DE102015117213B4 - Roboterarm - Google Patents

Roboterarm Download PDF

Info

Publication number
DE102015117213B4
DE102015117213B4 DE102015117213.5A DE102015117213A DE102015117213B4 DE 102015117213 B4 DE102015117213 B4 DE 102015117213B4 DE 102015117213 A DE102015117213 A DE 102015117213A DE 102015117213 B4 DE102015117213 B4 DE 102015117213B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
axis
rotation
arm
robot
extension
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102015117213.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102015117213A1 (de
Inventor
Sami Haddadin
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.)
Kastanienbaum GmbH
Original Assignee
Kastanienbaum 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
Priority to DE102015117213.5A priority Critical patent/DE102015117213B4/de
Application filed by Kastanienbaum GmbH filed Critical Kastanienbaum GmbH
Priority to PCT/EP2016/073621 priority patent/WO2017060212A1/de
Priority to CN201680057794.2A priority patent/CN108139748B/zh
Priority to SG11201802364XA priority patent/SG11201802364XA/en
Priority to JP2018514268A priority patent/JP6600083B2/ja
Priority to KR1020187012766A priority patent/KR102059534B1/ko
Priority to DK16775255.9T priority patent/DK3360020T3/da
Priority to US15/766,942 priority patent/US11135715B2/en
Priority to EP16775255.9A priority patent/EP3360020B1/de
Publication of DE102015117213A1 publication Critical patent/DE102015117213A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102015117213B4 publication Critical patent/DE102015117213B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0081Programme-controlled manipulators with master teach-in means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/423Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6883Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material
    • C12Q1/6886Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material for cancer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2531/00Reactions of nucleic acids characterised by
    • C12Q2531/10Reactions of nucleic acids characterised by the purpose being amplify/increase the copy number of target nucleic acid
    • C12Q2531/113PCR

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Roboterarm mit einer Anzahl N von Armgliedern An, die über eine Anzahl N aktorisch antreibbare Gelenkverbindungen GVnmit einem Roboterkörper verbindbar sind, mit n= 1, 2, ..., N; wobei- das distale Armglied AN des Roboterarms an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GVNmit dem Armglied AN-1verbunden ist,- das proximale Armglied A1an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GV1mit dem Roboterkörper verbindbar ist,- die Gelenkverbindung GVNeine Drehung des Armglieds AN um eine Drehachse DNermöglicht,- das Armglied AN des Roboterarms sich entlang einer Achse L1 erstreckt und die Achse L1 mit der Drehachse DNeinen Winkel von 50 bis 130° einschließt,- das distale Ende des Armglieds AN über eine aktorisch antreibbare Gelenkverbindung GVN+1mit einem Effektor E verbindbar ist, wobei die Gelenkverbindung GVN+1eine Drehung des Effektors E um eine Drehachse DN+1ermöglicht, wobei◯ die Drehachsen DNund DN+1einen Winkel W1 im Bereich von 50 bis 130° einschließen,◯ die Drehachse DN+1und die Achse L1 einen Winkel W2 im Bereich von 50 bis 130° einschließen,◯ an dem Effektor E oder an einem zwischen der Gelenkverbindung GVN+1und dem Effektor E angeordneten Zwischenstück ZW oder dem Armglied AN ein sich senkrecht zur Drehachse DN-1erstreckender, mit einer Hand umgreifbarer und damit starr verbundener Fortsatz F2 ausgebildet ist, und◯ das Armglied AN einen damit starr verbundenen griffartigen Fortsatz F1 aufweist, der sich konzentrisch zur Drehachse DN+1erstreckt, ein freies Ende FE des Fortsatzes F1 gegenüber dem Rest des Fortsatzes F1 um die Drehachse DN+1drehbar ist oder um die Drehachse DN-1rotierbar anordenbar ist, und das freie Ende FE Eingabeelemente EE zur manuellen Eingabe von Daten aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Roboterarm mit einer Anzahl N von Armgliedern An, die über eine Anzahl N aktorisch antreibbare Gelenkverbindungen GVn mit einem Roboterkörper verbindbar sind. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Roboter mit einem ebensolchen Roboterarm.
  • Bei einer Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ist insbesondere eine sogenannte Lernprogrammierung („Teach-in“ Verfahren) des Roboters bekannt. Hierbei ergreift der Mensch einen Roboterarm des Roboters, insbesondere am Endeffektor, und führt eine zu lernende Bewegung des Roboterarms aus. Dabei kompensiert der Roboter vorteilhaft die Trägheit und das Eigengewicht des Roboterarms. Die ausgeführte Bewegung des Roboterarms wird gespeichert und kann nachfolgend automatisch vom Roboter durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Programmierung des Roboters. Natürlich ist eine Nachbearbeitung bzw. Optimierung der ausgeführten und gespeicherten Bewegung des Roboterarms möglich.
  • Bei diesem „Teach-in“ Verfahren muss der Roboterarm aus verschiedenen Positionen gegriffen und geführt werden. Weiterhin sind Bedienelemente und gegebenenfalls Anzeigeelemente am Roboter bzw. am Roboterarm erforderlich, um die Lernprogrammierung zu steuern bzw. Statusanzeigen oder sonstige Ausgaben zu ermöglichen.
  • Im Stand der Technik sind Roboter mit Roboterarmen bekannt, die zur Lernprogrammierung Bedienelemente am Roboterarm aufweisen. Derartige Roboter bzw. Roboterarme gehen beispielsweise aus folgenden Dokumenten hervor: DE 10 2014 216 514 B3 , DE 32 40 251 A1 , DE 10 2013 222 456 A1 , DE 10 2013 019 869 A1 , US 6,28 5,920 B1 oder DE 28 41 284 C2 .
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Roboterarm anzugeben, der eine verbesserte Lernprogrammierung eines Roboters mit einem Roboterarm ermöglicht.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Roboterarm, der eine Anzahl N von Armgliedern An aufweist, die über eine Anzahl N aktorisch antreibbare Gelenkverbindungen GVn mit einem Roboterkörper verbindbar sind, mit n= 1, 2, ..., N.
  • Der vorgeschlagene Roboterarm zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das distale Armglied AN des Roboterarms an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GVN mit dem Armglied AN-1 verbunden ist, das proximale Armglied A1 des Roboterarms an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GV1 mit dem Roboterkörper verbindbar ist, die Gelenkverbindung GVN eine Drehung des Armglieds AN um eine Drehachse DN ermöglicht, das Armglied AN des Roboterarms sich entlang einer Achse L1 erstreckt und die Achse L1 mit der Drehachse DN einen Winkel von 50 bis 130° einschließt, das distale Ende des Armglieds AN über eine aktorisch antreibbare Gelenkverbindung GVN+1 mit einem Effektor E verbindbar ist, wobei die Gelenkverbindung GVN+1 eine Drehung des Effektors E um eine Drehachse DN-1 ermöglicht. Weiterhin erfindungsgemäß schließen die Drehachsen DN und DN+1 einen Winkel W1 im Bereich von 50 bis 130° ein, und die Drehachse DN+1 und die Achse L1 einen Winkel W2 im Bereich von 50 bis 130° ein, wobei an dem Effektor E oder an einem zwischen der Gelenkverbindung GVN+1 und dem Effektor E angeordneten Zwischenstück ZW ein sich senkrecht zur Drehachse DN+1 erstreckender, mit einer Hand umgreifbarer und damit (mit dem Effektor E oder der Gelenksverbindung GVN+1 oder dem Armglied AN ) starr verbundener Fortsatz F2 ausgebildet ist. Weiterhin erfindungsgemäß zeichnet sich der Roboterarm dadurch aus, dass das Armglied AN einen damit (dem Armglied AN ) starr verbundenen griffartigen Fortsatz F1 aufweist, der sich konzentrisch zur Drehachse DN+1 erstreckt, ein freies Ende FE des Fortsatzes gegenüber dem Rest des Fortsatzes F1 um die Drehachse DN+1 drehbar ist oder um die Drehachse DN+1 rotierbar anordenbar ist, und das freie Ende FE Eingabeelemente EE zur manuellen Eingabe von Daten aufweist. Der vorgeschlagene Roboterarm ermöglicht insbesondere eine feinfühlige, sensible und genauere Führung und Bewegung des Roboterarms durch einen Bediener, und somit eine genauere Lernprogrammierung eines Roboters mit einem ebensolchen Roboterarm. Insbesondere können Kräfte und Momente über den Fortsatz F2 feinfühliger und genauer bei der Lernprogrammierung vorgegeben werden.
  • Die vorgeschlagene Anordnung und Ausführung der Eingabeelemente EE am freien Ende FE des Fortsatzes ermöglicht insbesondere eine gute ergonomische Bedienung, insbesondere bei einer Lernprogrammierung, eines Roboters mit einem solchen Roboterarm. Die Eingabe von Informationen über die Eingabeelemente EE erfolgt vorteilhaft manuell, d.h. mittels Berührung bzw. manueller Bedienung der Eingabeelemente EE.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Zwischenstück ZW ein oder mehrere Eingabeelemente EEZW in der Reichweite eines Daumens der den Fortsatz F2 greifenden Hand angeordnet sind. Die Eingabeelemente EEZW sind vorzugsweise derart angeordnet, dass eine bequeme und ergonomische Bedienung der Eingabeelemente EEZW möglich ist.
  • Vorteilhaft sind die Eingabeelemente EE am freien Ende FE zumindest teilweise konzentrisch um die Drehachse DN+1 angeordnet. Das heißt, dass zwei, drei, ... oder alle der Eingabeelemente EE konzentrisch um die Drehachse DN+1 , vorteilhaft mit einem identischen Radius zur Drehachse DN+1, angeordnet sind. Wird der Fortsatz F1 mit einer Hand umgriffen und werden die Eingabeelemente EE mit dem Daumen der Hand bedient, so sind die Eingabeelemente EE für den Daumen somit auch bei unterschiedlichen Ausrichtungen der Hand gleichbleibend gut erreich- bzw. bedienbar.
  • Vorteilhaft ist ein Eingabeelement EE0 der Eingabeelemente EE axial zur Drehachse DN-1 angeordnet. Dieses zentrale Eingabeelement EE0 dient vorteilhaft zur Eingabe oder Steuerung aktuell primärer Parameter, beispielsweise zur Eingabe eines Startzeitpunktes und eines Endzeitpunktes einer Lernprogrammierung.
  • Vorteilhaft können die über die Eingabeelemente EE bzw. EEZW jeweils eingegebenen oder gesteuerten Parameter automatisch oder manuell abhängig von der jeweiligen Aufgabenstellung variabel zugeordnet bzw. ausgewählt werden.
  • Vorteilhaft ist der Fortsatz F1 und/oder der Fortsatz F2 derart ausgebildet, dass er von einer Hand eines Bedieners umgriffen werden kann, wobei ein Daumen der Hand auf dem freien Ende FE zur Bedienung der Eingabeelemente EE bzw. auf den Eingabeelementen EEZW zu liegen kommt. Hierzu weist der Fortsatz F1 bzw. der Fortsatz F2 vorteilhaft eine Zylinderform oder eine ergonomische Griffform auf.
  • Vorteilhaft ist das freie Ende FE des Fortsatzes F1 zur Bedienung der Eingabeelemente EE mit dem Daumen der Hand ergonomisch ausgebildet. Hierzu sind in einer Ausführungsform die Eingabeelemente EE auf einer Fläche angeordnet, die gegenüber einer Fläche senkrecht zur Drehachse ON+1 in einem Winkel von 5 bis 60° geneigt ist. Durch diese Neigung ist eine ergonomische Bedienung der Eingabeelemente EE möglich, wobei das distale Daumengelenk der bedienenden Hand insbesondere nicht beispielsweise um 90° abgewinkelt werden muss.
  • Vorteilhaft weisen die Eingabeelemente EE und/oder die Eingabeelemente EEZW Leuchtelemente mit einer oder mehreren ansteuerbaren Lichtquellen auf. Die Lichtquelle/n sind vorteilhaft Leuchtdioden LEDs.
  • Die Eingabeelemente EE bzw. EEZW sind vorteilhaft als Taster und/oder Wipptaster und/oder Druckknöpfe und/oder Schalter und/oder Drehknöpfe, und/oder Schieberegler ausgeführt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Eingabeelemente EE als Eingabefelder eines Touchpads (berührempfindliche Fläche) oder eines Touchscreens (berührempfindliches Display) ausgeführt.
  • In einer Weiterbildung des vorgeschlagenen Roboterarms ist das freie Ende FE des Fortsatzes F1 mit dem Rest des Fortsatzes F1 in verschiedenen Ausrichtungen um die Drehachse DN+1 lösbar fest verbindbar ist (bspw. mittel Rast- oder Klippverbindungen). Das heißt, dass das freie Ende FE vom mit dem Roboterarm starr verbundenen Rest des Fortsatzes F1 lösbar ist, und in einer anderen, gegenüber der Drehachse DN+1 rotierten Lage wieder mit dem Rest des Fortsatzes F1 verwendbar ist. So können die Eingabeelemente EE in ihrer Ausrichtung relativ zu der den Fortsatz F1 ergreifenden Hand jeweils optimal ausgerichtet werden. Allerdings erfordert diese Ausrichtung jeweils ein Lösen des freien Endes FE und ein erneutes Verbinden des freien Endes FE mit dem Rest des Fortsatzes F1 in einer neuen Winkelorientierung.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Roboterarms ist das freie Ende FE des Fortsatzes F1 um die Drehachse DN+1 rotierbar fest mit dem Rest des Fortsatzes verbunden. In dieser Ausführungsform kann das freie Ende FE vorteilhaft frei (d.h. ohne Anschlag) um die Drehachse DN+1 rotiert werden. Das Lösen und erneute Verbinden des freien Endes FE, wie in der vorangehenden Weiterbildung ausgeführt, entfällt in dieser Ausführungsform.
  • Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem freien Ende FE und dem Rest des Fortsatzes F1 eine mechanische und/oder elektrische und/oder eine magnetische Rastervorrichtung vorhanden ist, die ein Rotieren des freien Endes FE mit einer vorgegebenen Rasterung um die Drehachse DN+1 erlaubt. Dies verhindert insbesondere ein ungewolltes Verdrehen des freien Endes FE gegenüber dem Rest des Fortsatzes F1. Um von einer Rasterstellung in eine benachbarte Rasterstellung zu gelangen, ist es erforderlich, eine vorgegebene Kraft bzw. ein vorgegebenes Drehmoment auf das freie Ende FE aufzubringen. Vorteilhaft wird diese Kraft bzw. dieses Drehmoment derart gewählt, dass eine ergonomische Bedienung der Eingabeelemente bei unterschiedlichen Angriffsrichtungen der Hand am Fortsatz F1 möglich ist. Vorteilhaft lässt sich diese Kraft bzw. dieses Drehmoment variabel je nach Bedarf vorgeben.
  • Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Armglied AN eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe von graphischen und/oder alphanumerischen Informationen angeordnet ist. Dies ermöglicht die Anzeige bzw. Ausgabe von relevanten Informationen beispielsweise während der Ausführung einer Lernprogrammierung.
  • Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Roboterarm bzw. insbesondere das Armglied AN eine Schnittstelle aufweist, über die als Ausgabeeinheit ein Smartphone anschließbar ist. Diese Schnittstelle kann eine mechanische/elektrische Schnittstelle oder eine Funkschnittstelle (beispielsweise Bluetooth, WLAN etc.).
  • Der Fortsatz F1 und der Fortsatz F2 werden vorteilhaft jeweils von einer Hand eine Bedienperson gegriffen bzw. geführt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden für die eingangs genannten Winkel W1 = 90° und/oder W2 = 90° gewählt.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Roboter mit einem Roboterarm wie vorstehend beschrieben.
  • Vorteilhaft umfasst der Roboter Sensoren zur Erfassung eines mechanischen Zustandes Z(t) des Roboterarms, eine Einheit zur Erfassung von Eingaben EG(t) über die Eingabeelemente EE und/oder EEZW , eine Einheit zur Auswertung der Zustände Z(t) und der Eingaben EG(t) zur Ermittlung von Auswertergebnissen AW(t), und eine Speichereinheit zur Speicherung der Auswerteergebnisse AW(t).
  • Vorteilhaft sind die Auswertergebnisse AW(t) Steueranweisungen zur Ansteuerung des Roboterarms. Der vorgeschlagene Roboter ermöglicht somit die Erfassung von Zuständen Z(t) des Roboterarms, die insbesondere durch die mechanische Führung eines Bedieners erzeugt werden, die Erfassung von Eingaben des Bedieners über die Eingabeelemente EE und/oder EEZW , die Auswertung der erfassten Zustände Z(t) und Eingaben und deren Umsetzung in Auswerteergebnisse AW(t), die insbesondere Steueranweisungen darstellen, um die eingegebenen Bewegungen des Roboterarms auszuführen.
  • Unter dem mechanischen Zustand Z(t) wird vorliegend vorteilhaft die Positionierung des Roboterarms, zeitliche Ableitung/en der Positionierung des Roboterarms und/oder auftretende und einwirkende Kräfte und Momente auf den Roboterarm verstanden. Natürlich kann der Zustand Z(t) weitere zeitabhängige Zustandsparameter je nach Aufgabenstellung und Anforderung umfassen. Die Einheit zur Erfassung der Eingaben EG(t) umfasst vorteilhaft die Eingabeelemente EE und/oder EEZW sowie eine mit den Eingabeelementen verbundene Prozessoreinheit PE1. Die Einheit zur Auswertung der Zustände Z(t) ist vorteilhaft ein Computer bzw. eine Prozessoreinheit PE2, durch den/die ein entsprechendes Auswerteprogramm ausgeführt wird. Vorteilhaft sind die Prozessoreinheiten PE1 und PE2 identisch.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigt:
    • 1 eine schematisierte Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen Roboterarms.
  • 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen Roboterarms. Der in Teilen dargestellte Roboterarm weist eine Anzahl N von Armgliedern An auf, die über eine Anzahl N aktorisch antreibbare Gelenkverbindungen GVn mit einem Roboterkörper verbindbar sind, mit n= 1, 2, ..., N. In 1 ist lediglich das Armglied AN-1 und AN dargestellt. Der in Teilen dargestellte Roboterarm zeichnet sich dadurch aus, dass das distale Armglied AN des Roboterarms an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GVN mit dem Armglied AN-1 verbunden ist, das proximale Armglied A1 an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GV1 mit dem Roboterkörper (nicht dargestellt) verbindbar ist, die Gelenkverbindung GVN eine Drehung des Armglieds AN um eine Drehachse DN ermöglicht, das Armglied AN des Roboterarms sich entlang einer Achse L1 erstreckt und die Achse L1 mit der Drehachse DN einen Winkel von 90° einschließt, das distale Ende des Armglieds AN über eine aktorisch antreibbare Gelenkverbindung GVN+1 mit einem Effektor E (nicht dargestellt) verbindbar ist, wobei die Gelenkverbindung GVN+1 eine Drehung des Effektors E um eine Drehachse DN+1 ermöglicht, wobei die Drehachsen DN und DN+1 einen Winkel W1 im Bereich von 90° einschließen, und wobei die Drehachse DN+1 und die Achse L1 einen Winkel W2 von 90° einschließen.
  • Der in Teilen dargestellte Roboterarm zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass an einem zwischen der Gelenkverbindung GVN+1 und dem Effektor E (nicht dargestellt) angeordneten Zwischenstück ZW ein sich senkrecht zur Drehachse DN+1 d.h. radial erstreckender, mit einer Hand umgreifbarer und damit starr verbundener Fortsatz F2 ausgebildet ist. Weiterhin weist das Armglied AN einen mit dem Armglied AN starr verbundenen griffartigen Fortsatz F1 auf, der sich konzentrisch zur Drehachse DN+1 erstreckt, wobei ein freies Ende FE des Fortsatzes F1 gegenüber dem Rest des Fortsatzes F1 um die Drehachse DN+1 frei rotierbar ist, und das freie Ende FE Eingabeelemente EE zur manuellen Eingabe von Daten aufweist.
  • Auf der Oberseite des freien drehbaren Endes FE sind vier axial angeordnete Eingabeelemente EE, ein zentral axial angeordnetes Eingabeelement EE, sowie auf abgeschreckten Flächen insgesamt vier weitere Eingabeelemente EE angeordnet. Die elektrische Übertragung von Signalen der Eingabeelemente EE zwischen dem lösbaren Ende FE und dem Rest des Fortsatzes F1 erfolgt vorteilhaft drahtgebunden, oder mittels einer Schleifringübertragung, oder mittels einer Funkübertragung.
  • Vorteilhaft umfassen die Eingabeelemente EE zumindest teilweise Leuchtelemente mittels denen beispielsweise ein aktueller Eingabestatus ausgegeben werden kann und/oder die zur Kenntlichmachung aktuell aktiver Eingabeelemente EE dienen, und/oder die einfach zur Beleuchtung der Eingabeelemente EE dienen. Weiterhin vorteilhaft weist der Roboterarm eine akustische und/oder optische Ausgabeeinheit auf, über die ein in Zusammenhang mit einer Bedienung eines Eingabeelements EE erzeugter Status akustisch und oder optisch ausgebbar ist. So kann über die Ausgabeeinheit ein Roboterstatus oder Fehlermeldungen ausgegeben werden.
  • Durch die flexible Anordnung des lösbaren freien Endes FE ist eine für den Bedienter passende Ausrichtung möglich, um Eingaben aus verschiedenen Blickwinkeln und Greifrichtungen zu ermöglichen.
  • Der Fortsatz F2 ermöglicht insbesondere eine sensible und genaue Positionierung und Vorgabe von Kräften oder Momenten während des sogenannten „Teach-in“ Vorgangs. Vorteilhaft erfolgt der „Teach-in“ Vorgang indem eine Hand eines Bedieners den Fortsatz F1 und die andere Hand den Fortsatz F2 greift, und erforderliche Eingaben in die Eingabeelemente EE bzw. EEZW mittels der jeweiligen Daumen erfolgen.

Claims (9)

  1. Roboterarm mit einer Anzahl N von Armgliedern An, die über eine Anzahl N aktorisch antreibbare Gelenkverbindungen GVn mit einem Roboterkörper verbindbar sind, mit n= 1, 2, ..., N; wobei - das distale Armglied AN des Roboterarms an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GVN mit dem Armglied AN-1 verbunden ist, - das proximale Armglied A1 an seinem proximalen Ende über die Gelenkverbindung GV1 mit dem Roboterkörper verbindbar ist, - die Gelenkverbindung GVN eine Drehung des Armglieds AN um eine Drehachse DN ermöglicht, - das Armglied AN des Roboterarms sich entlang einer Achse L1 erstreckt und die Achse L1 mit der Drehachse DN einen Winkel von 50 bis 130° einschließt, - das distale Ende des Armglieds AN über eine aktorisch antreibbare Gelenkverbindung GVN+1 mit einem Effektor E verbindbar ist, wobei die Gelenkverbindung GVN+1 eine Drehung des Effektors E um eine Drehachse DN+1 ermöglicht, wobei ◯ die Drehachsen DN und DN+1 einen Winkel W1 im Bereich von 50 bis 130° einschließen, ◯ die Drehachse DN+1 und die Achse L1 einen Winkel W2 im Bereich von 50 bis 130° einschließen, ◯ an dem Effektor E oder an einem zwischen der Gelenkverbindung GVN+1 und dem Effektor E angeordneten Zwischenstück ZW oder dem Armglied AN ein sich senkrecht zur Drehachse DN-1 erstreckender, mit einer Hand umgreifbarer und damit starr verbundener Fortsatz F2 ausgebildet ist, und ◯ das Armglied AN einen damit starr verbundenen griffartigen Fortsatz F1 aufweist, der sich konzentrisch zur Drehachse DN+1 erstreckt, ein freies Ende FE des Fortsatzes F1 gegenüber dem Rest des Fortsatzes F1 um die Drehachse DN+1 drehbar ist oder um die Drehachse DN-1 rotierbar anordenbar ist, und das freie Ende FE Eingabeelemente EE zur manuellen Eingabe von Daten aufweist.
  2. Roboterarm nach Anspruch 1, bei dem an dem Zwischenstück ZW ein oder mehrere Eingabeelemente EEzw in der Reichweite eines Daumens der Hand angeordnet sind.
  3. Roboterarm nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Eingabeelemente EE auf einer Fläche angeordnet sind, die gegenüber einer Fläche senkrecht zur Drehachse DN+1 in einem Winkel von 5 bis 60° geneigt ist.
  4. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das freie Ende FE mit dem Rest des Fortsatzes F1 in verschiedenen Ausrichtungen um die Drehachse DN-1 lösbar fest verbindbar ist.
  5. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das freie Ende FE um die Drehachse DN+1 rotierbar fest mit dem Rest des Fortsatzes F1 verbunden ist.
  6. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zwischen dem freien Ende FE und dem Rest des Fortsatzes F1 eine mechanische und/oder elektrische und/oder eine magnetische Rastervorrichtung vorhanden ist, die ein Rotieren des freien Endes FE mit einer vorgegebenen Rasterung um die Drehachse DN+1 erlaubt.
  7. Roboter mit einem Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Roboter nach Anspruch 7, mit - Sensoren zur Erfassung eines mechanischen Zustandes Z(t) des Roboterarms, - einer Einheit zur Erfassung von Eingaben EG(t) über die Eingabeelemente, - einer Einheit zur Auswertung der Zustände Z(t) und der Eingaben EG(t) zur Ermittlung von Auswertergebnissen AW(t), und - eine Speichereinheit zur Speicherung der Auswerteergebnisse AW(t).
  9. Roboter nach Anspruch 8, bei dem die Auswertergebnisse AW(t) Steueranweisungen zur Ansteuerung des Roboterarms Roboter sind.
DE102015117213.5A 2015-10-08 2015-10-08 Roboterarm Expired - Fee Related DE102015117213B4 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015117213.5A DE102015117213B4 (de) 2015-10-08 2015-10-08 Roboterarm
CN201680057794.2A CN108139748B (zh) 2015-10-08 2016-10-04 机器人臂
SG11201802364XA SG11201802364XA (en) 2015-10-08 2016-10-04 Robot arm
JP2018514268A JP6600083B2 (ja) 2015-10-08 2016-10-04 ロボットアーム
PCT/EP2016/073621 WO2017060212A1 (de) 2015-10-08 2016-10-04 Roboterarm
KR1020187012766A KR102059534B1 (ko) 2015-10-08 2016-10-04 로봇 팔
DK16775255.9T DK3360020T3 (da) 2015-10-08 2016-10-04 Robotarm
US15/766,942 US11135715B2 (en) 2015-10-08 2016-10-04 Robot arm
EP16775255.9A EP3360020B1 (de) 2015-10-08 2016-10-04 Roboterarm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015117213.5A DE102015117213B4 (de) 2015-10-08 2015-10-08 Roboterarm

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015117213A1 DE102015117213A1 (de) 2017-04-13
DE102015117213B4 true DE102015117213B4 (de) 2020-10-29

Family

ID=57047235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015117213.5A Expired - Fee Related DE102015117213B4 (de) 2015-10-08 2015-10-08 Roboterarm

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11135715B2 (de)
EP (1) EP3360020B1 (de)
JP (1) JP6600083B2 (de)
KR (1) KR102059534B1 (de)
CN (1) CN108139748B (de)
DE (1) DE102015117213B4 (de)
DK (1) DK3360020T3 (de)
SG (1) SG11201802364XA (de)
WO (1) WO2017060212A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024105171A1 (de) 2022-11-17 2024-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Roboterarm, ultraschallroboter und verfahren zur steuerung eines roboterarms

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018114644B3 (de) 2018-06-19 2019-09-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Manueller Anlernvorgang an einem Robotermanipulator mit Kraft-/Momentenvorgabe
JP7293844B2 (ja) 2019-04-25 2023-06-20 セイコーエプソン株式会社 ロボット

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2841284C2 (de) * 1978-09-22 1982-04-15 H.A. Schlatter AG, Schlieren, Zürich Vorrichtung zum Programmieren eines Handhabungsgeräts
DE3240251A1 (de) * 1982-10-30 1984-05-03 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Verfahren zum programmieren von bewegungen und erforderlichenfalls von bearbeitungskraeften bzw. -momenten eines roboters oder manipulators und einrichtung zu dessen durchfuehrung
US6285920B1 (en) * 2000-02-18 2001-09-04 Fanuc Robotics North America Method of robot teaching with motion constraints
DE102013222456A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-07 Kuka Laboratories Gmbh Verfahren zum Programmieren von Bewegungsabläufen eines redundanten Industrieroboters und zugehöriger Industrieroboter
DE102013019869A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Rg Mechatronics Gmbh Roboterarm mit Eingabemodul
DE102014216514B3 (de) * 2014-08-20 2015-09-10 Kuka Roboter Gmbh Verfahren zum Programmieren eines Industrieroboters und zugehöriger Industrieroboter

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58160666U (ja) * 1982-04-23 1983-10-26 株式会社神戸製鋼所 溶接ロボツト用操作箱
JPS621004A (ja) * 1985-05-30 1987-01-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロボツト
JPS6452675U (de) * 1987-09-28 1989-03-31
WO2007096322A2 (en) 2006-02-23 2007-08-30 Abb Ab A system for controlling the position and orientation of an object in dependence on received forces and torques from a user
EP2548529B1 (de) * 2010-03-15 2018-10-24 Karl Storz SE & Co. KG Medizinischer manipulator
CN101999938B (zh) * 2010-10-15 2012-07-18 上海交通大学 用于骨科手术辅助机器人的手动操纵装置
CN102152299B (zh) * 2011-02-25 2012-10-24 天津工业大学 6+1维力反馈触感装置
DE102013218823A1 (de) * 2013-09-19 2015-04-02 Kuka Laboratories Gmbh Verfahren zum manuell geführten Verstellen der Pose eines Manipulatorarms eines Industrieroboters und zugehöriger Industrieroboter
DE102014202145A1 (de) * 2014-02-06 2015-08-06 Kuka Roboter Gmbh Verfahren zum Programmieren eines Industrieroboters und zugehörigerIndustrieroboter
DE102014204452A1 (de) * 2014-03-11 2015-09-17 Kuka Systems Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Roboters und zugehöriger Robotermit einer mechanischen Tastvorrichtung
CN103817682B (zh) * 2014-03-12 2016-05-04 山东大学 一种关节式力反馈遥操作主手

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2841284C2 (de) * 1978-09-22 1982-04-15 H.A. Schlatter AG, Schlieren, Zürich Vorrichtung zum Programmieren eines Handhabungsgeräts
DE3240251A1 (de) * 1982-10-30 1984-05-03 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Verfahren zum programmieren von bewegungen und erforderlichenfalls von bearbeitungskraeften bzw. -momenten eines roboters oder manipulators und einrichtung zu dessen durchfuehrung
US6285920B1 (en) * 2000-02-18 2001-09-04 Fanuc Robotics North America Method of robot teaching with motion constraints
DE102013222456A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-07 Kuka Laboratories Gmbh Verfahren zum Programmieren von Bewegungsabläufen eines redundanten Industrieroboters und zugehöriger Industrieroboter
DE102013019869A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Rg Mechatronics Gmbh Roboterarm mit Eingabemodul
DE102014216514B3 (de) * 2014-08-20 2015-09-10 Kuka Roboter Gmbh Verfahren zum Programmieren eines Industrieroboters und zugehöriger Industrieroboter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024105171A1 (de) 2022-11-17 2024-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Roboterarm, ultraschallroboter und verfahren zur steuerung eines roboterarms
DE102022130514A1 (de) 2022-11-17 2024-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Roboterarm, Ultraschallroboter und Verfahren zur Steuerung eines Roboterarms

Also Published As

Publication number Publication date
JP6600083B2 (ja) 2019-10-30
DK3360020T3 (da) 2021-04-19
SG11201802364XA (en) 2018-04-27
CN108139748A (zh) 2018-06-08
WO2017060212A1 (de) 2017-04-13
KR20180066141A (ko) 2018-06-18
US20180297192A1 (en) 2018-10-18
CN108139748B (zh) 2020-08-25
KR102059534B1 (ko) 2019-12-27
EP3360020A1 (de) 2018-08-15
JP2018530442A (ja) 2018-10-18
DE102015117213A1 (de) 2017-04-13
US11135715B2 (en) 2021-10-05
EP3360020B1 (de) 2021-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3359347B1 (de) Roboterarm mit eingabeelementen
DE102011079117B4 (de) Verfahren zum Programmieren eines Roboters
DE102014222809B3 (de) Event-basierte Redundanzwinkelkonfiguartion für Gelenkarmroboter
DE102015117213B4 (de) Roboterarm
DE102017202439B4 (de) Eingabeeinrichtung, Verfahren zur Bereitstellung von Bewegungsbefehlen an einen Aktor und Aktorsystem
DE102010063222B4 (de) Einrichtung und Verfahren zur Programmierung einer Handhabungsvorrichtung sowie Handhabungsvorrichtung
EP2987592A2 (de) Verfahren zum programmieren eines industrieroboters und zugehöriger industrieroboter
DE102017202717A1 (de) Roboteranlernung per menschlicher demonstration von aufgaben mit kraft- und positionszielen
DE102010012598A1 (de) Prozessmodulbibliothek und Programmierumgebung zur Programmierung eines Manipulatorprozesses
EP3334574B1 (de) Roboterarm und roboterhandgelenk
DE102010009065A1 (de) Eingabevorrichtung für medizinische minimal-invasive Roboter oder medizinische Simulatoren sowie medizinisches Gerät mit Eingabevorrichtung
DE102015210218A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Roboters, zugehöriger Roboter mit einer Vibrationsvorrichtung und Roboterarbeitsplatz
EP3990231B1 (de) System zum vornehmen einer eingabe an einem robotermanipulator
DE102015117306B4 (de) Mehrachs-Maus für einen Mehrachsroboter
DE102019117217B3 (de) Verfahren zum Vorgeben eines Eingabewerts an einem Robotermanipulator
WO2020193343A1 (de) Robotergreifer
CN109822565A (zh) 机器人控制方法、系统及存储介质
DE102019118012B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Robotersystems mittels menschlicher Bewegung
DE202017107400U1 (de) Steuerungsvorrichtung
WO2018185140A1 (de) Datenhandschuh für die fernsteuerung einer roboterhand sowie verfahren hierzu
WO2023138784A1 (de) System und verfahren zur konfiguration eines roboters
DE102020103269A1 (de) Handhabungsroboter
DE102022213294A1 (de) Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops und Operationsmikroskop
DE202023001912U1 (de) Eingabegerät-Manipulator
DE102021119613A1 (de) Eingabeeinheit für ein medizinisches Instrument sowie medizinisches System mit einer Eingabeeinheit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KASTANIENBAUM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: HADDADIN, SAMI, PROF. DR.-ING., 30173 HANNOVER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: ROESLER - RASCH - VAN DER HEIDE & PARTNER PATE, DE

R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KASTANIENBAUM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: KASTANIENBAUM GMBH, 80797 MUENCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: ROESLER - RASCH - VAN DER HEIDE & PARTNER PATE, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee