DE102016222255B3

DE102016222255B3 - Roboterarm, mobiler Roboter und Logistiksystem

Info

Publication number: DE102016222255B3
Application number: DE102016222255.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Riedel; Wolfgang Schober
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Roboterarm (1), einen mobilen Roboter, aufweisend ein Fahrwerk und einen an dem Fahrwerk angeordneten Roboterarm (1), sowie ein Logistiksystem, aufweisen einen Warenträger (20), der zum vorübergehenden Lagern von Waren (21) ausgebildet ist, und aufweisend ein fahrerloses Transportfahrzeug (16), das zum Transportieren des Warenträgers (20) ausgebildet ist, sowie aufweisend einen entsprechenden mobilen Roboter.

Description

Die Erfindung betrifft einen Roboterarm, einen mobilen Roboter, aufweisend ein Fahrwerk und einen an dem Fahrwerk angeordneten Roboterarm, sowie ein Logistiksystem, aufweisen einen Warenträger, der zum vorübergehenden Lagern von Waren ausgebildet ist, und aufweisend ein fahrerloses Transportfahrzeug, das zum Transportieren des Warenträgers ausgebildet ist, sowie aufweisend einen entsprechenden mobilen Roboter.
Aus der EP 2 102 080 B1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kommissionieren von Waren bekannt, mit den Schritten des Beladens wenigstens eines autarken Transportfahrzeugs mit allen zum Kommissionieren einer gemischten Palette benötigten Palettierungseinheiten, des automatisches Fahrens des mit allen zum Kommissionieren der gemischten Palette benötigten Palettierungseinheiten beladenen wenigstens einen autarken Transportfahrzeugs zu einer einen Palettierroboter aufweisenden Palettierstation und des sequenzielles Entladens der Palettierungseinheiten von dem wenigstens einen autarken Transportfahrzeug und Platzieren der Palettierungseinheiten auf eine Transportpalette zum Bilden der gemischten Palette mittels des Palettierroboters, der den wenigstens einen beladenen autarken Transportfahrzeug entsprechend eines vorab ermittelten Packmusters der gemischten Palette entlädt.
Die US 2009/0287352 A1 beschreibt ein System, das einen Endeffektor, ein Roboterhandgelenk zum Umorientieren des Endeffektors, sowie einen Roboterarm zum Umpositionieren des Endeffektors umfasst. Der Roboterarm kann zu einem Stapel zusammengefaltet werden, wobei das Roboterhandgelenk an dem letzten Glied des Roboterarms montiert ist.
Die EP 0 012 237 A1 beschreibt einen programmgesteuerten Manipulator mit einem Grundgestell mit einer Hubsäule und einem um die vertikale Achse der Hubsäule schwenkbaren und in der Höhe verfahrbaren Arm, an dessen Ende ein Greifer angeordnet ist, wobei der Arm an seinem inneren Ende an einem an der Hubsäule verfahrbaren Schlitten um eine vertikale Achse schwenkbar angelenkt ist und wobei er zwischen sich und dem Greifer mindestens zwei weitere Schwenkarme mit jeweils vertikaler Schwenkachse trägt, die jeweils um einen vollen Winkel schwenkbar sind.
Außerdem beschreiben die FR 2 937 269 A1 , FR 2 587 643 A1 und GB 2 232 655 A jeweils einen Roboterarm mit mehreren Schwenkgliedern.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Roboterarm, einen mobiler Roboter und ein Logistiksystem zu schaffen, mit dem Handhabungsaufgaben besonders flexibel, effizient und schnell ausgeführt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Roboterarm, aufweisend:

– ein Grundgestell,
– einen am Grundgestell in einer vertikalen Richtung verschiebbar gelagerten Schlitten, und einen ersten Motor, der ausgebildet ist, den Schlitten relativ zum Grundgestell zu verstellen,
– ein am Schlitten um eine vertikale erste Drehachse schwenkbar gelagertes proximales Schwenkglied, und einen zweiten Motor, der ausgebildet ist, das proximale Schwenkglied relativ zum Schlitten zu schwenken,
– ein am proximalen Schwenkglied um eine vertikale zweite Drehachse schwenkbar gelagertes Zwischenschwenkglied, und einen dritten Motor, der ausgebildet ist, das Zwischenschwenkglied relativ zum proximalen Schwenkglied zu schwenken,
– ein am Zwischenschwenkglied um eine vertikale dritte Drehachse schwenkbar gelagertes distales Schwenkglied, und einen vierten Motor, der ausgebildet ist, das distale Schwenkglied relativ zum Zwischenschwenkglied zu schwenken,
– einen am distalen Schwenkglied um eine horizontale vierte Drehachse drehbar gelagerten Stellgliedträger, und eine erste Umschaltvorrichtung, die ausgebildet ist, den Stellgliedträger zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Stellgliedträger eine erste Stellung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Stellgliedträger eine von der ersten Stellung abweichende zweite Stellung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms umzuschalten,
– ein am Stellgliedträger verstellbar gelagertes Stellglied, und eine zweite Umschaltvorrichtung, die ausgebildet ist, das Stellglied zwischen einer ersten Arretierungsstellung, in welcher das Stellglied eine erste Stellung einnimmt und einer zweiten Arretierungsstellung, in welcher das Stellglied eine von der ersten Stellung abweichende zweite Stellung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms umzuschalten, und
– einen am Stellglied um eine fünfte Drehachse drehbar gelagerten Endeffektor und einen fünften Motor, der ausgebildet ist, den Endeffektor relativ zum Stellglied zu drehen.

Unter einem mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms wird im Rahmen dieser Erfindung verstanden, eine Änderung der geometrischen Gestalt eines Gliedes des Roboterarms, derart, dass zwei durch dieses Glied verbundene, benachbarte Gelenke durch eine solche Änderung eine andere relative Position und/oder Orientierung zu einander einnehmen, ohne dass eine solche Änderung durch die Motoren des Roboterarms erfolgt, welche Motoren zum automatischen und/oder manuellen Ändern der Gelenkstellungen des Roboterarms vorgesehen sind. Unter einem mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms wird im Rahmen dieser Erfindung somit nicht verstanden, das Ändern der Gelenkstellungen des Roboterarms durch Betreiben der Motoren des Roboterarms, welche die Pose des Roboterarms bestimmen, also die Summe aller Gelenkfreiheitsgrade des Roboterarms darstellen.
Durch den in vertikaler Richtung am Grundgestell verschiebbar gelagerten Schlitten wird ein Schubgelenk des Roboterarms geschaffen. Indem der Roboterarm neben diesem Schubgelenk und drei um eine vertikale Drehachse bewegbaren Drehgelenken außerdem noch ein viertes, um eine vertikale Drehachse bewegbares Drehgelenks aufweist, wird eine redundante SCARA-Roboterstruktur gebildet. Bei einer solchen redundanten SCARA-Roboterstruktur kann der Endeffektor in mehr als einer einzigen Gelenkstellungspose des Roboterarms dieselbe Position und Orientierung im Raum einnehmen, wodurch der Roboterarm u.a. sehr flexible positioniert werden kann. Indem ein so gebildeter redundanter SCARA-Roboterarm außerdem noch wenigstens eine erste Umschaltvorrichtung und eine zweite Umschaltvorrichtung aufweist, kann die Konfiguration dieses redundanten SCARA-Roboterarms zusätzlich verändert werden. Zwei Glieder des Roboterarms welche durch die erste Umschaltvorrichtung oder die zweite Umschaltvorrichtung verbunden sind und durch diese in ihren relativen Stellungen zueinander umkonfiguriert werden können, werden im Folgenden unter anderem auch als „Binärgelenke“ oder „Binärachsen“ bezeichnet, da sie genau zwei Zustände aufweisen können und für den Roboterarm betriebsfähige Zwischenstellungen nicht möglich sind. Die „Binärgelenke“ oder „Binärachsen“ stellen somit, anders ausgedrückt, mechanische, insbesondere bistabile Schalter dar, die zwei Schaltzustände aufweisen können.
Das Grundgestell und der daran linear verstellbare Schlitten können derart ausgebildet sein, dass der am Schlitten angebrachte Vorderarm des Roboterarms insbesondere von nahezu Bodenhöhe bis hinauf zu seiner Bauhöhe in der Höhe beliebig höhenverstellt werden kann. Das proximale Schwenkglied ist bauartbedingt näher an dem Grundgestell und dem Schlitten, d.h. näher an der durch das Grundgestell und dem Schlitten gebildeten Hubsäule des Roboterarms angeordnet, als das distale Schwenkgelenk, welches bauartbedingt ferner dem Grundgestell und dem Schlitten, d.h. ferner der durch das Grundgestell und dem Schlitten gebildeten Hubsäule des Roboterarms angeordnet ist, als das proximale Schwenkglied.
Der Stellgliedträger kann in einer ersten Ausführungsform ein Schubgelenkträger sein, und die erste Umschaltvorrichtung kann dabei ausgebildet sein, den Schubgelenkträger zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schubgelenkträger als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schubgelenkträger eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms umzuschalten. Das Stellglied ist in diesem Fall ein am Schubgelenkträger verschiebbar gelagertes Schubglied, und die zweite Umschaltvorrichtung ist dabei ausgebildet, das Schubglied zwischen einer ersten Arretierungsschubstellung, in welcher das Schubglied als seine Stellung eine erste Position einnimmt und einer zweiten Arretierungsschubstellung, in welcher das Schubglied eine von der ersten Position abweichende zweite Position einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms umzuschalten.
Die erste Umschaltvorrichtung, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, kann ein erstes Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, den Schubgelenkträger in seiner erste Orientierung in einer vertikalen Orientierung zu halten, in der das Schubglied vertikal verstellbar bezüglich des Schubgelenkträgers verstellbar ist und ein zweites Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, den Schubgelenkträger in seiner zweiten Orientierung in einer horizontalen Orientierung zu halten, in der das Schubglied horizontal verstellbar bezüglich des Schubgelenkträgers verstellbar ist.
Die zweite Umschaltvorrichtung, die ausgebildet ist, das Schubglied zwischen der ersten Arretierungsschubstellung und der zweiten Arretierungsschubstellung umzuschalten, kann ein drittes Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, das Schubglied in seiner erste Position in einer bezüglich des Schubgelenkträgers eingefahrenen Position zu halten und ein viertes Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, das Schubglied in seiner zweiten Position in einer bezüglich des Schubgelenkträgers ausgefahrenen Position zu halten.
Der Stellgliedträger kann in einer zweiten Ausführungsform statt eines Schubgelenkträgers ein Schwenkgelenkträger sein, wobei die erste Umschaltvorrichtung dabei ausgebildet sein kann, den Schwenkgelenkträger zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schwenkgelenkträger als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schwenkgelenkträger eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms umzuschalten. Das Stellglied ist in diesem Fall ein am Schwenkgelenkträger drehbar gelagertes Schwenkglied, und die zweite Umschaltvorrichtung ist dabei ausgebildet, das Schwenkglied zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher das Schwenkglied als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher das Schwenkglied eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms umzuschalten.
Die erste Umschaltvorrichtung kann in diesem Fall ausgebildet sein, den Schwenkgelenkträger zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, und kann ein erstes Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger in seiner erste Orientierung in einer horizontalen Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied drehbar bezüglich des Schwenkgelenkträgers verstellbar ist und kann außerdem ein zweites Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger in seiner zweiten Orientierung in einer vertikalen Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied schwenkbar bezüglich des Schwenkgelenkträgers verstellbar ist.
Die zweite Umschaltvorrichtung kann dabei ausgebildet sein, das Schwenkglied zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, und kann dazu ein drittes Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, das Schwenkglied in seiner erste Orientierung in einer bezüglich des Schwenkgelenkträgers angeordneten Orientierung zu halten und kann dabei ein viertes Arretierungsmittel aufweisen, welches ausgebildet ist, das Schwenkglied in seiner zweiten Orientierung in einer bezüglich des Schwenkgelenkträgers umgeschwenkten Orientierung zu halten.
Die erste Umschaltvorrichtung kann in allen Ausführungsalternativen eine erste Antriebsvorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger oder den Schwenkgelenksträger in die erste Orientierung zu bringen und eine zweite Antriebsvorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger oder den Schwenkgelenksträger in die zweite Orientierung zu bringen.
Die zweite Umschaltvorrichtung kann in allen Ausführungsalternativen eine dritte Antriebsvorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, das Schubglied oder das Schwenkglied in die erste Position oder erste Orientierung zu bringen und eine vierte Antriebsvorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, das Schubglied oder das Schwenkglied in die zweite Position oder zweite Orientierung zu bringen.
Wenigstens eine von erster Antriebsvorrichtung, zweiter Antriebsvorrichtung, dritter Antriebsvorrichtung und vierter Antriebsvorrichtung kann generell wenigstens ein Stellmittel aus der Gruppe von elektro-magnetischem Stellmittel, hydraulischem Stellmittel, pneumatischem Stellmittel und/oder federelastischem Stellmittel aufweisen.
Im Drehmomenten-Übertragungsweg zwischen dem Schlitten und dem proximalen Schwenkglied kann eine erste Sicherheitskupplung angeordnet sein, die ausgebildet ist, eine drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor auf das proximale Schwenkglied herzustellen, wenn das momentan übertragene Drehmoment ein der ersten Sicherheitskupplung zugeordnetes Schaltmoment unterschreitet und die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor auf das proximale Schwenkglied zu unterbrechen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die erste Sicherheitskupplung kann eine erste Sperreinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, in Ihrem Sperrzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor auf das proximale Schwenkglied auch dann aufrecht zu erhalten, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die erste Sicherheitskupplung kann eine erste Freilaufeinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, in Ihrem Freilaufzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor auf das proximale Schwenkglied auch dann zu lösen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung zugeordnete Schaltmoment unterschreitet.
Im Drehmomenten-Übertragungsweg zwischen dem proximalen Schwenkglied und dem Zwischenschwenkglied kann alternativ oder ergänzend zu der ersten Sicherheitskupplung eine zweite Sicherheitskupplung angeordnet sein, die ausgebildet ist, eine drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor auf das Zwischenschwenkglied herzustellen, wenn das momentan übertragene Drehmoment ein der zweiten Sicherheitskupplung zugeordnetes Schaltmoment unterschreitet und die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor auf das Zwischenschwenkglied zu unterbrechen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die zweite Sicherheitskupplung kann eine zweite Sperreinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, in Ihrem Sperrzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor auf das Zwischenschwenkglied auch dann aufrecht zu erhalten, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die zweite Sicherheitskupplung kann eine zweite Freilaufeinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, in Ihrem Freilaufzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor auf das Zwischenschwenkglied auch dann zu lösen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung zugeordnete Schaltmoment unterschreitet.
Insgesamt sind sowohl bei der ersten Sicherheitskupplung als auch bei der zweiten Sicherheitskupplung in einer speziellen Ausführungsform des Roboterarms genau drei Betriebszustände des Roboterarms möglich und zwar ein erster Betriebszustand, in dem die betreffenden Drehgelenke des Roboterarms (erste Drehachse und zweite Drehachse) stets starr an die jeweiligen Motoren (zweiter Motor und dritter Motor) drehmomentübertragend gekoppelt sind, ein zweiter Betriebszustand, in dem die betreffenden Drehgelenke des Roboterarms bei Erreichen und/oder Überschreiten eines Schaltmoments das betreffende Drehgelenk drehmomentenfrei schaltet, und ein dritter Betriebszustand, in dem die betreffenden Drehgelenke des Roboterarms stets drehmomentenfrei geschaltet sind. Der erste Betriebszustand kann insoweit als ein Leistungsmodus betrachtet werden, bei dem maximale Drehmomente zum Bewegen des Roboterarms eingeleitet werden können, jedoch keine Sicherung gegen unerwünschte Kollisionen erfolgt. Der zweite Betriebszustand kann insoweit als ein Sicherheitsmodus betrachtet werden, bei dem Drehmomente nur bis zu einer Höchstgrenze (dem Schaltmoment) übertragen werden können, die noch keine gravierenden Schäden erwarten lassen. Der dritte Betriebszustand kann insoweit als ein Teach-Modus oder als ein Verschiebemodus betrachtet werden, bei dem Drehmomente gar nicht übertragen werden können, sondern die betreffenden Drehgelenke des Roboterarms durch Anfassen und Bewegen mit den Händen einer Person manuell verstellt werden können, sei es zum Teachen von Roboterarmstellungen oder lediglich zum Beiseiteschieben des Roboterarms.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen mobilen Roboter, aufweisend eine örtlich versetzbare Aufstellvorrichtung und einen an der Aufstellvorrichtung angeordneten Roboterarm nach einer oder mehreren Ausführungen, wie erfindungsgemäß beschrieben, wobei die Aufstellvorrichtung zum mobilen Tragen des Roboterarms ausgebildet ist und eine Ankoppelvorrichtung aufweist, die zum Ankoppeln eines fahrerlosen Transportfahrzeugs an die Aufstellvorrichtung ausgebildet ist, derart, dass der Roboterarm durch Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs von seiner Stelle bewegt und dadurch örtlich versetzt werden kann.
Unter einer örtlich versetzbaren Aufstellvorrichtung wird insbesondere eine Basis verstanden, welche den Roboterarm trägt und stabil auf einem Untergrund, wie einem Boden stehen kann und zwar derart, dass der Roboterarm bewegt und dessen Gelenke verstellt werden können, ohne dass der Roboterarm umfällt. Örtlich versetzbar bedeutet, dass der Roboterarm mittels der Aufstellvorrichtung wahlweise an verschiedenen Stellen des Untergrunds oder des Bodens positioniert, d.h. aufgestellt werden kann. Ein Versetzten kann dabei ein Fahren, Rollen, Schieben oder Gleiten der Aufstellvorrichtung von einem Ort zu einem anderen Ort sein. Ein Versetzten kann aber auch ein Anheben der Aufstellvorrichtung von einem Ort und ein Absetzen der Aufstellvorrichtung an einem anderen Ort mit umfassen. Die Mobilität des Roboterarms kann demgemäß insbesondere durch ein Fahren des Roboterarms oder ein Anheben und versetztes Absetzen des Roboterarms gegeben sein. Das fahrerlose Transportfahrzeug kann auch als autonomes Fahrzeug bezeichnet werden. Das fahrerlose Transportfahrzeug ist insbesondere ohne einen Personen-Führerstand ausgebildet.
Die Aufstellvorrichtung kann ein Gestell aufweisen, das Standfüße umfasst und eine Abstützeinrichtung aufweist, an der die Aufstellvorrichtung, insbesondere durch das fahrerlose Transportfahrzeug angehoben werden kann. Die Aufstellvorrichtung kann demgemäß in Art eines Tisches mit Standbeinen ausgeführt sein, wobei die Aufstellvorrichtung von dem fahrerlosen Transportfahrzeug unterfahren werden kann. Ist das fahrerlose Transportfahrzeug unter die Aufstellvorrichtung gefahren, kann durch eine entweder am fahrerlosen Transportfahrzeug vorgesehene Hubvorrichtung oder eine an der Aufstellvorrichtung vorgesehene Hubvorrichtung die Aufstellvorrichtung und somit auch der Roboterarm angehoben werden, derart, dass die Standfüße und/oder die Standbeinen vom Boden angehoben sind und die Aufstellvorrichtung und somit auch der Roboterarm weggefahren werden kann.
Die Aufstellvorrichtung kann jedoch alternativ oder ergänzend zu einer Ausführung mit Gestell und/oder Hubvorrichtung ein insbesondere eigenes Fahrwerk mit mehreren antriebslosen Rädern aufweisen, die zum rollenden Bewegen der Aufstellvorrichtung und somit zum rollenden Bewegen des Roboterarms von einer ersten örtlichen Stelle zu einer zweiten örtlichen Stelle ausgebildet sind. Die Aufstellvorrichtung und somit auch der Roboterarm kann demgemäß passiv auf dem Boden herumgeschoben werden. Ein derartiges Herumschieben kann beispielsweise durch manuelles Schieben durch eine Person erfolgen oder durch Ziehen und/oder Schieben mittels eines an die Aufstellvorrichtung angekoppelten fahrerlosen Transportfahrzeug, das insoweit ein Zugfahrzeug für die Aufstellvorrichtung bildet. Das fahrerlose Transportfahrzeug bildet dann mit der Aufstellvorrichtung insoweit ein Gespann.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Logistiksystem, aufweisend wenigstens einen Warenträger, der zum vorübergehenden Lagern von Waren ausgebildet ist, wenigstens ein fahrerloses Transportfahrzeug, das zum Transportieren des Warenträgers ausgebildet ist, und wenigstens einen mobilen Roboter nach einer oder mehreren Ausführungen, wie erfindungsgemäß beschrieben, dessen Aufstellvorrichtung eine Ankoppelvorrichtung aufweist, die eine erste Ankoppeleinrichtung umfasst, die zum unmittelbaren mechanischen Ankoppeln des Warenträgers an die Aufstellvorrichtung ausgebildet ist und eine zweite Ankoppeleinrichtung umfasst, die zum unmittelbaren mechanischen Ankoppeln des den Warenträger tragenden Transportfahrzeugs an die Aufstellvorrichtung ausgebildet ist, derart, dass die Waren im Ankopplungszustand des Warenträgers mittels des Roboterarms von dem Warenträger entnommen und/oder auf den Warenträger aufgegeben werden können.
Die erste Ankoppeleinrichtung und die zweite Ankoppeleinrichtung können demgemäß zwei separate Ankoppeleinrichtungen sein. Alternativ können die erste Ankoppeleinrichtung und die zweite Ankoppeleinrichtung jedoch auch von einer gemeinsamen alleinigen Ankoppeleinrichtung gebildet werden. Die beiden Ankoppeleinrichtungen, ob separate oder kombinierte Ankoppeleinrichtungen bilden zusammen demgemäß die Ankoppelvorrichtung.
Der Warenträger kann von einer schrankartigen oder regalartigen Lagervorrichtung gebildet werden. Der Warenträger kann einen kastenförmigen Grundkörper aufweisen, der Ablageflächen, Tischflächen, Ablageböden und/oder Fachböden aufweist und insbesondere ein oder mehrere Regalfächer aufweisen kann.
Zum Transportieren des Warenträgers kann das fahrerlose Transportfahrzeug einen Tragboden aufweisen auf dem der Warenträger aufgestellt werden kann. Insbesondere kann der Warenträger Standfüße, Standbeine, Rollen und/oder Räder aufweisen und dadurch einen Spaltraum zwischen einem Unterboden des Warenträgers und eines Bodens oder einer Fahrbahn bilden, wodurch der Warenträger von dem fahrerlosen Transportfahrzeug unterfahren werden kann und der Warenträger durch das fahrerlose Transportfahrzeug, insbesondere durch eine Hubvorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs zum Transport des Warenträgers durch das fahrerlose Transportfahrzeug angehoben und fortbewegt werden kann.
Das Logistiksystem kann eine Robotersteuerung aufweisen, die ausgebildet ist, den ersten Motor, den zweiten Motor, den dritten Motor, den vierten Motor und den fünften Motor des Roboterarms gemäß eines Roboterprogramms anzusteuern, um den Endeffektor in seinen räumlichen Positionen und Orientierungen automatisch zu bewegen, wobei in der Robotersteuerung ein geometrisches Modell der Gestalt des Warenträgers, der wenigstens eine Ablagefläche aufweist, gespeichert ist, und die Robotersteuerung eingerichtet ist, den Endeffektor unter Berücksichtigung des geometrisches Modell der Gestalt des Warenträgers und der wenigstens einen Ablagefläche zu bewegen, derart, dass mittels des Endeffektors, der zum Greifen von Waren ausgebildet ist, die Waren im Ankopplungszustand des Warenträgers an der Aufstellvorrichtung mittels des Endeffektors von Ablageflächen des Warenträgers entnommen und/oder auf die Ablageflächen des Warenträgers aufgegeben werden können.
Anhand des geometrischen Modells des Warenträgers kann ein von der Robotersteuerung ausgeführtes Roboterprogramm mittels des Endeffektors des Roboterarms automatisch Waren von Ablageflächen des Warenträgers entnehmen und/oder auf die Ablageflächen des Warenträgers aufgeben. Aufgrund des Ankopplungszustands des Warenträgers an der Aufstellvorrichtung ist eine genau definierte relative Position und Orientierung des Warenträgers zu der Aufstellvorrichtung und folglich auch relativ zur Basis, d.h. zum Grundgestell des Roboterarms vorgegeben.
Das fahrerlose Transportfahrzeug kann wahlweise zum Bewegen eines von mehreren Warenträgern und/oder zum Bewegen eines von mehreren Roboterarmen verwendet werden.
Die Erfindung beschreibt, mitunter anders als bisher ausgedrückt, somit auch ein innovatives Gesamtkonzept. Das Robotersystem soll die Vorzüge einer SCARA-Roboterstruktur nutzen und außerdem ermöglichen, dass ein Gegenstand, wie beispielsweise eine Ware oder ein Paket um 90 Grad horizontal gekippt und verdreht abgelegt werden kann, dass der Gegenstand auch aus sehr engen und/oder vollen Regalen, u.a. auch von weit hinten entnommen werden kann, dass der Gegenstand abwechselnd von oben und von der Seite gegriffen werden, und dass der Gegenstand aus einer tiefen und/oder schmalen Kiste entnommen und/oder abgelegt werden kann.
Es wird unter anderem ein mobiles Robotersystem aufgezeigt, welches hochflexibel sein kann und vorzugsweise automatisch so konfiguriert werden kann, dass ein Gesamtsystem, das auch aus mehreren Robotereinheiten bestehen kann, möglichst effizient arbeiten kann.
Darüber hinaus soll das einzelne Robotersystem möglichst hoch performant sein, in einem vom Menschen abgetrennten Bereich arbeiten können, als auch über einen optionalen Modus verfügen, in dem eine sichere Kooperation oder Koexistenz von Mensch und Roboter möglich ist. Der Roboter kann zudem in einem weiteren Modus sehr leichtgängig und intuitiv von Hand geführt werden. Die einzelnen Roboterarme sollen einen möglichst großen Arbeitsbereich bei einer gleichzeitig minimalen Störkontur aufweisen und um Hindernisse, wie beispielsweise die Vertikalsäule, Regalelemente, andere Waren oder Kisten, herum greifen können.
Gelöst wird die Aufgabenstellung und Zielsetzung durch ein mehrelementiges Robotersystem, wie in den Ansprüchen beschrieben. Es kann insbesondere bedarfsgerecht rekonfiguriert werden. Das Logistiksystem besteht in einer Grundausführung aus drei Basiseinheiten. Die erste Basiseinheit umfasst eine Roboter-Einheit, d.h. einen Roboterarm. Der Roboterarm kann auf einer passiven, d.h. nicht angetrieben verfahrbaren mobiler Plattform angeordnet sein. Die mobile Plattform kann Rollen, Bremsen und/oder Fixiermöglichkeiten für die Gegenstände, wie beispielsweise Waren oder Pakete aufweisen. Die zweite Basiseinheit umfasst eine "Carrier-Einheit", d.h. einen Warenträger. Der Warenträger kann mittels einer autonomen mobilen Plattform, die Kopplungsmöglichkeiten aufweisen kann, bewegt werden. Die dritte Basiseinheit umfasst eine Transport-Einheit, d.h. ein fahrerloses Transportfahrzeug. Das fahrerlose Transportfahrzeug kann eine mobile Plattform mit Ablageflächen und Stauvolumen sein. Das fahrerlose Transportfahrzeug kann auch Werkzeuge, wie beispielsweise Greifer, Schrauber und/oder Vorrichtungen, wie Montagehilfen in der Produktion aufweisen. Das fahrerlose Transportfahrzeug kann vollständig passiv oder aktiv mobil und koppelbar sein.
Diese drei Basiseinheiten können frei miteinander kombiniert werden, um unterschiedliche Aufgabefelder abdecken zu können. In einer ersten Ausführungsvariante kann der mobile Roboterarm eigenständig an seinen Einsatzort fahren oder während der Fahrt Aufgaben ausführen. In einer zweiten Ausführungsvariante kann der mobile Roboterarm temporär stationär eingesetzt werden und eine Handhabungsausgabe lokal ausführen. In einer dritten Ausführungsvariante kann der mobile Roboterarm temporär stationär eingesetzt werden und eine Handhabungsausgabe lokal ausführen und dabei Gegenstände, wie Waren von einer Transporteinheit holen oder auf die Transporteinheit auflegen. In einer vierten Ausführungsvariante kann der mobile Roboterarm mit meinem mobilen autonomen Transportfahrzeug, beispielsweise in der Logistik, eine Anlieferung und einen Abtransport von Waren, Betriebsmitteln und/oder Werkzeugen durchführen.
Je nach Gesamtaufgabe und Einsatzbereich können die drei Basiseinheiten, d.h. der Roboterarm, das Fahrwerk (mobiler Roboter) und das fahrerlose Transportfahrzeug, in unterschiedlichen Anzahlen vorhanden sein und miteinander kombiniert werden.
Ein wesentlicher Aspekt liegt auf dem erfindungsgemäßen Roboterarm, welcher eine SCARA-Grundstruktur mit in der kinematischen Kette von einem Grundgestellt ausgehend eine erste vertikale Schubachse, wie beispielsweise eine Hubsäule, und folgend drei vertikale Drehachsen besitzt. Diese SCARA-Grundstruktur wird durch eine zusätzliche vertikale Drehachse zu einer kinematisch redundanten Roboterstruktur, d.h. Roboterkonfiguration, erweitert, sodass das bisherige Defizit der Beweglichkeit, beispielsweise einer durch ein Gabel-Lagerung reduzierten Gelenkbeweglichkeit, ausgeglichen wird und der Gesamtarbeitsraum des Roboterarms, auch um Hindernisse oder die Grundsäule herum, deutlich verbessert wird. Des Weiteren werden zwei binäre Zusatzachsen, d.h. schaltbare Zusatzachsen, wie Schaltglieder mit Umschaltvorrichtungen, in die kinematische Struktur integriert. Die Binärachsen ermöglichen das Umschalten in zwei Zustände bzw. zwei Gelenkstellungen und können sowohl als binäre Drehgelenke, als auch als binäre Schubgelenke ausgeführt werden. Durch solche Binärgelenke lassen sich insgesamt vier unterschiedliche Endeffektorposen, d.h. räumliche Positionen und Orientierungen eines Roboterflansches und/oder eines Robotergreifers, realisieren.
Eine erste Endeffektorpose bildet eine Grundstellung. Diese Pose kann für sämtliche dynamische Bewegungen der Roboterstruktur verwendet werden. Der Endeffektor besitzt dabei eine möglich geringe Massenträgheit und eine stabile Abstützung in den Führungslagern der beiden Binärgelenke. Beide Gelenke, insbesondere jedoch das Schubgelenk, wird in beiden Endstellungen, insbesondere jedoch in dieser Grundpose, stabil gegen einen Anschlag gedrückt und zusätzlich seitlich mittels beispielsweise einer kurzen Schiene oder zwei Führungsstiften am Ende oder in der Nähe der Grundpose vorteilshaft in Bezug auf Querbelastungen und Kippmomente fixiert.
Eine zweite Endeffektorpose bildet eine untere Stellung. Diese Pose kann genutzt werden, um bspw. von oben in tiefe Kisten zu greifen, ohne dass Roboterkomponenten, insbesondere die Roboterstruktur mit dem Kistenrand kollidieren. Hier wird das lineare Binärgelenk vollständig z.B. gegen einen Endanschlag ausgefahren.
Eine dritte Endeffektorpose bildet eine seitliche Stellung. In dieser Pose können Waren aus einem Regal oder in ein Regal geräumt werden. Hierzu wird das rotatorische Binärgelenk z.B. gegen einen Endanschlag geschwenkt.
Eine vierte Endeffektorpose bildet eine seitlich ausgefahrene Stellung. In dieser Pose können Waren aus einem sehr schmalen Regal geräumt werden oder in ein sehr schmales Regal geräumt werden. Auch tiefer liegende Regalbereiche können problemlos erreicht werden, ohne dass Roboterkomponenten, insbesondere die Roboterstruktur mit dem Regal kollidieren. Hierzu wird das rotatorische Binärgelenk geschwenkt, sowie das lineare Binärgelenk ausgefahren.
Binärgelenke, d.h. Gelenke mit einer Umschaltvorrichtung besitzen auf Grund des deutlich einfacheren Aufbaus gegenüber klassischen servo-angetriebenen Gelenken einige Vorteile, die sich vor allem insbesondere im Komponentengewicht, im Bauraum und in den Kosten widerspiegeln. Binärgelenke können beispielsweise beidseitig im Sinne von Agonist und Antagonist bewegt oder einseitig passiv z.B. über Federn rückgestellt werden. Die Antriebe können hierbei insbesondere elektro-magnetisch, hydraulisch und/oder pneumatisch eine Antriebskraft erzeugen. Dabei wird das Gelenk stets über den vollständigen Gelenkwinkel bzw. die vollständige Hubstrecke bewegt und an den Gelenkgrenzen gegen einen Endanschlag gedrückt. Dieser Zustand kann, falls gewünscht, durch entsprechende Taster, Aufnehmer und/oder Sensoren erfasst werden. Kostenintensive Positionssensoren sind nicht nötig, da keine Zwischenzustände erkannt werden müssen. Des Weiteren können alternativ oder ergänzend für die binären Gelenksbewegungen auch Vorrichtungen eingesetzt werden, die aus Formgedächtnis-Legierungen, wie beispielsweise Nickel-Titan(NiTi)-Legierungen, bestehen. Diese Vorrichtungen sind extrem leicht und äußerst kostengünstig und können je nach elektrischer Bestromung d.h. je nach Temperatur unterschiedliche Formen und Ausprägungen annehmen.
Eine proximale Antriebsverteilung, d.h. eine Anordnung der Motoren an Gliedern, die sich in der kinematischen Kette möglichst nahe an dem Grundgestell des Roboterarms befinden, reduziert die bewegte Masse des Roboterarms zusätzlich. Hierbei können Servomotoren und ggf. Getriebe der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse, d.h. der zweite Motor und der dritte Motor, an dem Schlitten angeordnet sein. Die Servomotoren und ggf. Getriebe der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse können dabei kollinear platziert sein. Die Bewegungsübertragung des dritten Motors auf das Zwischenschwenkglied erfolgt beispielsweise über einen Riemen. Ein vierter Motor kann aus Bauraumgründen leicht versetzt neben dem zweiten Motor positioniert, an dem proximalen Schwenkglied angeordnet sein. Hier erfolgt die Übertragung der vorzugsweise nicht übersetzten Antriebsbewegung über das Zwischenschwenkglied hinweg oder durch das Zwischenschwenkglied hindurch mittels zweier Riementriebe auf distale Schwenkglied. Die in der kinematischen Kette nachfolgenden beiden Achsen sind binär umschaltbar und somit vergleichsweise einfach und/oder leicht aufgebaut. Die letzte Achse, die auch eine Drehachse ist, kann direkt bzw. über einen exzentrisch angeordneten kleinen Motor ggf. mit Riementrieb angetrieben werden. Diese Antriebsverteilung konzentriert die meiste Masse der Antriebseinheiten, d.h. der Motoren in die Nähe der Hubsäule, d.h. des Grundgestells und/oder des Schlittens, sodass deren Massenträgheit gering gehalten werden kann.
Ein ergänzendes Sicherheitskonzept kann vorsehen, über drucksensitive Tastelemente und Schaltleisten, drohende Quetschungen zwischen den Robotergliedern zu detektieren, daraufhin das System abzubremsen und die kritischen Gelenke entgegengesetzt leicht zurückzufahren. Grundlegende Scherstellen, wie bei Kinematikstrukturen von Roboterarmen mit geschichteten Gliedern sind hier nicht vorhanden. Darüber kann das Robotersystem in den rotatorisch wirkenden Achsen Sicherheitskupplungen aufweisen, die den Kraftfluss zwischen Antrieb und Abtrieb (d.h. nachfolgendes Strukturelement bzw. Riemenscheiben) definiert, reproduzierbar und mechanisch beim Erreichen einen Schwellwerts sicher trennen. Dies reduziert im dynamischen Kollisionsfall die reflektierte Masse, da die durch die Antriebe verursachte feste Bindung zwischen den Robotergliedern unmittelbar aufgehoben wird. Zudem wird verhindert, dass Personen oder Gegenstände zwischen Roboter und Umgebung eingeklemmt werden können. Obwohl der Roboterarm insgesamt fünf vollwertige aktive und zwei zusätzliche binäre Antriebe besitzt, ist es ausreichend lediglich die erste Drehachse und die zweite Drehachse freizuschalten damit dieser Kollisionsschutz erreicht werden kann. Der Endeffektor ist in diesem Fall auf der gesamten Ebene des Roboterarms in zwei Freiheitsgraden frei beweglich und kann manuell gegen einen definierten Widerstand weggeschoben werden. Diese mechanische Leistungsbegrenzung erfordert keine aufwendige steuerungstechnische Verarbeitung von Sensorsignalen, die mit Verzögerungszeiten einhergehen. Sie ist jederzeit direkt einsatzbereit und sicher. Die Einstellung des Grenzantriebsmoments kann über eine Justierung der Kupplungsmechanik erfolgen.
Wie beschrieben, begrenzen die Sicherheitskupplungen die Leistung des Roboterarms auf ein Mensch-Roboter-Kollaborations(MRK)-fähiges Level, bei dem der Roboterarm mit reduzierter Geschwindigkeit bei einem Menschen oder mit einem Menschen zusammenarbeiten soll. Sind zusätzliche Schutzeinrichtungen, wie Zugangsbeschränkungen usw. aktiv und halten diese Personen vom Roboter fern, so können die Sicherheitskupplungen umgeschaltet werden. Dies kann mechanisch manuell oder elektrisch ausgelöst (z.B. über einen Elektro-Magneten oder ein Formgedächtniselement) erfolgen. In diesem sogenannten Leistungsmodus, wird das volle Antriebsmoment ohne Limitierung auf die Roboterstruktur übertragen. Der Roboterarm kann jetzt hoch-performant arbeiten.
Der jeweilige Zustand des Roboterarms kann von außen, z.B. über eine entsprechende Signalbeleuchtung oder farbige Elemente, angezeigt werden und dadurch gut zu erkennen sein. Der jeweilige Zustand kann intern über Sicherheitstaster abgefragt und an die Steuerung übertragen werden.
Als zusätzlich möglicher Modus kann ein Handführmodus ausgewählt werden. Dieser schaltet die Sicherheitskupplungen komplett frei, d.h. dies entspricht ein auf Null Nm gesetztes Grenzantriebsmoment. Damit kann der Roboterarm in der Ebene vollständig kraftfrei durch den Nutzer geführt werden. Eine ggf. zusätzliche, abtriebsseitige Positionssensorik der Antriebe zeichnet dabei im Sinne eines Teachens die gesamte Bewegung oder nur einzelne Armstellungen auf.
Somit können die beschriebenen Sicherheitskupplungen beispielsweise in drei Modi umgeschaltet werden. Ein erster Modus entspricht einem Leistungsmodus. Hier wird ein Durchrutschen durch ein entsprechend platziertes formschlüssiges Sperrelement verhindert. Der Antriebsstrang verhält sich wie ein gewöhnlicher Antriebstrang eines Roboters. Ein zweiter Modus entspricht einem MRK-Modus. Hier wird ein gezieltes Durchrutschen bei einem vorher definierten Antriebsmoment erzeugt. Der Antriebsstrang verhält sich bis zu diesem Grenzmoment wie ein gewöhnlicher Antriebstrang. Darüber hinaus wird das übertragbare Moment auf dieses begrenzt. Ein dritter Modus entspricht einem Teach-Modus. Hier werden die Kupplungselemente direkt getrennt, sodass kein Moment übertragen wird. Das betreffende Gelenk ist somit komplett frei geschaltet und kann reibungsfrei oder reibungsarm von außen bewegt werden.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung ein innovatives Konzept eines rekonfigurierbaren mobilen Robotersystems beschrieben, dass aus den Grundmodulen Robotereinheit, "Carrier-Einheit" und Transporteinheit besteht, welche beliebig miteinander kombiniert werden können. Die Robotereinheit besitzt eine neuartige siebenachsige Struktur auf SCARA-Basis. Diese sind ideal für logistische Anwendungen geeignet. Sie ist kinematisch einfach redundant ausgeführt und besitzt zwei zusätzliche, binär aktuierte Gelenke. Diese sind jeweils in zwei Stellungen umschaltbar, sodass auf einfache Weise insgesamt vier Endeffektorstellungen realisiert werden können. Die Stellungen ermöglichen neben einfachen Greifsituationen von oben und von der Seite, auch unter anderem den Griff in eine tiefe Kiste, sowie in ein schmales tiefes Regal. Zwei schaltbare mechanische Sicherheitskupplungen in der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse begrenzen bei Bedarf die Leistungsfähigkeit und minimieren das Verletzungsrisiko durch den Roboterarm in der Arbeit mit Menschen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele 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 Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboterarms in einer ersten Konfiguration,
2 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboterarms gemäß 1 in einer zweiten Konfiguration,
3 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboterarms gemäß 1 in einer dritten Konfiguration,
4 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboterarms gemäß 1 in einer vierten Konfiguration,
5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboterarms in einer ersten Konfiguration,
6 eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboterarms gemäß 5 in einer zweiten Konfiguration,
7 eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboterarms gemäß 5 in einer dritten Konfiguration,
8 eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboterarms gemäß 5 in einer vierten Konfiguration,
9 ein beispielhaftes erstes Szenario des De-Kommissionierens und des Vorsortierens,
10 ein beispielhaftes zweites Szenario des Einräumens und Ausräumens von Waren,
11 ein beispielhaftes drittes Szenario einer Verräum-Unterstützung, und
12 ein beispielhaftes viertes Szenario der Sortierung von Warenrückläufern.
Die 1 bis 4 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboterarms 1. Der Roboterarm 1 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Grundgestell 2 auf. An dem Grundgestell 2 ist in einer vertikalen Richtung verschiebbar ein Schlitten 3 gelagert. Der Roboterarm 1 weist einen ersten Motor M1 auf, der ausgebildet ist, den Schlitten 3 relativ zum Grundgestell 2 in seiner Höhenlage zu verstellen, wie dies durch den Doppelpfeil am Schlitten 3 aufgezeigt ist.
Am Schlitten 3 ist um eine vertikale erste Drehachse D1 schwenkbar ein proximales Schwenkglied 4 gelagert. Der Roboterarm 1 weist einen zweiten Motor M2 auf, der ausgebildet ist, das proximale Schwenkglied 4 relativ zum Schlitten 3 zu schwenken. Am proximalen Schwenkglied 4 ist um eine vertikale zweite Drehachse D2 schwenkbar ein Zwischenschwenkglied 5 gelagert. Der Roboterarm 1 weist einen dritten Motor M3 auf, der ausgebildet ist, das Zwischenschwenkglied 5 relativ zum proximalen Schwenkglied 4 zu schwenken. Am Zwischenschwenkglied 5 ist um eine vertikale dritte Drehachse D3 schwenkbar ein distales Schwenkglied 6 gelagert. Der Roboterarm 1 weist einen vierten Motor M4 auf, der ausgebildet ist, das distale Schwenkglied 6 relativ zum Zwischenschwenkglied 5 zu schwenken. Der am Schlitten 3 angeordnete dritte Motor M3 ist mittels eines ersten Riemens 7.1 an das Zwischenschwenkglied 5 gekoppelt. Der am proximalen Schwenkglied 4 angeordnete vierte Motor M4 ist über einen zweiten Riemens 7.2 und einen dritten Riemen 7.3 mit dem distalen Schwenkglied 6 gekoppelt.
Der Roboterarm 1 weist einen am distalen Schwenkglied 6 um eine horizontale vierte Drehachse D4 drehbar gelagerten Schubgelenkträger 8a auf. Der Roboterarm 1 weist außerdem eine erste Umschaltvorrichtung 9.1 auf, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger 8a zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schubgelenkträger 8a eine erste Orientierung, wie in 1 und 2 gezeigt eine vertikale Orientierung, einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schubgelenkträger 8a eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung, wie in 3 und 4 gezeigt eine horizontale Orientierung, einnimmt, zum Umkonfigurieren des Roboterarms 1 umzuschalten. Jede der 1 bis 4 zeigt den Roboterarm 1 in einer anderen Konfiguration des Roboterarms 1.
Ein Schubglied 10a des Roboterarms 1 ist am Schubgelenkträger 8a verschiebbar gelagert. Der Roboterarm 1 weist außerdem eine zweite Umschaltvorrichtung 9.2 auf, die ausgebildet ist, das Schubglied 10a zwischen einer ersten Arretierungsschubstellung, in welcher das Schubglied 10a eine erste Position, wie in 1 und 3 gezeigt eine eingefahrene Position, einnimmt und einer zweiten Arretierungsschubstellung, in welcher das Schubglied 10a eine von der ersten Position abweichende zweite Position, wie in 2 und 4 gezeigt eine ausgefahrene Position, einnimmt, zum Umkonfigurieren des Roboterarms 1 umzuschalten. Jede der 1 bis 4 zeigt den Roboterarm 1 in einer anderen Konfiguration des Roboterarms 1.
Ergänzend ist ein Endeffektor 11 am Schubglied 10a um eine fünfte Drehachse D5 drehbar gelagert. Der Roboterarm 1 weist dazu einen fünften Motor M5 auf, der ausgebildet ist, den Endeffektor 11 relativ zum Schubglied 10a zu drehen. Die Motoren M1 bis M5 werden durch eine Robotersteuerung 12 gemäß eines Roboterprogramms automatisch oder in einem Handfahrbetrieb manuell angesteuert.
Die erste Umschaltvorrichtung 9.1 ist ausgebildet, den Schubgelenkträger 8a zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, und umfasst dazu ein erstes Arretierungsmittel, welches ausgebildet ist, den Schubgelenkträger 8a in seiner ersten Orientierung in einer vertikalen Orientierung zu halten, in der das Schubglied 10a vertikal verstellbar bezüglich des Schubgelenkträgers 8a verstellbar ist, wie dies insbesondere in 1 und 2 dargestellt ist, und ein zweites Arretierungsmittel, welche ausgebildet ist, den Schubgelenkträger 8a in seiner zweiten Orientierung in einer horizontalen Orientierung zu halten, in der das Schubglied 10a horizontal verstellbar bezüglich des Schubgelenkträgers 8a verstellbar ist, wie dies insbesondere in 3 und 4 dargestellt ist.
Die zweite Umschaltvorrichtung 9.2 ist ausgebildet, das Schubglied 10a zwischen der ersten Arretierungsschubstellung und der zweiten Arretierungsschubstellung umzuschalten, und umfasst dazu ein drittes Arretierungsmittel, welche ausgebildet ist, das Schubglied in seiner erste Position in einer bezüglich des Schubgelenkträgers eingefahrenen Position zu halten und ein viertes Arretierungsmittel, welche ausgebildet ist, das Schubglied 10a in seiner zweiten Position in einer bezüglich des Schubgelenkträgers 8 ausgefahrenen Position zu halten, wie dies insbesondere in 2 und 4 dargestellt ist.
Die erste Umschaltvorrichtung weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine erste Antriebsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger 8a in die erste Orientierung zu bringen und weist eine zweite Antriebsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger 8a in die zweite Orientierung zu bringen.
Die zweite Umschaltvorrichtung weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine dritte Antriebsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, das Schubglied 10a in die erste Position zu bringen und weist eine vierte Antriebsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, das Schubglied 10a in die zweite Position zu bringen.
Im Drehmomenten-Übertragungsweg zwischen dem Schlitten 3 und dem proximalen Schwenkglied 4 ist außerdem eine erste Sicherheitskupplung 13.1 angeordnet, die ausgebildet ist, eine drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor M2 auf das proximale Schwenkglied 4 herzustellen, wenn das momentan übertragene Drehmoment ein der ersten Sicherheitskupplung 13.1 zugeordnetes Schaltmoment unterschreitet und die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor M2 auf das proximale Schwenkglied 4 zu unterbrechen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung 13.1 zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die erste Sicherheitskupplung 13.1 weist außerdem eine erste Sperreinrichtung 14.1 auf, die ausgebildet ist, in Ihrem Sperrzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor M2 auf das proximale Schwenkglied 4 auch dann aufrecht zu erhalten, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung 13.1 zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Im Drehmomenten-Übertragungsweg zwischen dem proximalen Schwenkglied 4 und dem Zwischenschwenkglied 5 kann eine zweite Sicherheitskupplung 13.2 angeordnet sein, die ausgebildet ist, eine drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor M3 auf das Zwischenschwenkglied 5 herzustellen, wenn das momentan übertragene Drehmoment ein der zweiten Sicherheitskupplung 13.2 zugeordnetes Schaltmoment unterschreitet und die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor M3 auf das Zwischenschwenkglied 5 zu unterbrechen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung 13.2 zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die zweite Sicherheitskupplung 13.2 weist außerdem eine zweite Sperreinrichtung 14.2 auf, die ausgebildet ist, in Ihrem Sperrzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor M3 auf das Zwischenschwenkglied 5 auch dann aufrecht zu erhalten, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung 13.2 zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Die 5 bis 8 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboterarms 1.
Der Stellgliedträger 8 ist in dieser zweiten Ausführungsform ein Schwenkgelenkträger 8b, und die erste Umschaltvorrichtung 9.1 ist dabei ausgebildet, den Schwenkgelenkträger 8b zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung (5 und 7), in welcher der Schwenkgelenkträger 8b als seine Stellung eine erste (horizontale) Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung (6 und 8), in welcher der Schwenkgelenkträger 8b eine von der ersten Orientierung abweichende zweite (vertikale) Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms 1 umzuschalten. Das Stellglied 10 ist in diesem Fall ein am Schwenkgelenkträger 8b drehbar gelagertes Schwenkglied 10b, und die zweite Umschaltvorrichtung 9.2 ist dabei ausgebildet, das Schwenkglied 10b zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung (5 und 6), in welcher das Schwenkglied 10b als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt, wobei die erste Orientierung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Schwenkglied 10b mit seiner Längserstreckung in dieselbe Richtung ausgerichtet ist, wie die Längserstreckung des Schwenkgelenkträgers 8b, und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung (7 und 8), in welcher das Schwenkglied 10b eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, wobei die zweite Orientierung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Schwenkglied 10b mit seiner Längserstreckung in einem rechten Winkel zur Längserstreckung des Schwenkgelenkträgers 8b ausgerichtet ist, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms 1 umzuschalten.
Die erste Umschaltvorrichtung 9.1 ist in diesem Fall ausgebildet, den Schwenkgelenkträger 8b zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung (5 und 7) und der zweiten Arretierungsschwenkstellung (6 und 8) umzuschalten, und weist ein erstes Arretierungsmittel auf, welches ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger 8b in seiner erste Orientierung in einer horizontalen Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied 10b drehbar bezüglich des Schwenkgelenkträgers 8b verstellbar ist und weist außerdem ein zweites Arretierungsmittel auf, welches ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger 8b in seiner zweiten Orientierung in einer vertikalen Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied 10b schwenkbar bezüglich des Schwenkgelenkträgers 8b verstellbar ist.
Die zweite Umschaltvorrichtung 9.2 ist ausgebildet, das Schwenkglied 10b zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung (5 und 6) und der zweiten Arretierungsschwenkstellung (7 und 8) umzuschalten, und weist ein drittes Arretierungsmittel auf, welches ausgebildet ist, das Schwenkglied 10b in seiner erste Orientierung in einer bezüglich des Schwenkgelenkträgers 8b angeordneten Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied 10b mit seiner Längserstreckung in dieselbe Richtung ausgerichtet ist, wie die Längserstreckung des Schwenkgelenkträgers 8b, und weist ein viertes Arretierungsmittel auf, welches ausgebildet ist, das Schwenkglied 10b in seiner zweiten Orientierung in einer bezüglich des Schwenkgelenkträgers 8b umgeschwenkten Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied 10b mit seiner Längserstreckung in einem rechten Winkel zur Längserstreckung des Schwenkgelenkträgers 8b ausgerichtet ist
9 bis 12 zeigen verschiedene Szenarien eines beispielhaften Logistiksystems bei denen der Roboterarm 1 auf einer Aufstellvorrichtung 15 montiert ist. Ein fahrerloses Transportfahrzeug 16 ist ausgebildet wahlweise die Aufstellvorrichtung 15 örtlich versetzen zu können, insbesondere verfahren zu können oder einen Warenträger 17 örtlich versetzen zu können, insbesondere verfahren zu können.
Der so gebildete mobile Roboter weist die örtlich versetzbare Aufstellvorrichtung 15 und den an der Aufstellvorrichtung 15 angeordneten Roboterarm 1 auf. Die Aufstellvorrichtung 15 ist zum mobilen Tragen des Roboterarms 1 ausgebildet und weist eine Ankoppelvorrichtung auf, die zum Ankoppeln des fahrerlosen Transportfahrzeugs 16 an die Aufstellvorrichtung 15 ausgebildet ist, derart, dass der Roboterarm 1 durch Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs 16 von seiner Stelle bewegt und dadurch örtlich versetzt werden kann.
Die Aufstellvorrichtung 15 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Gestell 18 auf, das Standfüße 19a umfasst und eine Abstützeinrichtung, an der die Aufstellvorrichtung 15 durch das fahrerlose Transportfahrzeug 16 angehoben werden kann.
Die Aufstellvorrichtung 15 kann statt Standfüßen 19a ein Fahrwerk mit mehreren antriebslosen Rädern 19b aufweisen, die zum rollenden Bewegen der Aufstellvorrichtung 15 und somit zum rollenden Bewegen des Roboterarms 1 von einer ersten örtlichen Stelle zu einer zweiten örtlichen Stelle ausgebildet sind.
Das Logistiksystem weist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels mehrere Warenträger 20 auf, die zum vorübergehenden Lagern von Waren 21 ausgebildet sind. Das Logistiksystem weist außerdem mehrere fahrerlose Transportfahrzeuge 16 auf, die zum Transportieren der einzelnen Warenträger 20 ausgebildet sind.
Das Logistiksystem kann mit Hilfe der Robotersteuerung 12 gemäß eines Roboterprogramms angesteuert werden, um den Endeffektor 11 in seinen räumlichen Positionen und Orientierungen automatisch zu bewegen, wobei in der Robotersteuerung 12 ein geometrisches Modell der Gestalt des Warenträgers 20, der wenigstens eine Ablagefläche 22 aufweist, gespeichert ist, und die Robotersteuerung 12 eingerichtet ist, den Endeffektor 11 unter Berücksichtigung des geometrisches Modell der Gestalt des Warenträgers 20 und der wenigstens einen Ablagefläche 22 zu bewegen, derart, dass mittels des Endeffektors 11, der zum Greifen von Waren 21 ausgebildet ist, die Waren 21 im Ankopplungszustand des Warenträgers 20 an der Aufstellvorrichtung 15 mittels des Endeffektors 11 von Ablageflächen 22 des Warenträgers 20 entnommen und/oder auf die Ablageflächen 22 des Warenträgers 20 aufgegeben werden können.

Claims

Roboterarm, aufweisend: – ein Grundgestell (2), – einen am Grundgestell (2) in einer vertikalen Richtung verschiebbar gelagerten Schlitten (3), und einen ersten Motor (M1), der ausgebildet ist, den Schlitten (3) relativ zum Grundgestell (2) zu verstellen, – ein am Schlitten (3) um eine vertikale erste Drehachse (D1) schwenkbar gelagertes proximales Schwenkglied (4), und einen zweiten Motor (M2), der ausgebildet ist, das proximale Schwenkglied (4) relativ zum Schlitten (3) zu schwenken, – ein am proximalen Schwenkglied (4) um eine vertikale zweite Drehachse (D2) schwenkbar gelagertes Zwischenschwenkglied (5), und einen dritten Motor (M3), der ausgebildet ist, das Zwischenschwenkglied (5) relativ zum proximalen Schwenkglied (4) zu schwenken, – ein am Zwischenschwenkglied (5) um eine vertikale dritte Drehachse (D3) schwenkbar gelagertes distales Schwenkglied (6), und einen vierten Motor (M4), der ausgebildet ist, das distale Schwenkglied (6) relativ zum Zwischenschwenkglied (5) zu schwenken, – einen am distalen Schwenkglied (6) um eine horizontale vierte Drehachse (D4) drehbar gelagerten Stellgliedträger (8), und eine erste Umschaltvorrichtung (9.1), die ausgebildet ist, den Stellgliedträger (8) zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Stellgliedträger (8) eine erste Stellung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Stellgliedträger (8) eine von der ersten Stellung abweichende zweite Stellung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms (1) umzuschalten, – ein am Stellgliedträger (8) verstellbar gelagertes Stellglied (10), und eine zweite Umschaltvorrichtung (9.2), die ausgebildet ist, das Stellglied (10) zwischen einer ersten Arretierungsstellung, in welcher das Stellglied (10) eine erste Stellung einnimmt und einer zweiten Arretierungsstellung, in welcher das Stellglied (10) eine von der ersten Stellung abweichende zweite Stellung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms (1) umzuschalten, und – einen am Stellglied (10) um eine fünfte Drehachse (D5) drehbar gelagerten Endeffektor (11) und einen fünften Motor (M5), der ausgebildet ist, den Endeffektor (11) relativ zum Stellglied (10) zu drehen.
Roboterarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellgliedträger (8) ein Schubgelenkträger (8a) ist, und die erste Umschaltvorrichtung (9.1) dabei ausgebildet ist, den Schubgelenkträger (8a) zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schubgelenkträger (8a) als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schubgelenkträger (8a) eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms (1) umzuschalten, und das Stellglied (10) ein am Schubgelenkträger (8) verschiebbar gelagertes Schubglied (10a) ist, und die zweite Umschaltvorrichtung (9.2) dabei ausgebildet ist, das Schubglied (10a) zwischen einer ersten Arretierungsschubstellung, in welcher das Schubglied (10a) als seine Stellung eine erste Position einnimmt und einer zweiten Arretierungsschubstellung, in welcher das Schubglied (10a) eine von der ersten Position abweichende zweite Position einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms (1) umzuschalten.
Roboterarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umschaltvorrichtung (9.1), die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger (8a) zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, ein erstes Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, den Schubgelenkträger (8a) in seiner ersten Orientierung in einer vertikalen Orientierung zu halten, in der das Schubglied (10a) vertikal verstellbar bezüglich des Schubgelenkträgers (8a) verstellbar ist und ein zweites Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, den Schubgelenkträger (8a) in seiner zweiten Orientierung in einer horizontalen Orientierung zu halten, in der das Schubglied (10a) horizontal verstellbar bezüglich des Schubgelenkträgers (8a) verstellbar ist.
Roboterarm nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umschaltvorrichtung (9.2), die ausgebildet ist, das Schubglied (10a) zwischen der ersten Arretierungsschubstellung und der zweiten Arretierungsschubstellung umzuschalten, ein drittes Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, das Schubglied (10a) in seiner ersten Position in einer bezüglich des Schubgelenkträgers (8a) eingefahrenen Position zu halten und ein viertes Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, das Schubglied (10a) in seiner zweiten Position in einer bezüglich des Schubgelenkträgers (8) ausgefahrenen Position zu halten.
Roboterarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellgliedträger (8) ein Schwenkgelenkträger (8b) ist, und die erste Umschaltvorrichtung (9.1) dabei ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger (8b) zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schwenkgelenkträger (8b) als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher der Schwenkgelenkträger (8b) eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms (1) umzuschalten, und das Stellglied (10) ein am Schwenkgelenkträger (8b) drehbar gelagertes Schwenkglied (10b) ist, und die zweite Umschaltvorrichtung (9.2) dabei ausgebildet ist, das Schwenkglied (10b) zwischen einer ersten Arretierungsschwenkstellung, in welcher das Schwenkglied (10b) als seine Stellung eine erste Orientierung einnimmt und einer zweiten Arretierungsschwenkstellung, in welcher das Schwenkglied (10b) eine von der ersten Orientierung abweichende zweite Orientierung einnimmt, zum mechanischen Umkonfigurieren der kinematischen Struktur des Roboterarms (1) umzuschalten.
Roboterarm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umschaltvorrichtung (9.1), die ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger (8b) zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, ein erstes Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger (8b) in seiner ersten Orientierung in einer horizontalen Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied (10b) drehbar bezüglich des Schwenkgelenkträgers (8b) verstellbar ist und ein zweites Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, den Schwenkgelenkträger (8b) in seiner zweiten Orientierung in einer vertikalen Orientierung zu halten, in der das Schwenkglied (10b) schwenkbar bezüglich des Schwenkgelenkträgers (8b) verstellbar ist.
Roboterarm nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umschaltvorrichtung (9.2), die ausgebildet ist, das Schwenkglied (10b) zwischen der ersten Arretierungsschwenkstellung und der zweiten Arretierungsschwenkstellung umzuschalten, ein drittes Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, das Schwenkglied (10b) in seiner ersten Orientierung in einer bezüglich des Schwenkgelenkträgers (8b) angeordneten ersten Orientierung zu halten und ein viertes Arretierungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist, das Schwenkglied (10b) in seiner zweiten Orientierung in einer bezüglich des Schwenkgelenkträgers (8b) umgeschwenkten zweiten Orientierung zu halten.
Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umschaltvorrichtung (9.1) eine erste Antriebsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger (8a) oder den Schwenkgelenkträger (8b) in die erste Orientierung zu bringen und eine zweite Antriebsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, den Schubgelenkträger (8a) oder den Schwenkgelenkträger (8b) in die zweite Orientierung zu bringen.
Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umschaltvorrichtung (9.2) eine dritte Antriebsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, das Schubglied (10a) oder das Schwenkglied (10b) in die erste Position oder erste Orientierung zu bringen und eine vierte Antriebsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, das Schubglied (10a) oder das Schwenkglied (10b) in die zweite Position oder zweite Orientierung zu bringen.
Roboterarm nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der ersten, zweiten, dritten oder vierten Antriebsvorrichtung wenigstens ein elektro-magnetisches, hydraulisches, pneumatisches und/oder federelastisches Stellmittel aufweist.
Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehmomenten-Übertragungsweg zwischen dem Schlitten (3) und dem proximalen Schwenkglied (4) eine erste Sicherheitskupplung (13.1) angeordnet ist, die ausgebildet ist, eine drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor (M2) auf das proximale Schwenkglied (4) herzustellen, wenn das momentan übertragene Drehmoment ein der ersten Sicherheitskupplung (13.1) zugeordnetes Schaltmoment unterschreitet und die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor (M2) auf das proximale Schwenkglied (4) zu unterbrechen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung (13.1) zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Roboterarm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sicherheitskupplung (13.1) eine erste Sperreinrichtung (14.1) aufweist, die ausgebildet ist, in Ihrem Sperrzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem zweiten Motor (M2) auf das proximale Schwenkglied (4) auch dann aufrecht zu erhalten, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der ersten Sicherheitskupplung (13.1) zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehmomenten-Übertragungsweg zwischen dem proximalen Schwenkglied (4) und dem Zwischenschwenkglied (5) eine zweite Sicherheitskupplung (13.2) angeordnet ist, die ausgebildet ist, eine drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor (M3) auf das Zwischenschwenkglied (5) herzustellen, wenn das momentan übertragene Drehmoment ein der zweiten Sicherheitskupplung (13.2) zugeordnetes Schaltmoment unterschreitet und die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor (M3) auf das Zwischenschwenkglied (5) zu unterbrechen, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung (13.2) zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Roboterarm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sicherheitskupplung (13.2) eine zweite Sperreinrichtung (14.2) aufweist, die ausgebildet ist, in Ihrem Sperrzustand die drehmomentübertragende Verbindung von dem dritten Motor (M3) auf das Zwischenschwenkglied (5) auch dann aufrecht zu erhalten, wenn das momentan übertragene Drehmoment das der zweiten Sicherheitskupplung (13.2) zugeordnete Schaltmoment überschreitet.
Mobiler Roboter, aufweisend eine örtlich versetzbare Aufstellvorrichtung (15) und einen an der Aufstellvorrichtung (15) angeordneten Roboterarm (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Aufstellvorrichtung (15) zum mobilen Tragen des Roboterarms (1) ausgebildet ist und eine Ankoppelvorrichtung aufweist, die zum Ankoppeln eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (16) an die Aufstellvorrichtung (15) ausgebildet ist, derart, dass der Roboterarm (1) durch Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (16) von seiner Stelle bewegt und dadurch örtlich versetzt werden kann.
Mobiler Roboter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufstellvorrichtung (15) ein Gestell (18) aufweist, das Standfüße (19a) umfasst und eine Abstützeinrichtung aufweist, an der die Aufstellvorrichtung (15), insbesondere durch das fahrerlose Transportfahrzeug (16) angehoben werden kann.
Mobiler Roboter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufstellvorrichtung (15) ein Fahrwerk mit mehreren antriebslosen Rädern (19b) aufweist, die zum rollenden Bewegen der Aufstellvorrichtung (15) und somit zum rollenden Bewegen des Roboterarms (1) von einer ersten örtlichen Stelle zu einer zweiten örtlichen Stelle ausgebildet sind.
Logistiksystem, aufweisend wenigstens einen Warenträger (20), der zum vorübergehenden Lagern von Waren (21) ausgebildet ist, wenigstens ein fahrerloses Transportfahrzeug (16), das zum Transportieren des Warenträgers (20) ausgebildet ist, und wenigstens einen mobilen Roboter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dessen Aufstellvorrichtung (15) eine Ankoppelvorrichtung aufweist, die eine erste Ankoppeleinrichtung umfasst, die zum unmittelbaren mechanischen Ankoppeln des Warenträgers (20) an die Aufstellvorrichtung (15) ausgebildet ist und eine zweite Ankoppeleinrichtung umfasst, die zum unmittelbaren mechanischen Ankoppeln des den Warenträger (20) tragenden Transportfahrzeugs (16) an die Aufstellvorrichtung (15) ausgebildet ist, derart, dass die Waren (21) im Ankopplungszustand des Warenträgers (20) mittels des Roboterarms (1) von dem Warenträger (20) entnommen und/oder auf den Warenträger (20) aufgegeben werden können.
Logistiksystem nach Anspruch 18, aufweisend eine Robotersteuerung (12), die ausgebildet ist, den ersten Motor (M1), den zweiten Motor (M2), den dritten Motor (M3), den vierten Motor (M4) und den fünften Motor (M5) des Roboterarms (1) gemäß eines Roboterprogramms anzusteuern, um den Endeffektor (11) in seinen räumlichen Positionen und Orientierungen automatisch zu bewegen, wobei in der Robotersteuerung (12) ein geometrisches Modell der Gestalt des Warenträgers (20), der wenigstens eine Ablagefläche (22) aufweist, gespeichert ist, und die Robotersteuerung (12) eingerichtet ist, den Endeffektor (11) unter Berücksichtigung des geometrischen Modells der Gestalt des Warenträgers (20) und der wenigstens einen Ablagefläche (22) zu bewegen, derart, dass mittels des Endeffektors (11), der zum Greifen von Waren (21) ausgebildet ist, die Waren (21) im Ankopplungszustand des Warenträgers (20) an der Aufstellvorrichtung (15) mittels des Endeffektors (11) von den Ablageflächen (22) des Warenträgers (20) entnommen und/oder auf die Ablageflächen (22) des Warenträgers (20) aufgegeben werden können.