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1. Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Robotersystems, und insbesondere zum Ausrichten eines Robotersystems an einen Referenzkörper. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Robotersystem.
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2. Technischer Hintergrund
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Roboter sind frei programmierbare, programmgesteuerte Handhabungseinrichtungen, welche zu verschiedenen Tätigkeiten in Montage- oder Fertigungsprozessen eingesetzt werden können. Die eigentliche Mechanik eines Roboters kann als Manipulator bezeichnet werden. Ein Manipulator kann verschiedene Glieder und Achsen umfassen, deren Bewegung durch Ansteuern entsprechender Motoren und insbesondere Servomotoren gesteuert werden kann.
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Manipulatoren können auf mobilen Plattformen bereitgestellt sein, welche die Manipulatoren beispielsweise durch eine Werkshalle bewegen können. Die Plattformen können aktiv oder passiv sein, also über einen eigenständigen Antrieb und eine eigenständige Steuerung verfügen oder nicht.
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In einem automatischen Programmablauf kann ein solcher mobiler Manipulator an ein Werkstück bewegt werden, um dieses anschließend zu bearbeiten. Bei der Positionierung des mobilen Manipulators kann Odometrie oder Lasernavigation verwendet werden. Jedoch ist aufgrund von Ungenauigkeiten der Hard- und Software, die bei einer solchen Positionierung beteiligt ist, ein genaues Referenzieren an der Arbeitsstation notwendig. Dabei kann es ein bevorzugtes Ziel einer solchen Referenzierung sein, einen Manipulator derart an eine Arbeitsstation auszurichten, dass eine definierte Transformation zwischen einem Koordinatensystem der Arbeitsstation und einem Koordinatensystem des mobilen Manipulators gegeben ist. Einer entsprechenden Steuerung ist somit genau bekannt, wo sich der mobile Manipulator bezüglich der Arbeitsstation und dem zu bearbeitenden Bauteil befindet. Anschließend kann ein automatischer Bearbeitungsschritt eines Roboterprogramms ohne Einschränkungen ausgeführt werden.
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Aus betriebsinternen Verfahren ist bekannt, sensorgestützt einen Positionierungsfehler zu identifizieren. Hierzu können optische Erfassungssysteme in Verbindung mit Algorithmen zur Objekt- oder Umgebungserkennung verwendet werden.
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Die Patentschrift
US 6,429,016 B1 betrifft automatische Systeme zum Positionieren einer Probe. Ein darin offenbartes Positionierungssystem umfasst ein Makro-Positionierungssubsystem und ein Mikro-Positionierungssubsystem. Das Mikro-Positionierungssystem wird dabei zwischen einem Roboter und einer Arbeitsstation bereitgestellt, um ein mechanisches Feinpositionieren zu ermöglichen.
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Das Dokument
EP 2 590 787 B1 betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Roboters. Dazu wird ein CAD-Model mittels einer CAD-Software erzeugt, und anschließend mit einem zweiten CAD-Model verglichen, welches basierend auf 3D-Messungen erzeugt wurde.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum effizienten Referenzieren eines Robotersystems an z.B. eine Arbeitsstation zu ermöglichen, sodass die während eines Programmierprozesses gespeicherten Bahn- bzw. Bearbeitungspunkte erfolgreich ab- bzw. angefahren werden können. Es soll insbesondere ein Verfahren bereitgestellt werden, welches einen uneingeschränkten automatischen und präzisen Applikationsablauf eines mobilen Manipulators ermöglicht. Auf kostenintensive externe Sensorik zum Ausrichten soll hierbei vorzugsweise verzichtet werden können.
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Diese und weitere Aufgaben, welche aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, werden durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Robotersystem gemäß Anspruch 11 gelöst.
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3. Inhalt der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Robotersystems. Insbesondere kann mittels dieses Verfahrens das Robotersystem zu einer Arbeitsstation ausgerichtet werden, an welcher ein Arbeitsschritt mittels des Robotersystems durchgeführt werden soll. Dabei kann sich das Robotersystem zu der Arbeitsstation referenzieren. Insbesondere vorzugsweise kann sich das Robotersystem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer solchen Arbeitsstation ausrichten und anschließend ein Bauteil basierend auf der Ausrichtung handhaben. Die Arbeitsstation kann dabei das Bauteil umfassen.
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Das Robotersystem umfasst einen Manipulator als auch eine mobile Plattform, welche den Manipulator stützt. Vorzugsweise ist der Manipulator ein mehrachsiger Gelenkarmroboter. Die mobile Plattform kann Teil des Manipulators sein, beispielsweise ein beweglicher Manipulatorfuß. Alternativ kann die mobile Plattform auch als separates Transportsystem bereitgestellt sein, welches ein autonomes Bewegen des Manipulators ermöglichen kann. Insbesondere kann die mobile Plattform eine omnidirektional bewegliche Plattform sein. Die Plattform kann passiv bewegbar sein, und kann beispielsweise durch einen Bediener geschoben werden. Die Plattform kann auch über einen eigenen Antrieb und eine entsprechende Steuerung verfügen. Vorzugsweise ist die mobile Plattform mit dem Manipulator verbunden.
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Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Referenzkörpers. Dieser Referenzkörper kann beispielsweise an einer Arbeitsstation oder einem Bauteil angeordnet sein, und ist vorzugweise ortsfest fixiert und getrennt von dem Manipulator und der mobilen Plattform bereitgestellt.
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Das Verfahren umfasst weiter ein Bereitstellen einer Referenzposition der Plattform und einer Referenzkonfiguration des Manipulators. Die Referenzposition der Plattform kann sich auf den Referenzkörper beziehen und kann ferner einer bestimmten Transformation zwischen dem Referenzkörper und der Plattform entsprechen. Die Referenzposition und die Referenzkonfiguration können beispielsweise während einer vorherigen Applikationsprogrammierung erfasst worden sein. Die Referenzposition der Plattform kann bspw. eine zweidimensionale Position und eine Orientierung der Plattform umfassen. Die Referenzkonfiguration des Manipulators kann bspw. eine Achskonfiguration des Manipulators oder eine Pose des Manipulators umfassen.
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Das Verfahren umfasst weiter ein Annähern der Plattform an die bereitgestellte Referenzposition der Plattform. Hierzu kann die mobile Plattform aktiv angesteuert werden, oder passiv durch einen Bediener bewegt werden. Das Annähern der Plattform kann auch durch Bewegen des Robotersystems an den Referenzkörper erfolgen. Beispielsweise kann die Plattform hierbei bewegt werden, um die Referenzposition der Plattform zu erreichen. Die Referenzposition muss dabei nicht erreicht werden, insbesondere nicht exakt erreicht werden. Beispielsweise ist ein solches Erreichen aufgrund von Positionierungsfehlern oder auch manuellen Ungenauigkeiten häufig nicht möglich.
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Das Verfahren umfasst weiter ein Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper. Durch das Koppeln wird ein gekoppelter Zustand des Robotersystems erreicht, indem z.B. ein Endeffektor des Manipulators den Referenzkörper ergreift. Hierbei kann eine direkte Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper hergestellt werden. Somit ist auch die mobile Plattform über den Manipulator mit dem Referenzkörper verbunden. Vorzugsweise ist das Koppeln ein lösbares Koppeln, sodass ein gekoppelter Zustand nach einer erfolgreichen Referenzierung aufgehoben werden kann.
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Weiter umfasst das Verfahren ein Ansteuern des Robotersystems im gekoppelten Zustand, sodass die Referenzkonfiguration des Manipulators eingenommen wird. Hierzu können der Manipulator und/oder die mobile Plattform angesteuert werden und entsprechend bewegt werden. Der Referenzkörper wird hierbei vorzugsweise nicht bewegt, um einer verfälschten Referenzierung entgegenzuwirken. Aufgrund der bestehenden Kopplung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper kann sich der Manipulator nicht vollständig frei bewegen, sondern ist aufgrund der Kopplung in seiner Bewegung eingeschränkt.
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Im Anschluss an das Ansteuern hat der Manipulator die Referenzkonfiguration eingenommen. Da der Manipulator mit dem Referenzkörper gekoppelt ist, sind somit die Position und vorzugsweise auch die Orientierung des Manipulators genau definiert, zumindest hinsichtlich des Referenzkörpers. Somit ist, da Manipulator und Plattform miteinander verbunden sind, vorzugsweise auch die Position der mobilen Plattform hinsichtlich des Referenzkörpers genau definiert. Das Robotersystem ist somit bezüglich des Referenzkörpers referenziert. Mittels des Manipulators kann nun eine Applikation ausgeführt werden, und zwar mit einer hohen Genauigkeit aufgrund der präzisen Referenzierung des Robotersystems. Externe Sensoren zur Referenzierung sind dabei nicht notwendig. Insbesondere können die oben beschriebenen Schritte automatisch ausgeführt werden, beispielsweise vor oder während eines automatischen Durchführens einer Applikation. Somit kann sich das Robotersystem selbstständig zu einem Bauteil referenzieren, indem es sich an den Referenzkörper koppelt und die Referenzkonfiguration ansteuert.
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Vorzugsweise erfolgt das Ansteuern des Robotersystems im gekoppelten Zustand ferner derart, dass die Referenzposition der mobilen Plattform eingenommen wird. Wenn beispielsweise ein Endeffektor des Manipulators an den Referenzkörper gekoppelt ist, und ein Fuß des Manipulators mit der mobilen Plattform verbunden ist, kann in Folge des Ansteuerns des Robotersystems, sodass der Manipulator die Referenzkonfiguration einnimmt, die mit dem Manipulator verbundene Plattform die Referenzposition einnehmen. Hierzu kann die mobile Plattform als passives Element durch den Manipulator bewegt werden, also in die Referenzposition gedrängt werden. Als aktives Element kann die mobile Plattform entsprechend angesteuert werden, um einer Führung des Manipulators zu folgen. Hierzu kann eine Steuerung des Manipulators mit einer entsprechenden Steuerung des Manipulators verbunden sein. Ferner kann die mobile Plattform Sensoren aufweisen, welche Kräfte erfassen, die von dem Manipulator auf die Plattform infolge des Ansteuerns ausgeübt werden. Entsprechend dieser Daten kann die mobile Plattform ihre Antriebe ansteuern, um der Führungskraft des Manipulators zu folgen.
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In der Referenzposition sind die Position und vorzugsweise auch die Orientierung der mobilen Plattform hinsichtlich des Referenzkörpers oder hinsichtlich des Bauteils präzise definiert. Das Koordinatensystem des Manipulators, welches selber hinsichtlich der mobilen Plattform definiert sein kann, ist somit präzise der Referenzposition der mobilen Plattform zugeordnet. Mittels entsprechender Transformation kann der Manipulator daher präzise ein Bauteil bearbeiten, dessen Position hinsichtlich des Referenzkörpers hinterlegt ist.
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Vorzugsweise liegt im gekoppelten Zustand eine Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Insbesondere vorzugsweise liegt hierbei eine mechanische oder magnetische Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Basierend auf dieser Verbindung kann sich das Robotersystem ausrichten, wenn es entsprechend angesteuert wird, während der Manipulator weiterhin mit dem Referenzkörper verbunden ist und somit einen festen Bezugspunkt hat, um welchen die Bewegung infolge des Ansteuerns erfolgt. Beim Koppeln kann beispielsweise eine magnetische Koppelvorrichtung des Manipulators effizient mittels magnetischer Zugkräfte an einen eisenhaltigen Referenzkörper bewegt werden.
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Vorzugsweise wird in Folge des Annäherns der Plattform an die Referenzposition der Plattform eine Zwischenposition der Plattform erreicht. Diese Zwischenposition ist typischerweise verschieden von der Referenzposition der Plattform. Das Robotersystem muss somit nicht präzise an die Referenzposition der Plattform angenähert werden, da das präzise Ausrichten bzw. Referenzieren erst später automatisch mittels des Manipulators erfolgt. Ein Werker kann beispielsweise das Robotersystem per Hand in die Nähe des Referenzkörpers und in die Nähe der Referenzposition der mobilen Plattform bewegen. Dabei erreicht die Plattform die Zwischenposition. Um ein genaues Durchführen einer programmierten Applikation durchführen zu können, wird mittels des Manipulators die Plattform zunächst automatisch in die Referenzposition gebracht.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Erfassen von auf das Robotersystem wirkenden Kräften und Momenten. Während des Annäherns der Plattform und/oder während des Koppelns des Manipulators wird dabei das Robotersystem und insbesondere vorzugsweise der Manipulator mittels einer Kraftregelung unter Verwendung der erfassten Kräfte und Momente betrieben. Die Kraftregelung kann dabei eine Nachgiebigkeitsregelung sein, und insbesondere mittels einer Impedanz-, einer Admittanz-, einer Positions- oder Drehmomentregelung erfolgen. Bei einer solchen Nachgiebigkeitsregelung kann das Robotersystem zumindest teilweise weichgeschaltet sein und kann entsprechend externer Kräfte geregelt werden, so dass die externen Kräfte, die auf das Robotersystem wirken, aufgrund einer entsprechenden Bewegung des Robotersystems verringert werden. Hierdurch kann der Manipulator an den Referenzkörper koppeln, ohne dass der Manipulator und/oder der Referenzkörper beschädigt werden. Es kann insbesondere ein haptisches Koppeln erfolgen, bei dem der Manipulator den Referenzkörper erkennt und an diesen koppelt. Auch das Annähern der Plattform an die Referenzposition kann dabei derart erfolgen, dass eine Kollision zwischen dem Robotersystem und beispielsweise einer Arbeitsstation, auf welcher sich der Referenzkörper befinden kann, verhindert wird. Somit kann ein haptisches Referenzieren ermöglicht werden.
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Vorzugsweise umfasst das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper ein kraftschlüssiges Koppeln. Insbesondere vorzugsweise liegt infolge des Koppelns eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Somit kann sich das Robotersystem selbst ausrichten, infolge des Ansteuerns, während es im gekoppelten Zustand ist. Beispielsweise kann sich der Manipulator an den Referenzkörper heranziehen oder von diesem wegdrücken, um die Referenzkonfiguration einzunehmen. Der Referenzkörper ist dementsprechend ortsfest und ausreichend starr dimensioniert.
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Vorzugsweise umfasst das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper ein formschlüssiges Koppeln. Insbesondere vorzugsweise liegt infolge des Koppelns eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Manipulator und dem Referenzkörper vor. Durch diesen Formschluss kann präzise sichergestellt werden, dass im gekoppelten Zustand eine bestimmte, vordefinierte Orientierung zwischen dem gekoppelten Manipulator und dem Referenzkörper vorliegt, sodass problemlos die Referenzkonfiguration des Manipulators und die Referenzposition der mobilen Plattform erreicht werden können.
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Vorzugsweise erfolgt das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper derart, dass eine Koppelvorrichtung des Manipulators in einer vordefinierten Ausrichtung relativ zu dem Referenzkörper ist. Insbesondere kann die Koppelvorrichtung einen Endeffektor des Manipulators umfassen. Dabei kann der Endeffektor die Koppelvorrichtung bilden. Die Koppelvorrichtung bzw. der Endeffektor ist im gekoppelten Zustand vorzugsweise in einer vordefinierten Position und Orientierung bezogen auf den Referenzkörper. Durch Ansteuern des Robotersystems im gekoppelten Zustand kann somit effizient eine vordefinierte Referenzkonfiguration und Referenzposition erreicht werden.
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Insbesondere vorzugsweise erfolgt das Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper derart, dass eine Kodierung der Koppelvorrichtung des Manipulators mit einer entsprechenden Gegenkodierung des Referenzkörpers koppelt bzw. entsprechend übereinstimmt. Die Kodierung und Gegenkodierung können auf strukturellen Merkmalen basieren, und beispielsweise aufgrund des Schlüssel-Schloss-Prinzips verhindern, dass der Manipulator an eine falsche Stelle koppelt. Somit kann effizient sichergestellt werden, dass mittels des Manipulators an den richtigen Referenzkörper gekoppelt wird, und dass der gekoppelte Manipulator in einer gewünschten Orientierung zu dem Referenzkörper steht. Hierzu können die Kodierung und Gegenkodierung beispielsweise als dreidimensionale Kodier- und Gegenkodierflächen vorliegen, welche nur ineinandergreifen können, wenn eine bestimmte Ausrichtung der Flächen zueinander vorliegt.
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Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen der Referenzposition der Plattform und der Referenzkonfiguration des Manipulators ein Bewegen der mobilen Plattform an eine Position, in welcher der Manipulator den Referenzkörper erreichen kann, ein Koppeln des Manipulators an den Referenzkörper, und ein Erfassen der Position als die Referenzposition der Plattform und der Konfiguration des Manipulators im gekoppelten Zustand als die Referenzkonfiguration des Manipulators. Diese Schritte werden vorzugsweise während einer Applikationsprogrammierung durchgeführt, und können zumindest teilweise manuell durch einen Programmierer durchgeführt bzw. gesteuert werden. Anschließend können bestimmte Applikationsschritte programmiert werden, wie beispielsweise das Abspeichern eines bestimmten Greifpunktes. Mittels des Verfahrens wird sichergestellt, dass während eines automatischen Ausführens der Applikation genaue Referenzierungsinformationen vorliegen, mittels welcher sich das Robotersystem präzise automatisch referenzieren kann, sodass folgende Applikationsschritte präzise durchgeführt werden können. Es ist somit insbesondere sichergestellt, dass der Manipulator ausgehend von der Referenzkonfiguration die folgenden Applikationsschritte wie während der Applikationsprogrammierung definiert auch im automatischen Modus durchführen kann.
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Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Robotersystem aufweisend einen Manipulator und eine den Manipulator stützende mobile Plattform. Vorzugsweise ist der Manipulator ein mehrachsiger Gelenkarmroboter. Insbesondere vorzugsweise ist der mehrachsige Gelenkarmroboter als Leichtbauroboter ausgestaltet. Weiterhin weist das Robotersystem eine Steuerung auf, welche eingerichtet ist, ein oben beschriebenes Verfahren zum Steuern des Robotersystems durchzuführen. Der Fachmann versteht, dass das Robotersystem entsprechende Mittel zum Durchführen eines solchen Verfahrens umfassen kann, wie beispielsweise eine Koppelvorrichtung. Vorzugsweise umfasst das Robotersystem dabei Sensoren zum Erfassen von auf das Robotersystem und insbesondere auf den Manipulator wirkende Kräfte und Momente. Hierzu können 6-Achsen-Kraft-Momentensensoren eingesetzt werden, welche basierend auf Dehnungsmessbrücken oder Dehnungsmessstreifen Kraft- und Drehmomentkomponenten, die auf den Manipulator wirken, erfassen können.
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4. Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
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1–5 ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform in unterschiedlichen Konstellationen.
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In der 1 ist ein Robotersystem dargestellt, umfassend einen Manipulator 4 und eine mobile Plattform 3, welche den Manipulator 4 stützt. Die mobile Plattform kann in x- und y-Richtung bewegt werden, und somit den Manipulator 4 bewegen. Die mobile Plattform 3 kann eine omnidirektional bewegliche Plattform sein, die als passive Plattform durch einen Werker geschoben werden kann. Vorzugsweise sind die Achsen der Plattform aktiv angetrieben, so dass sich die Plattform programmgesteuert automatisch und autonom bewegen kann. Hierzu kann die mobile Plattform Navigationsmittel, wie beispielsweise Laser umfassen. Eine aktiv angetriebene Plattform kann auch passiv bei gelüfteten Bremsen durch einen Werker geschoben werden.
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Der Manipulator 4 ist als mehrachsiger Gelenkarmroboter ausgebildet, an dessen Handflansch ein Greifer 5 und eine Koppelvorrichtung 6 in Form einer Schlaufe bereitgestellt sind. Ferner ist in der 1 eine Arbeitsstation 1 dargestellt. An dieser befindet sich eine Kontaktvorrichtung 2, an welche die Koppelvorrichtung 6 des Manipulators 4 gekoppelt ist. Die Kontaktvorrichtung 2 stellt dabei den Referenzkörper im Sinne der Erfindung dar.
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Im Folgenden wird der beispielhafte Ablauf einer Applikationsprogrammierung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Dazu wird zunächst die mobile Plattform an eine Position 7a bewegt, in welcher der Manipulator 4 mit seiner Koppelvorrichtung 6 die Kontaktvorrichtung 2 erreichen kann. Im Falle einer passiven Ausgestaltung der Plattform 3 kann diese manuell an die Arbeitsstation 1 geschoben werden. Im Falle einer aktiv angetriebenen Plattform 3 kann diese in manueller Bedienart, etwa mittels einer Fernsteuerung, vor die Arbeitsstation 1 bewegt werden.
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Anschließend wird der Manipulator 4 an die Kontaktvorrichtung 2 wie in 1 dargestellt gekoppelt. Hierzu wird der Manipulator manuell an die Arbeitsstation 1 angenähert, und anschließend mittels der Koppelvorrichtung 6 an die Kontaktvorrichtung 2 angeschlossen. Es liegt eine formschlüssige Verbindung 8 zwischen der Kontaktvorrichtung 2 und der Koppelvorrichtung 6 des Manipulators 4 vor.
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Anschließend wird die Position 7a der mobilen Plattform 3, umfassend die translatorischen Komponenten xa, ya sowie die rotatorische Komponente θa, als die Referenzposition der mobilen Plattform 3 gespeichert. Ebenso wird die Achskonfiguration α1, β1, γ1, ε1 des Manipulators 4 im gekoppelten Zustand als die Referenzkonfiguration des Manipulators gespeichert.
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Wie in der 2 dargestellt kann anschließend eine Applikation programmiert werden. Hierzu wird zunächst die Kopplung zwischen dem Manipulator 4 und der Kontaktvorrichtung 2 gelöst. Die mobile Plattform 3 wurde hierzu in der dargestellten Ausführungsform nicht bewegt und befindet sich immer noch – mit aktivierten Bremsen – an der Position 7a. Die Konfiguration des Manipulators 4 wurde entsprechend der zu programmierenden Applikation verändert, und u.a. ein Greifpunkt 9 an der Arbeitsstation 1 gespeichert. Hierzu können die entsprechenden Achskoordinaten α2, β2, γ2, ε2 des Manipulators zu dem Greifpunkt 9 gespeichert werden.
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Im Folgenden wird das automatische Ausführen der programmierten Applikation unter Bezugnahme auf die 3–5 beschrieben. Hierzu wird zunächst die mobile Plattform 3, die sich zuvor beispielsweise an einer anderen Werkstelle befand, an die Referenzposition 7a der Plattform angenähert. Dies kann z.B. automatisch mittels autonomer Navigation oder durch manuelles Schieben erfolgen. Aufgrund von Positionierungsfehlern wird jedoch typischerweise nur eine abweichende Zwischenposition 7b mit den Koordinaten xb, yb, θb erreicht. Wenn die programmierte Applikation ohne Referenzierung nun durchgeführt werden würde, wäre nicht sichergestellt, dass die anzufahrenden Bahnpunkte, die hinsichtlich der Arbeitsstation 1 definiert sind, präzise oder aufgrund von Achsgrenzen überhaupt mit dem Manipulator erreicht werden. Beispielsweise kann eine Position nicht ausreichend genau angefahren werden, oder aufgrund von Achsgrenzen nicht erreicht werden. Ferner kann eine lineare Bewegung aufgrund der veränderten Ausgangskonfiguration und der daraus resultierenden Singularitäten nicht ausführbar sein. Ferner könnte sich hierbei eine Singularität der Achsstellung einstellen, sodass unter Umständen eine Greifposition nicht erreicht werden kann.
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Wie in 4 dargestellt wird daher zunächst mittels einer automatischen Suchfahrt des Manipulators die Koppelvorrichtung 6 des Manipulators 4 an die Kontaktvorrichtung 2 der Arbeitsstation 1 gekoppelt. Hierzu kann der Manipulator 4 mittels Nachgiebigkeitsregelung betrieben werden, sodass die formschlüssige Verbindung 8 zwischen Koppelvorrichtung 6 und Kontaktvorrichtung 2 problemlos erreicht werden kann. In diesem gekoppelten Zustand liegt eine Konfiguration des Manipulators mit z.B. den Achskoordinaten α3, β3, γ3, ε3 vor.
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Anschließend wird der Positionierungsfehler der mobilen Plattform 3 korrigiert. Wenn die mobile Plattform 3 eine passiv angetriebene Plattform ist, kann der Manipulator 4 direkt in die Referenzachskonfiguration α1, β1, γ1, ε1 gesteuert werden. Hierdurch wird die mobile Plattform 3, die fest mit dem Manipulator 4 verbunden ist, in die zugehörige Referenzposition xa, ya, θa geführt bzw. gezogen, wie in 5 dargestellt. Anschließend kann die Kopplung gelöst werden und der folgende Applikationsschritt ausgeführt werden. Die Basis des Manipulators ist nun an derselben Stelle wie bei der Applikationsprogrammierung, sodass die programmierte Bewegung des Manipulators wie gewünscht durchgeführt werden kann.
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Wenn die Plattform 3 eine aktiv angetriebene Plattform ist, kann über eine inverse Kinematik, die alle Freiheitsgrade des Gesamtsystems umfasst, mittels einer Nullraumbewegung sowohl die Referenzkonfiguration α1, β1, γ1, ε1 des Manipulators als auch die Referenzposition xa, ya, θa der Plattform angesteuert werden. Anschließend kann die Kopplung gelöst werden und der folgende Applikationsschritt ausgeführt werden, ohne dass ein eventuelles Umpositionieren der Plattform erforderlich ist, um das zuvor programmierte Applikationsprogramm auszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsstation
- 2
- Kontaktvorrichtung, Referenzkörper
- 3
- mobile Plattform
- 4
- Manipulator
- 5
- Endeffektor
- 6
- Koppelvorrichtung
- 7a, 7b
- Position der mobilen Plattform
- 8
- Verbindung
- 9
- Greifpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6429016 B1 [0006]
- EP 2590787 B1 [0007]
