungseinheit 12 berechnet werden, werden an die Modellpositioniereinrichtung 13 übertragen. Die Modellpositioniereinrichtung 13 dieses Ausführungsbeispieles platziert virtuell ein 3D-Modell der Roboterhand RH, welches im Voraus erzeugt wurde, an einer Position entsprechend der Roboterhandpositionsdaten. Solch ein 3D-Modell wird nachfolgend als „Handmodell HM” bezeichnet.
-
6 zeigt perspektivisch ein Beispiel eines Handmodells HM. Das Handmodell HM dieses Ausführungsbeispieles wird gewonnen durch Modellierung der Roboterhand HR, um deren Form zu vereinfachen und wird entsprechend einer Position gemäß den Roboterhandpositionsdaten angeordnet, d. h. an einer Stelle der tatsächlichen Roboterhand RH innerhalb des Maximalbereichs MA. Das so virtuell platzierte Handmodell HM wird für eine Ermittlung eingesetzt, ob die Roboterhand RH als Ganze im zulässigen Bereich PA liegt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 6 hat das Handmodell HM die Form einer Box, welche die Roboterhand RH umgibt, jedoch kann die Form des Handmodells HM im Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles auch anders sein. Die Bedienungsperson kann frei ein Handmodell HM auswählen, vorzugsweise entsprechend der Form der eingesetzten Roboterhand RH. Informationen bezüglich des Handmodells HM, welches von der Bedienungsperson eingestellt wird, können als Handmodelldaten in der Speichereinheit 10 abgelegt werden.
-
Die Feststellungseinrichtung 14 gemäß 1 stellt bei diesem Ausführungsbeispiel fest, ob die Roboterhand RH als Ganze in dem zulässigen Bereich PA liegt, und zwar auf Basis der zuvor erwähnten Roboterhandpositionsdaten. Im Einzelnen ermittelt die Feststellungseinrichtung 14 dieses Ausführungsbeispieles, ob sich das virtuell durch die Modellpositionseinrichtung 13 positionierte Handmodell HM als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA befindet. Dabei kann die Feststellungseinrichtung 14 beispielsweise die Koordinaten der verschiedenen Punkte des zulässigen Bereiches PA und die Koordinaten der verschiedenen Punkte des Handmodells HM, beide im Bezugskoordinatensystem, vergleichen, um zu ermitteln, ob sich das Handmodell HM als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA befindet. Die Koordinaten der Punkte des zulässigen Bereiches PA können beispielsweise von den genannten Daten des zulässigen Bereiches gewonnen werden. Die Koordinaten dieser Punkte des Handmodells HM können beispielsweise auf Basis der Roboterhandpositionsdaten berechnet werden. Die Ergebnisse der Feststellung der Feststellungseinrichtung 14 werden an die Anweisungseinschränkungseinrichtung 15 übertragen.
-
7 zeigt perspektivisch einen Zustand, in dem der Roboter R gemäß 1 einen zu fördernden Gegenstand O zu einem Tisch T fördert, während 8 perspektivisch einen Zustand zeigt, in dem der Roboter R gemäß 1 die Förderung des Gegenstandes zum Tisch T bereits durchgeführt hat. Die Feststellungseinrichtung 14 dieses Ausführungsbeispieles stellt fest, dass sich die Roboterhand RH als Ganzes momentan nicht in dem zulässigen Bereich PA befindet, wenn das Handmodell HM als Ganzes nicht in dem zulässigen Bereich PA gemäß 7 liegt und stellt fest, dass die Roboterhand RH als Ganzes momentan im zulässigen Bereich PA liegt wenn das Handmodell HM als Ganzes im zulässigen Bereich PA liegt, wie in 8 gezeigt ist. Auf diese Weise wird in dem Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles das Handmodell HM in vereinfachter Form der Roboterhand RH (vgl. 6) verwendet für die Ermittlung, ob sich die Roboterhand RH als Ganzes im zulässigen Bereich PA befindet und deshalb wird der Rechenaufwand in der Feststellungseinrichtung 14 vermindert. Angemerkt sei, dass die Feststellungseinrichtung 14 dieses Ausführungsbeispieles eingerichtet ist, sukzessive die obigen Ermittlungen durchzuführen auf Basis der Roboterhandpositionsdaten, welche durch die Positionsberechnungseinheit 12 nach vorgegebenen Zykluszeiten berechnet werden.
-
Die Einweisungseinschränkungseinrichtung 15 dieses Ausführungsbeispieles gemäß 1 schränkt die Einweisungsoperationen bezüglich der Roboterhand RH entsprechend den Ergebnissen der Feststellung der Feststellungseinrichtung 14 ein. Insbesondere erlaubt die Einweisungseinschränkungseinrichtung 15 dieses Ausführungsbeispieles eine Einweisungsoperation bezüglich der Roboterhand RH wenn festgestellt wird, dass sich die Roboterhand RH als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA gemäß 8 befindet, während eine Einweisungsoperation bezüglich der Roboterhand RH verhindert ist wenn festgestellt wird, dass sich die Roboterhand RH als Ganzes nicht in dem zulässigen Bereich PA gemäß 7 befindet. Wird durch die Einweisungseinschränkungseinrichtung 15 die Einweisung der Roboterhand RH verhindert, wird ein vorgegebenes Warnsignal angezeigt, zum Beispiel auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung der Einweisungseinrichtung I.
-
Wird die Einweisung für die Roboterhand RH durch die Einweisungseinschränkungseinrichtung 15 erlaubt, wird davon ausgegangen, dass die Bewegung der Roboterhand RH entsprechend dieser Einweisung zulässig ist. Ist andererseits die Einweisung für die Roboterhand RH nicht erlaubt, wird davon ausgegangen, dass die Bewegung der Roboterhand RH entsprechend der Einweisungsoperation unzulässig ist. Das heißt, dass die Roboterhand RH dieses Ausführungsbeispieles nur dann betätigbar ist, wenn sie sich als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA befindet, während sie andernfalls nicht betätigbar ist. Deshalb ist verhindert, dass eine fehlerhafte Einweisung der Roboterhand RH ein Abfallen des geförderten Gegenstandes von der Roboterhand RH verursacht. Angemerkt sei, dass auch dann, wenn die Einweisungseinschränkungseinrichtung 15 die Einweisung der Roboterhand RH verhindert (vgl. 7), die Bedienungsperson frei den Roboterarm RA betreiben kann mittels einer Einweisung für den Roboterarm RA. Deshalb kann die Bedienungsperson bewirken, dass sich die Roboterhand RH so bewegt, dass sie als Ganzes in den zulässigen Bereich PA kommt.
-
Nunmehr wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm der Arbeitsablauf in der Steuereinrichtung C im Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles näher erläutert. 9 ist ein Flussdiagramm für das Verfahren, in dem die Steuereinrichtung C gemäß 1 die Einweisung für die Roboterhand RA einschränkt. Zunächst wird gemäß 9 in Schritt S901 durch die Positionsberechnungseinheit 12 die Roboterhandpositionsinformation berechnet auf Basis der von der Antriebseinheit 22 am Roboterarm RA ausgegebenen Daten. Damit wird die Roboterhandpositionsinformation auf Basis der ausgegebenen Daten des Antriebs 22 berechnet und deshalb besteht kein Bedarf, einen besonderen Sensor für die Roboterhandpositionsinformation einzusetzen. Sodann platziert in Schritt S902 die Modellpositioniereinrichtung 13 das Handmodell HM, welches zuvor erzeugt worden war, virtuell in einer Position entsprechend der Roboterhandpositionsinformation (vgl. 6). Sodann ermittelt in Schritt S903 die Feststellungseinrichtung 14, ob sich die Roboterhand RH als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA befindet. Dabei stellt die Feststellungseinrichtung 14 fest, dass sich die Roboterhand RA als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA befindet wenn das Handmodell HM gemäß Platzierung in Schritt S902 sich als Ganzes in dem zulässigen Bereich PH befindet, während dann, wenn sich das Handmodell HM als Ganzes nicht im zulässigen Bereich PA befindet, festgestellt wird, dass die Roboterhand RH sich nicht als Ganzes im zulässigen Bereich PA befindet.
-
Sodann wird entsprechend den Ergebnissen dieser Feststellungen in Schritt S903 durch die Einweisungseinschränkungseinrichtung 15 die Einweisung der Roboterhand RH eingeschränkt (Schritt S904 und Schritt S905). Im Einzelnen: Wenn festgestellt wird, dass sich die Roboterhand RH als Ganzes im zulässigen Bereich PA befindet, ist eine Einweisung bezüglich der Roboterhand RH erlaubt (Schritt S904). Deshalb wird die Roboterhand RH in einen Betriebszustand versetzt entsprechend der Einweisung. Wird andererseits festgestellt, dass sich die Roboterhand RH als Ganzes nicht in dem zulässigen Bereich PA befindet, dann ist eine Einweisung bezüglich der Roboterhand RH verhindert (Schritt S905). Deshalb bleibt die Roboterhand RH außer Betrieb unabhängig von der Einweisung und deshalb kann eine falsche Einweisung der Roboterhand RH nicht zu einem Abfallen eines geförderten Gegenstandes O von der Roboterhand RH führen. Sodann wird das Verfahren ausgehend von den oben erläuterten Schritten S901 usw. wieder durchgeführt. Deshalb wird bei Bewegung der Roboterhand RH durch die Einweisung des Roboterarmes RA der zugelassene/nicht zugelassene Zustand bezüglich der Einweisung der Roboterhand RH entsprechend der Position der Roboterhand wechseln.
-
In der oben beschriebenen Weise wird beim Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles die Einweisung der Roboterhand RH eingeschränkt entsprechend den Ergebnissen der Feststellungen, ob sich die Roboterhand RH als Ganzes in dem vorgegebenen zulässigen Bereich PA befindet. Wie die 3 bis 5 zeigen, kann bei einem Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles ein zulässiger Bereich PA mit optimaler Form entsprechend der Form der Roboterhand RH eingestellt werden und deshalb ist es möglich, genaue Ergebnisse zu gewinnen zur Frage, ob die Roboterhand RH sich als Ganzes in den zulässigen Bereich PA befindet. Bei einer Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles kann der zugelassene/nicht zugelassene Zustand bezüglich der Einweisung der Roboterhand RH entsprechend der Position der Roboterhand RH wechseln und deshalb ist es für die Bedienungsperson möglich, die Roboterhand RH genau in dem zulässigen Bereich PA zu platzieren, und zwar durch Bewegung der Roboterhand RH in kleinen Schritten. Somit es mit dem Robotersystem A nach diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Bedienbarkeit zu verbessern wenn die Bedienungsperson Einweisungen bezüglich der Roboterhand RH und bezüglich des Roboterarmes RA durchführt.
-
Nunmehr wird eine Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispieles eines Robotersystems beschrieben. 10 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Robotersystems A des weiteren Ausführungsbeispieles. Wie 10 zeigt, hat das Robotersystem A dieses Ausführungsbeispieles nicht nur den oben beschriebenen Roboter R, die Steuereinrichtung C, und die Einweisungseinrichtung I, sondern auch einen visuellen Sensor VS, welcher ein Bild der Roboterhand RH gewinnt. Im Einzelnen: der visuelle Sensor VS dieses Ausführungsbeispieles ist mit einer Kamera ausgerüstet, welche ein Bild der Roboterhand RH gewinnt, und mit einer Bildverarbeitungseinrichtung, welche eine Position und eine Stellung der Roboterhand RH durch Bildverarbeitung des Kamerabildes gewinnt. Daten bezüglich der Position und Stellung der Roboterhand RH, welche durch den visuellen Sensor VS ermittelt sind, werden als Roboterhandpositionsdaten zur Modellpositioniereinrichtung 13 der Steuereinrichtung C übertragen und für das Feststellverfahren in der Feststellungseinrichtung 14 verwendet. Auf diese Weise kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine genaue Roboterhandpositionsinformation durch den visuellen Sensor VS gewonnen werden und deshalb ist es möglich, genau Ergebnisse bezüglich der Feststellung, ob sich die Roboterhand RH als Ganzes in dem zulässigen Bereich PA befindet.
-
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
-
Gemäß der ersten Merkmalskombination der vorliegenden Erfindung ist eine Einweisung für eine Roboterhand entsprechend den Ergebnissen einer Feststellung, ob sich die Roboterhand als Ganzes in einem vorgegebenen zulässigen Bereich befindet, eingeschränkt. Deshalb ist es mit ersten Merkmalskombination möglich, einen unbeabsichtigten Abwurf eines geförderten Gegenstandes zu vermeiden, welcher verursacht sein könnte durch eine falsche Einweisung der Roboterhand, die den geförderten Gegenstand greift, und zwar auch dann, wenn der Roboter nicht mit einem besonderen Sensor oder einer mechanischen Einrichtung hierfür versehen ist.
-
Bei der zweiten Merkmalskombination der Erfindung kann ein zulässiger Bereich mit optimaler Form entsprechend der Form der Roboterhand eingestellt werden und deshalb ist es möglich, genaue Ergebnisse bezüglich der Feststellung zu gewinnen, sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet.
-
Mit der dritten Merkmalskombination der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor am Roboterarm verwendet, um Informationen bezüglich der Roboterhandposition zu berechnen und damit ist es möglich, das Erfordernis der Installation eines besonderen Sensors zur Gewinnung von Roboterhandpositionsdaten zu vermeiden.
-
Gemäß der vierten Merkmalskombination der Erfindung wird eine genaue Roboterhandpositionsinformation erzeugt auf Basis des Bildes der Roboterhand und auf diese Weise ist es möglich, genaue Ergebnisse für die Feststellung gewinnen, ob sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet.
-
Mit der fünften Merkmalskombination der Erfindung wird ein Handmodell der Roboterhand in vereinfachter Form eingesetzt für die Ermittlung, ob sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet und deshalb ist es möglich, den Rechenaufwand in der Feststellungseinrichtung zu vermindern.
-
Bei der sechsten Merkmalskombination der Erfindung wird ein boxenförmiges Handmodell verwendet für die Ermittlung, ob sich die Roboterhand als Ganzes in dem zulässigen Bereich befindet und deshalb ist es möglich, den Rechenaufwand in der Feststellungseinrichtung zu verringern.
-
Gemäß der siebten Merkmalskombination der Erfindung kann bezüglich der Einweisung ein zulässiger/nicht zulässiger Zustand geschaltet werden entsprechend der Position der Roboterhand und deshalb ist es der Bedienungsperson möglich, die Roboterhand in kleinen Schritten zu bewegen und auf diese Weise die Roboterhand genau in dem zulässigen Bereich zu positionieren. Deshalb ist es mit der siebten Merkmalskombination möglich, die Bedienbarkeit des Robotersystems bei der Einweisung für die Roboterhand und den Roboterarm zu verbessern.
-
Gemäß einer achten Merkmalskombination der Erfindung ist die Greifkraft der Roboterhand in einfacher Weise steuerbar und damit ist es möglich, unterschiedliche Arten von zu fördernden Gegenständen handzuhaben.
-
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt und es sind Abwandlungen in unterschiedlicher Art innerhalb des Rahmens der Ansprüche möglich. Beispielsweise ist in den obigen Ausführungsbeispielen eine Roboterhand beschrieben, die mit Fluiddruck betrieben wird, jedoch kann die Roboterhand in dem Robotersystem nach der Erfindung auch beispielsweise einen Servoantrieb haben. 11 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Beispiel für eine Roboterhand RH mit Servoantrieb, welche in einem Robotersystem nach der Erfindung einsetzbar ist. Wie 11 zeigt, ist die Roboterhand RH jenes Ausführungsbeispieles mit einem Paar von Greifern G, G versehen, welche den zu fördernden Gegenstand greifen, und mit einem Servomotor SM, welcher das Greiferpaar G, G antreibt. Im Allgemeinen kann die Greifkraft einer Roboterhand mit Servoantrieb in einfacher Weise gesteuert werden und deshalb ist es mit der Roboterhand RH dieses Ausführungsbeispieles möglich, eine große Vielfalt von zu fördernden Gegenständen O zu handhaben. Die Roboterhand in einem Robotersystem gemäß der Erfindung kann auch zum Ergreifen eines zu fördernden Gegenstandes mittels Magnetkraft oder Vakuumansaugung etc. ausgerüstet sein, anstelle eines Ergreifens des zu fördernden Gegenstandes mit einem Greiferpaar.
-
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
-
- JP 9-124267 A [0002]
- JP 9-124367 A [0002]
