DE102016208362A1 - Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters - Google Patents

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Patrick Goerg
Markus Wünsch
Johannes Lachner
Michael Weis
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KUKA Systems GmbH
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    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
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    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters (1) mittels einer Robotersteuerung (13), mit den Schritten des Vorgebens einer zum Greifen des Gegenstands (17) durch den Klemmgreifer (15) zugeordnete Klemmbreite (KB) des Gegenstands (17), des Vorgebens eines Höchstwerts einer Sicherheitsklemmkraft, des Ansteuerns des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) eine Schließbewegung ausführt, des fortlaufenden Messens einer Klemmkraft an dem Klemmgreifer (15) während des Ansteuerns des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) die Schließbewegung ausführt, des Bestimmens der momentanen Greiferöffnungsweite des Klemmgreifers (15), wenn die momentan gemessene Klemmkraft den vorgegebenen Höchstwert der Sicherheitsklemmkraft überschreitet, und des Anhaltens des Motors (16), wenn bei Überschreiten des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand (17) zugeordnete Klemmbreite (KB).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters mittels einer Robotersteuerung, wobei der Industrieroboter einen Endeffektor umfasst, der zum klemmenden Greifen von Gegenständen als Klemmgreifer ausgebildet ist, der mittels eines durch die Robotersteuerung angesteuerten Motors automatisch zu öffnen und zu schließen ist.
  • Aus der DE 10 2014 210 331 A1 ist eine Greifvorrichtung bekannt, insbesondere als Effektor für einen Industrieroboter, welche Greifvorrichtung erste und zweite Klemmbacken umfasst, die relativ aufeinander zu beweglich eingerichtet sind, um ein Werkstück zu greifen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters mittels einer Robotersteuerung zu schaffen, mit dem der Industrieroboter in einer für einen Benutzer des Industrieroboters sicheren Weise betrieben werden kann, insbesondere ein Einklemmen von Körperteilen des Benutzer zwischen Klemmbacken eines Klemmgreifers des Industrieroboters zuverlässig verhindert ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters mittels einer Robotersteuerung, wobei der Industrieroboter einen Endeffektor umfasst, der zum klemmenden Greifen von Gegenständen als Klemmgreifer ausgebildet ist, der mittels eines durch die Robotersteuerung angesteuerten Motors automatisch zu öffnen und zu schließen ist, aufweisend die Schritte:
    • – Vorgeben einer zum Greifen des Gegenstands durch den Klemmgreifer zugeordnete Klemmbreite des Gegenstands,
    • – Vorgeben eines Höchstwerts einer Sicherheitsklemmkraft,
    • – Ansteuern des Motors, derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer eine Schließbewegung ausführt,
    • – Fortlaufendes Messen einer Klemmkraft an dem Klemmgreifer während des Ansteuerns des Motors, derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer die Schließbewegung ausführt,
    • – Bestimmen der momentanen Greiferöffnungsweite des Klemmgreifers, wenn die momentan gemessene Klemmkraft den vorgegebenen Höchstwert der Sicherheitsklemmkraft überschreitet,
    • – Anhalten des Motors, wenn bei Überschreiten des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand zugeordnete Klemmbreite.
  • Ein Industrieroboter weist im Allgemeinen einen Roboterarm und eine programmierbare Robotersteuerung (Steuervorrichtung) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Industrieroboters steuert oder regelt, indem ein oder mehrere insbesondere automatisch verstellbare Gelenke (Roboterachsen) durch insbesondere elektrische Antriebe oder Motoren bewegt werden, wobei die Robotersteuerung die Antriebe gemäß eines Roboterprogramms automatisch oder in einem Handfahrbetrieb steuern oder regeln kann. Die Robotersteuerung dient also dazu, die Gelenke des Roboterarms durch Ansteuern von Antrieben des Roboterarms zu verstellen, wodurch die Glieder des Roboterarms bewegt werden. Jeweils zwei benachbarte Glieder des Roboterarms können dabei durch ein einzelnes Gelenk gegeneinander verstellbar verbunden sein, welches die jeweilige Achse darstellt, die von einem zugeordneten Antrieb bewegt wird. Die Robotersteuerung kann auch dazu dienen, einen Motor des Klemmgreifers anzusteuern, wodurch die Klemmbacken des Klemmgreifers wahlweise geöffnet oder geschlossen werden können, indem die wenigstens zwei Klemmbacken voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden.
  • Roboterarme können unter anderem ein Gestell und ein relativ zum Gestell mittels eines Gelenks drehbar gelagertes Karussell umfassen, an dem eine Schwinge mittels eines anderen Gelenks schwenkbar gelagert ist. An der Schwinge kann dabei ihrerseits ein Armausleger mittels eines weiteren Gelenks schwenkbar gelagert sein. Der Armausleger trägt dabei eine Roboterhand, wobei insoweit der Armausleger und/oder die Roboterhand mehrere weitere Gelenke aufweisen können. Eines, mehrere oder alle Gelenke des Roboterarms können als Drehgelenke ausgebildet sein.
  • Der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisende Roboterarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der Roboterarm als ein Sechsachs-Knickarmroboter ausgebildet sein. Eines, mehrere oder alle Gelenke des Knickarmroboters können als Drehgelenke ausgebildet sein.
  • Die Klemmbreite ist die mindestens erforderliche Öffnungsweite des Klemmgreifers, die notwendig ist, um den zu greifenden Gegenstand von außen einfassen zu können. Dies gilt für einen sogenannten Außengriff. Die Klemmbreite entspricht insoweit derjenigen Breite des Gegenstands, in dessen Bereich der Gegenstand an zwei seiner gegenüberliegenden Seiten von dem Klemmgreifer gegriffen wird.
  • Die Greiferöffnungsweite kann beispielsweise der momentane Abstand zweier Greifbacken des Klemmgreifers bzw. deren Greifflächen voneinander sein.
  • In einer alternativen Ausgestaltung kann der Klemmgreifer für einen Innengriff ausgebildet und eingerichtet sein. Die Klemmbreite ist in diesem Fall dann die höchstens zulässige Öffnungsweite des Klemmgreifers, die nicht überschritten werden darf, um in einen Hohlraum des zu greifenden Gegenstands eingreifen zu können. In dieser alternativen Ausgestaltung als Klemmgreifer für einen Innengriff erfolgt die Schließbewegung dann durch ein Auseinanderfahren des Klemmgreifers, insbesondere dessen Greiferbacken. Ein Anhalten des Motors, erfolgt dabei dann, wenn bei Überschreiten des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft die momentane Greiferöffnungsweite kleiner ist, als die dem Gegenstand zugeordnete innenseitige Klemmbreite des Gegenstands.
  • Mittels der Erfindung soll es demgemäß durch einen sensitiven Greifvorgang möglich werden, einen Greifanwendungsbereich zu erschließen, bei dem ein Mensch nicht gefährdet oder verletzt wird, zugleich jedoch auch hohe Klemmkräfte auf ein Bauteil, d.h. einen zu greifenden Gegenstand übertragen werden können.
  • Umgesetzt werden kann ein solcher sicherer Greifvorgang beispielsweise mit einem elektromechanischen Klemmgreifer, der insbesondere zwei parallele Greiffinger aufweisen kann. Das Prinzip lässt sich jedoch auch mit anderen Antriebsprinzipien umsetzen. Beispielsweise mit einem servo-pneumatischen Greifer. Auch andere kinematische Formen, als parallele Fingerführungen sind möglich. Benötigt wird für den Greifvorgang ein sensorischer Rückschluss auf eine Greifkraft und die Position der Greiffinger. Möglich sind hier für die Kraft z.B. der Strom des Antriebs, d.h. des Motors, oder Dehnungsmessstreifen, die an den Greiffingern angeordnet sind. Möglich sind für die Position z.B. ein Drehwinkelgeber am Antrieb bzw. Motor, insbesondere bei bekannter und schlupffreier Übersetzung oder Schleifkontakte, die parallel zur Greiffingerbewegung verlaufen.
  • Durch eine Umschaltung, bzw. eine Beschränkung und eine Aufhebung der Beschränkung, einer Greifkraft und ein intelligentes Vorpositionieren der Greiffinger vor einem Greifobjekt, d.h. einem zu greifenden Gegenstand, ist es möglich, das Greifobjekt so zu greifen, dass entweder kein Finger der Person gequetscht werden kann, oder dass ein Finger im Fall einer Quetschung nur mit einer stark reduzierten Kraft beaufschlagt wird. Der Ausschluss einer Quetschung wird erzielt, indem die Greiffinger so vor das Greifobjekt positioniert werden, dass kein Finger der Hand einer Person in einen Spalt zwischen Greiffinger und Greifobjekt passt. Dies bedeutet, dass der Spalt im Allgemeinen kleiner als 5mm sein sollte. Das Positionieren der Greiffinger sollte dabei so erfolgen, dass im Quetschungsfall, z.B. eines menschlichen Fingers zwischen Greiffinger und Greifobjekt, die Kraft derart reduziert ist, dass z.B. ein Finger keine bleibenden bzw. schwerwiegenden Verletzung erfahren kann.
  • Voraussetzung für das Verfahren ist, dass die Lage (als Position und Orientierung) des Greifobjekts und die wesentlichen geometrischen Maße des Greifobjekts bekannt sind. Die Greiffinger können von ihrer Ausgangslage bis 5 Millimeter vor das Greifobjekt zu positionieren sein. Der Positionierungsvorgang soll dabei sensitiv ablaufen. Damit ist eine reduzierte Greifkraft, z.B. durch einen reduzierten Strom oder eine reduzierte Geschwindigkeit, und ein Abstoppen der Bewegung bei der Erkennung eines Hindernisses vor der Sollposition gemeint. Dies kann z.B. durch einen Schwellwertabgleich des Stroms während einer Positionsgeregelten Schließbewegung erfolgen. Bei Erreichen der Sollposition wird die Greifkraft umgeschaltet bzw. die Beschränkung der Greifkraft aufgehoben. Anschließend wird die Schließbewegung für die letzten 5 Millimeter zwischen Greifobjekt und Greiffinger fortgesetzt. Dieser Teil der Schließbewegung wird nicht sensitiv ausgeführt, da hier bereits kein Finger mehr zwischen Bauteil und Greiffinger herein passt. Dadurch können höhere Greifkräfte ausgeübt werden, als während der Gefahr einer Quetschung. Hierbei sollte auch ausgeschlossen werden, dass ein Mensch das Bauteil entfernt und seine Finger zwischen die Greiffinger bringen kann. Das Greifobjekt ist dadurch mit einer hohen Klemmkraft beaufschlagt und kann hinsichtlich des Greifvorgangs fester gegriffen werden.
  • Wird während der sensitiven Greifbewegung ein Hindernis vor dem Erreichen der Sollposition detektiert, bspw. durch den Anstieg des Stroms während der Positionsgeregelten Bewegung des Greifers als Reaktion auf eine steigende Differenz zwischen Soll- und Istposition durch Drücken auf ein Hindernis wie z.B. einen Finger), wird die Schließbewegung gestoppt. Damit wird sichergestellt, dass die Greifkraft nicht weiter ansteigt. Durch die Begrenzung der Greifkraft während dieser Bewegung wird der Finger außerdem nicht verletzt.
  • Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind ein sensitives Ein-Teachen eines Greifobjektes und eine Greifobjektdetektion.
  • Das Verfahren ist in analoger Weise auch auf Öffnungsbewegungen beim Innengriff von Greifobjekten anwendbar.
  • Durch die Kombination von Positions- und Krafterkennung können auch Bauteile eingeteacht werden. Der Greifer fährt beispielsweise mit konstanter Geschwindigkeit zu, bis er einen Anstieg des Motorstroms und/oder einen Anstieg der gemessenen Kraft, z.B. über Kraftmessbacken, erkennt (Überschreiten eines Schwellwertes). Die dazu passende Position wird gespeichert und der Greifer öffnet sich wieder. Weitere Bauteile können eingelernt werden.
  • Dies unterscheidet sich vom Stand der Technik durch die Sensitivität während des Greifens in derselben Roboteranwendung. Damit ist gemeint, dass während des Einteachens die Greifkraft derart gering ist, dass z.B. ein Finger nicht verletzt wird, während der Greifer geschlossen wird. Zusätzlich kann bei unbekannter Greifobjektlage und unbekannten Greifobjektmaßen auch eine Greifbewegung wie beim Teachen eines Greifobjekts durchgeführt werden und eine anschließende Öffnung der Greiffinger um maximal 5 Millimeter pro Seite verhindern, dass ein Finger in den entstehenden Spalt gelangt. Insoweit erfolgt eine Begrenzung der Öffnungsweite als Sicherheitsfunktion. Hierbei sollte jedoch ausgeschlossen werden, dass der Finger zwischen den Greiffingern verbleibt und fälschlicher Weise zunächst als Greifobjekt geteacht und anschließend mit hoher Greifkraft gegriffen wird. Außerdem kann bei bekannter Bauteilposition ein fehlender Kraftanstieg auf ein falsches oder fehlendes Bauteil schließen lassen. Ferner kann die Möglichkeit der Vorpositionierung zur Begrenzung eines Spalts auch auf andere Anwendungen übertragen werden. Ein Greifvorgang muss nicht der einzige Anwendungsfall sein.
  • In einer weiterführenden Ausgestaltung weist das Verfahren den Schritt auf, dass ein weiteres Ansteuern des Motors erfolgt, derart, dass der Klemmgreifer die Schließbewegung weiter ausführt, trotz eines Überschreitens des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft, wenn die momentane Greiferöffnungsweite gleich groß oder kleiner ist, als die zugeordnete Klemmbreite des Gegenstands.
  • In einem solchen Fall ist davon auszugehen, dass keine Körperteile, wie Finger sich zwischen den Greifbacken und dem Gegenstand befinden können und demgemäß kann der Klemmgreifer mit hoher Greifkraft geschlossen werden.
  • In einer ersten Variante kann die zugeordnete Klemmbreite des Gegenstands diejenige Breite sein, die der Gegenstand zwischen zwei Angriffsflächen des Gegenstands aufweist, an denen zwei gegenüberliegende Greifbacken des Klemmgreifers angreifen. Dies bedeutet, dass die Robotersteuerung von einer niedrigen Klemmkraft auf eine hohe Klemmkraft umschaltet, wenn die Greifbacken des Klemmgreifers den Gegenstand berühren.
  • In einer zweiten Variante kann die zugeordnete Klemmbreite des Gegenstands durch die Summe einer ersten Spaltbreite zwischen einer ersten Greifbacke des Klemmgreifers und einer ersten Angriffsfläche des Gegenstands, einer zweiten Spaltbreite zwischen einer zweiten Greifbacke des Klemmgreifers, und einer zweiten Angriffsfläche des Gegenstands und derjenigen Breite, die der Gegenstand zwischen seinen zwei Angriffsflächen aufweist, an denen die zwei gegenüberliegenden Greifbacken des Klemmgreifers angreifen, gebildet werden. Dies bedeutet, dass die Robotersteuerung von einer niedrigen Klemmkraft auf eine hohe Klemmkraft umschaltet, wenn die Greifbacken des Klemmgreifers jeweils links und rechts des Gegenstandes noch um die beiden Spaltbreiten von dem Gegenstand entfernt sind.
  • Die erste Spaltbreite und die zweite Spaltbreite können jeweils einen Wert zwischen 0,1 und 5,0 Millimeter aufweisen. In jedem Fall muss die Spaltbreite so gering sein, dass keine Köperteile, wie beispielsweise ein Finger einer Person in den Spalt hineinpasst. Hierbei sind die Vorgaben der Berufsgenossenschaften oder weiterer Institute/Verbände für Normen oder ähnlichem zu beachten. Bevorzugt können auch andere Werte für weitere menschliche Glieder vorgegeben werden. Handelt es sich um Finger bzw. Fingerspitzen könnte der Wert zwischen 4 mm und 6 mm vorgegeben werden. Ist der Greifer bzw. das Greifverfahren jedoch so ausgelegt bzw. herrschen entsprechende Gegebenheiten, dass nur die Möglichkeit besteht, dass ein Werker oder Mensch mit seiner Schulter zwischen die Greifbacken gelangen kann, so wären Werte zwischen 40 mm und 120 mm vorzugeben.
  • Das Ansteuern des Motors, kann derart erfolgen, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer eine Schließbewegung ausführt, in einem kraft- und/oder momentengeregelten Betrieb des Industrieroboters und des Motors erfolgt, solange die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand zugeordnete Klemmbreite.
  • Das Ansteuern des Motors, kann auch derart erfolgen, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer eine Schließbewegung ausführt, in einem positionsgeregelten Betrieb des Industrieroboters und des Motors erfolgt, wobei zusätzlich eine Kraftmessung am Klemmgreifer erfolgt, und zwar solange die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand zugeordnete Klemmbreite.
  • Das Ansteuern des Motors, kann des Weiteren derart erfolgen, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer eine Schließbewegung ausführt, in einem positionsgeregelten Betrieb des Industrieroboters und des Motors erfolgt, insbesondere ohne eine Kraftmessung am Klemmgreifer erfolgt, wenn die momentane Greiferöffnungsweite kleiner als die dem Gegenstand zugeordnete Klemmbreite oder gleich der dem Gegenstand zugeordnete Klemmbreite ist.
  • In einer speziellen Ausführungsart des Verfahrens kann ein Vorhandensein des zu greifenden Gegenstands zwischen zwei Greifbacken des Klemmgreifers mittels eines Sensors detektiert werden und im Falle eines Nichtvorhandenseins oder eines Entfernens des Gegenstands der Motor angehalten werden oder ein weiteres Ansteuern des Motors in einem kraft- und/oder momentengeregelten Betrieb erfolgen.
  • Ein kraft- und/oder momentengeregelter Betrieb des Motors kann beispielsweise mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung erfolgen. Es kann sich dabei um eine Nachgiebigkeitsregelung handeln. Eine Admittanzregelung basiert auf einer vorhandenen Positionsregelung des Roboters und/oder des Klemmgreifers auf Gelenkebene bzw. auf Greifergelenksbene. Hierbei werden die von außen auf den Roboter bzw. den Klemmgreifer einwirkenden verallgemeinerten Kräfte gemessen. Ausgehend von diesen Kräften wird eine dem gewünschten dynamischen Verhalten entsprechende Bewegung des Roboterarms und/oder des Klemmgreifers bestimmt, die über eine inverse Kinematik und die unterlagerte Positionsregelung an die Motoren kommandiert wird. Eine Impedanzregelung basiert im Gegensatz zu einer Admittanzregelung auf einer vorhandenen Drehmomentenregelung auf Gelenkebene. Es werden die Abweichung der tatsächlichen Lage von einer definierten Solllage gemessen und entsprechend des gewünschten dynamischen Verhaltens eine gewünschte verallgemeinerte Kraft, bzw. Kräfte und Momente, bestimmt. Diese Kraft kann über die bekannte Kinematik des Roboterarms und des Klemmgreifers auf entsprechende Gelenkdrehmomente abgebildet werden. Die Drehmomente können schließlich über die unterlagerte Drehmomentenregelung eingestellt werden.
  • Generell kann das Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters mittels einer Robotersteuerung derart erfolgen, dass der Klemmgreifer ausgebildet ist, eine maximale Greiferöffnungsweite von mehr als 5 Millimeter aufzuweisen und mittels eines durch die Robotersteuerung angesteuerten Motors automatisch zu öffnen und zu schließen zu sein.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Roboters mit einem Roboterarm und einer Robotersteuerung,
  • 2 ein Ablaufschema eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten, beispielhaften Klemmgreifers mit einem zu greifenden Gegenstand.
  • Die 1 zeigt einen Industrieroboter 1, der einen Roboterarm 2 und eine Robotersteuerung 13 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke 11 verbundene Glieder 12. Bei den Gliedern 12 handelt es sich insbesondere um ein Gestell 3 und ein relativ zum Gestell 3 um eine vertikal verlaufende Achse A1 drehbar gelagertes Karussell 4. Die Schwinge 5 ist am unteren Ende z.B. an einem nicht näher dargestellten Schwingenlagerkopf auf dem Karussell 4 um eine vorzugsweise horizontale Drehachse A2 schwenkbar gelagert. Am oberen Ende der Schwinge 5 ist wiederum um eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Achse A3 der Armausleger 6 schwenkbar gelagert. Dieser trägt endseitig die Roboterhand 7 mit ihren vorzugsweise drei Drehachsen A4, A5, A6. Der Armausleger 6 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein schwenkbar an der Schwinge 5 gelagertes erstes Gehäusebauteil 9 auf. An dem ersten Gehäusebauteil 9 eines ersten Gliedes 12 ist ein zweites Gehäusebauteil 10 eines zweiten Gliedes 12 des Armauslegers 6 um die Achse A4 drehbar gelagert. Weitere Glieder des Roboterarms 2 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels neben der Schwinge 5, der Armausleger 6 und die vorzugsweise mehrachsige Roboterhand 7 mit einer als Flansch 8 ausgeführten Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Endeffektors in Form eines Klemmgreifers 15. Der Klemmgreifer 15 bzw. dessen Greifbacken 15a und 15b können mittels eines Motors 16 durch die Robotersteuerung 13 automatisch angesteuert geöffnet und geschlossen werden.
  • Die 2 zeigt das Ablaufschema eines Verfahrens zum automatischen Steuern des Industrieroboters 1 mittels der Robotersteuerung 13, wobei der Industrieroboter 1 einen Endeffektor umfasst, der zum klemmenden Greifen von Gegenständen als Klemmgreifer 15 ausgebildet ist, der mittels eines durch die Robotersteuerung 13 angesteuerten Motors 16 automatisch zu öffnen und zu schließen ist, aufweisend die Schritte des Vorgebens einer zum Greifen des Gegenstands 17 durch den Klemmgreifer 15 zugeordnete Klemmbreite KB des Gegenstands 17, des Vorgebens eines Höchstwerts einer Sicherheitsklemmkraft, des Ansteuerns des Motors 16, derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer 15 eine Schließbewegung ausführt, des Fortlaufenden Messens einer Klemmkraft an dem Klemmgreifer 15 während des Ansteuerns des Motors 16, derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer 15 die Schließbewegung ausführt, des Bestimmens der momentanen Greiferöffnungsweite des Klemmgreifers 15, wenn die momentan gemessene Klemmkraft den vorgegebenen Höchstwert der Sicherheitsklemmkraft überschreitet, und des Anhaltens des Motors 16, wenn bei Überschreiten des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand 17 zugeordnete Klemmbreite KB. Übersteigt die gemessene Klemmkraft den vorgegebene Höchstwert der Sicherheitsklemmkraft nicht, wird ab bzw. bei Erreichen der dem Gegenstand 17 zugeordneten Klemmbreite KB die Greifkraft umgeschaltet bzw. erhöht und die noch fehlende Strecke bzw. der noch fehlende Weg der zum letztendlichen Greifen des Gegenstandes 17 benötigt wird, wird mit dieser umgeschalteten bzw. erhöhten Greifkraft durchgeführt, sodass ein sicheres und/oder festes Greifen des Gegenstandes 17 ermöglicht ist bzw. wird. Im vorliegenden Beispiel der 2 werden somit die letzten 5 mm mit umgeschalteter bzw. erhöhter Kraft, insbesondere nichtsensitiv, zurückgelegt.
  • Im Falle des Ausführungsbeispiels der 3 wird die zugeordnete Klemmbreite KB des Gegenstands 17 durch die Summe einer ersten Spaltbreite SB1 zwischen einer ersten Greifbacke 15a des Klemmgreifers 15 und einer ersten Angriffsfläche AF1 des Gegenstands 17, einer zweiten Spaltbreite SB2 zwischen einer zweiten Greifbacke 15b des Klemmgreifers 15, und einer zweiten Angriffsfläche AF2 des Gegenstands 17 und derjenigen Breite B, die der Gegenstand 17 zwischen seinen zwei Angriffsflächen AF1 und AF2 aufweist, an denen die zwei gegenüberliegenden Greifbacken 15a, 15b des Klemmgreifers 15 angreifen, gebildet.
  • 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
    • DE 102014210331 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Verfahren zum automatischen Steuern eines Industrieroboters (1) mittels einer Robotersteuerung (13), wobei der Industrieroboter (1) einen Endeffektor umfasst, der zum klemmenden Greifen von Gegenständen (17) als Klemmgreifer (15) ausgebildet ist, der mittels eines durch die Robotersteuerung (13) angesteuerten Motors (16) automatisch zu öffnen und zu schließen ist, aufweisend die Schritte: – Vorgeben einer zum Greifen des Gegenstands (17) durch den Klemmgreifer (15) zugeordnete Klemmbreite (KB) des Gegenstands (17), – Vorgeben eines Höchstwerts einer Sicherheitsklemmkraft, – Ansteuern des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) eine Schließbewegung ausführt, – Fortlaufendes Messen einer Klemmkraft an dem Klemmgreifer (15) während des Ansteuerns des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) die Schließbewegung ausführt, – Bestimmen der momentanen Greiferöffnungsweite des Klemmgreifers (15), wenn die momentan gemessene Klemmkraft den vorgegebenen Höchstwert der Sicherheitsklemmkraft überschreitet, – Anhalten des Motors (16), wenn bei Überschreiten des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand (17) zugeordnete Klemmbreite (KB).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, aufweisen den Schritt: – Weiteres Ansteuern des Motors (16), derart, dass der Klemmgreifer (15) die Schließbewegung weiter ausführt, trotz eines Überschreitens des vorgegebenen Höchstwertes der Sicherheitsklemmkraft, wenn die momentane Greiferöffnungsweite gleich groß oder kleiner ist, als die zugeordnete Klemmbreite (KB) des Gegenstands (17).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordnete Klemmbreite (KB) des Gegenstands (17) diejenige Breite (B) ist, die der Gegenstand (17) zwischen zwei Angriffsflächen (AF1, AF2) des Gegenstands (17) aufweist, an denen zwei gegenüberliegende Greifbacken (15a, 15b) des Klemmgreifers (15) angreifen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordnete Klemmbreite (KB) des Gegenstands (17) durch die Summe einer ersten Spaltbreite (SB1) zwischen einer ersten Greifbacke (15a) des Klemmgreifers (15) und einer ersten Angriffsfläche (AF1) des Gegenstands (17), einer zweiten Spaltbreite (SB2) zwischen einer zweiten Greifbacke (15b) des Klemmgreifers (15), und einer zweiten Angriffsfläche (AF2) des Gegenstands (17) und derjenigen Breite (B), die der Gegenstand (17) zwischen seinen zwei Angriffsflächen (AF1, AF2) aufweist, an denen die zwei gegenüberliegenden Greifbacken (15a, 15b) des Klemmgreifers (15) angreifen, gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spaltbreite (SB1) und die zweite Spaltbreite (SB2) jeweils einen Wert zwischen 0,1 und 5,0 Millimeter aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) eine Schließbewegung ausführt, in einem kraft- und/oder momentengeregelten Betrieb des Industrieroboters (1) und des Motors (16) erfolgt, solange die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand (17) zugeordnete Klemmbreite (KB).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) eine Schließbewegung ausführt, in einem positionsgeregelten Betrieb des Industrieroboters (1) und des Motors (16) erfolgt, wobei zusätzlich eine Kraftmessung am Klemmgreifer (15) erfolgt, und zwar solange die momentane Greiferöffnungsweite größer ist, als die dem Gegenstand (17) zugeordnete Klemmbreite (KB).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des Motors (16), derart, dass der zumindest teilweise geöffnete Klemmgreifer (15) eine Schließbewegung ausführt, in einem positionsgeregelten Betrieb des Industrieroboters (1) und des Motors (16) erfolgt, insbesondere ohne eine Kraftmessung am Klemmgreifer (15) erfolgt, wenn die momentane Greiferöffnungsweite kleiner als die dem Gegenstand (17) zugeordnete Klemmbreite (KB) oder gleich der dem Gegenstand (17) zugeordnete Klemmbreite (KB) ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorhandensein des zu greifenden Gegenstands (17) zwischen zwei Greifbacken (15a, 15b) des Klemmgreifers (15) mittels eines Sensors detektiert wird und im Falle eines Nichtvorhandenseins oder eines Entfernens des Gegenstands (17) der Motor (16) angehalten wird oder ein weiteres Ansteuern des Motors (16) in einem kraft- und/oder momentengeregelten Betrieb erfolgt.
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