DE102017005191A1

DE102017005191A1 - Gripping robot and method for operating a gripper robot

Info

Publication number: DE102017005191A1
Application number: DE102017005191.7A
Authority: DE
Inventors: Wingolf Jahn; Michael Niemeyer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Greifroboter (40) mit einer Roboterbasis (42) und einen Roboterarm (44), an dessen distalem Ende ein Greiferbasismodul (12, 52) mit wenigstens einem darauf montierten relativ zu diesem beweglichen Greiferarm (14, 54, 56) angeordnet ist. Es ist wenigstens eine in einem ersten Zustand frei längenveränderliche Stabilisierungsstrebe (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) vorgesehen, deren erstes Ende gelenkig und/oder drehbar sowie kraftschlüssig mit einem relativ zum Greiferbasismodul (12, 52) beweglichen Teil des wenigstens einen Greiferarms (14, 54, 56) verbunden ist und deren zweites Ende gelenkig und/oder drehbar sowie kraftschlüssig entweder mit einem Gegenlager (32) auf dem Greiferbasismodul (12, 52) oder mit einem beweglichen Teil eines weiteren Greiferarms (14, 54, 56) verbunden ist. Die wenigstens eine Stabilisierungsstrebe (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) ist dafür vorgesehen, in einen zweiten längenunveränderlichen, starren Zustand (90) überführt zu werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Erfindungsgemäßen Greifroboters.The invention relates to a gripper robot (40) with a robot base (42) and a robot arm (44), at the distal end of which a gripper base module (12, 52) is mounted with at least one gripper arm (14, 54, 56) mounted thereon is. At least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) which is freely variable in length in a first state is provided, the first end of which is articulated and / or rotatable and frictionally engaged with a movable part relative to the gripper base module (12, 52) the at least one gripper arm (14, 54, 56) is connected and whose second end is hinged and / or rotatable and frictionally connected either to an abutment (32) on the gripper base module (12, 52) or to a movable part of another gripper arm (14, 14; 54, 56) is connected. The at least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) is intended to be transferred to a second non-rigid, rigid state (90). The invention also relates to a method for operating a gripping robot according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft einen Greifroboter mit einer Roboterbasis und einen Roboterarm, an dessen distalem Ende ein Greiferbasismodul mit wenigstens einem darauf montierten relativ zu diesem beweglichen Greiferarm angeordnet ist.The invention relates to a gripper robot with a robot base and a robot arm, at the distal end of a gripper base module is arranged with at least one mounted thereon relative to this movable gripper arm.

Es ist allgemein bekannt dass, in der industriellen Produktion zur Handhabungen von Werkstücken Roboter beziehungsweise Greifroboter verwendet werden. Werkstücke können beispielsweise Bauteile für automobile Rohbaukarosserien sein, welche durch Greifroboter gehandhabt werden. Eine Handhabung kann beispielsweise ein Ergreifen eines Bauteils aus einer Materialversorgungsvorrichtung und ein anschließendes exaktes Positionieren in einem Werkzeug einer Fertigungsinsel für die weitere Bearbeitung umfassen.It is generally known that robots or gripping robots are used in industrial production for handling workpieces. Workpieces can be, for example, components for automobile shell bodies, which are handled by gripping robots. Handling may include, for example, gripping a component from a material supply device and then accurately positioning it in a tool of a manufacturing island for further processing.

Ein Greifroboter ist ein Roboter mit einem am Ende von dessen Roboterarm montierten Greifwerkzeug, welches typischerweise einen oder mehrere Greiferarme sowie je nach Anwendungsfall gegebenenfalls auch weitere Greifmittel wie Gegenlager oder Saugnäpfe oder dergleichen umfasst. Die Kombination eines Roboterarms mit einem an dessen Ende montiertem Greifwerkzeug erweist sich unter anderem auch aufgrund der großen Reichweite eines typischen Roboterarms von beispielsweise 2m um dessen meist drehbare Roboterbasis als besonders flexibel. Eine Anordnung des Greifroboters auf einer Verfahrschiene erhöht dessen Flexibilität und Reichweite. A gripper robot is a robot with a mounted at the end of the robot arm gripper, which typically includes one or more gripper arms and, depending on the application, if necessary, other gripping means such as counter-bearings or suction cups or the like. The combination of a robot arm with a gripping tool mounted at its end proves to be particularly flexible due to the large range of a typical robot arm of, for example, 2 m around its usually rotatable robot base. An arrangement of the gripper robot on a travel rail increases its flexibility and range.

Unter Berücksichtigung einer typischerweise hohen Variantenvielfalt von zu fertigenden Rohbaukarosserien ist es hierbei von hoher Wichtigkeit, dass auch das Greifwerkzeug eine hohe Flexibilität aufweist, also in der Lage ist, eine Vielzahl von Bauteilen mit verschiedenen Geometrien sicher zu ergreifen. Diesbezüglich haben sich Greiferarme beziehungsweise Greiferfinger als besonders geeignet erwiesen. Ein Greiferarm ist im weiteren Sinne mit einem menschlichen Finger vergleichbar, weist also üblicherweise eine kinematische Kette von gegeneinander dreh- und/oder schwenkbar angeordneten Greiferarmsegmenten auf.Taking into account a typically high number of variants of body shells to be manufactured, it is of great importance in this case that the gripping tool also has a high degree of flexibility, ie is able to grasp a large number of components with different geometries. In this regard, gripper arms or gripper fingers have proven to be particularly suitable. A gripper arm is comparable in the broader sense with a human finger, so usually has a kinematic chain of against each other rotatable and / or pivotally mounted Greiferarmsegmenten.

Ein typischer Greiferarm kann hierbei zwei oder drei gegeneinander bewegliche Greiferarmsegmente und damit auch zwei oder drei Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen, durch welche beispielsweise eine Bewegung in X-, Y- und im Falle von drei Bewegungsfreiheitsgraden auch in Z-Richtung ermöglicht ist und damit eine hohe Flexibilität bezüglich der Geometrie der zu ergreifenden Werkstücke. Weitere Greiferarmsegmente würden noch mehr Bewegungsfreiheitsgrade des Greiferarms ermöglichen und damit eine noch höhere Flexibilität eines entsprechenden Greifroboters.A typical gripper arm can in this case have two or three mutually movable gripper arm segments and thus also two or three degrees of freedom of movement, by means of which, for example, a movement in X, Y and in the case of three degrees of freedom of movement is also possible in the Z direction and thus a high degree of flexibility the geometry of the workpieces to be picked up. Other Greiferarmsegmente would allow even more degrees of freedom of movement of the gripper arm and thus an even greater flexibility of a corresponding gripping robot.

Der hohen Flexibilität eines Greiferarms auf der einen Seite steht jedoch dessen relativ geringe mechanische Stabilität entgegen. Jedes der Greiferarmsegmente benötigt einen eigenen Antrieb und die Greiferarme beziehungsweise die Greiferarmsegmente müssen in jeder möglichen Ausrichtung für ihre Nennbelastung ausgelegt werden. Die Nennbelastung eines Greiferarms hängt neben der Anzahl der Greiferarme eines Greifers zunächst von den statischen Gewichtskräften ab, welche auf ein ergriffenes Werkstück wirken. Darüber hinaus wirken aber auch dynamische Kräfte auf die Greiferarme eines Greifers, insbesondere dann, wenn der Greifroboter, auf dessen Arm der Greifer montiert ist, schnelle Bewegungen durchführt und die Massenträgheit eines gegriffenen Werkstücks an Bedeutung gewinnt. In einer diesbezüglich besonders relevanten Ausführungsform ist der Greifroboter auf einer Verfahrschiene angeordnet, längs derer er beweglich ist, so dass der Anteil von auf die Greiferarme wirkenden dynamischen Kräften im Falle eines schnellen Verfahrens des Greifroboters besonders hoch ist.However, the high flexibility of a gripper arm on the one hand is opposed by its relatively low mechanical stability. Each of the Greiferarmsegmente requires its own drive and the gripper arms or gripper arm segments must be designed in each possible orientation for their rated load. The nominal load of a gripper arm depends in addition to the number of gripper arms of a gripper initially on the static weight forces acting on a gripped workpiece. In addition, however, dynamic forces also act on the gripper arms of a gripper, especially when the gripper robot, on whose arm the gripper is mounted, performs rapid movements and the mass inertia of a gripped workpiece gains importance. In a particularly relevant embodiment, the gripper robot is arranged on a travel rail, along which it is movable, so that the proportion of acting on the gripper arms dynamic forces in the case of a fast process of the gripper robot is particularly high.

Das Patentdokument DE 10 2014 112 337 A1 offenbart eine Greifvorrichtung mit einem Greifer, welcher mindestens zwei elastisch verformbare Greifarme zum Ergreifen von Gegenständen oder Objekten umfasst, und der zwischen einer Spannstellung und einer Lösestellung verstellbar ist. Das Greifergehäuse weist eine die Festigkeit erhöhende Versteifung auf.The patent document DE 10 2014 112 337 A1 discloses a gripping device with a gripper, which comprises at least two elastically deformable gripping arms for gripping objects or objects, and which is adjustable between a clamping position and a release position. The gripper housing has a strength-increasing stiffening.

Das Patentdokument DE 10 2014 014 361 A1 offenbart ein roboterbasiertes Greifsystem mit zwei kooperierenden Industrierobotern zur Aufnahme eines Werkstückes.The patent document DE 10 2014 014 361 A1 discloses a robot-based gripping system with two cooperating industrial robots for receiving a workpiece.

Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass ein Greifwerkzeug zum Tragen von hohen Lasten sehr robust und damit hochgewichtig auszuführen ist. Ein hohes Gewicht eines Greifwerkzeuges läuft jedoch dessen Verwendung an einem Industrieroboter entgegen, insbesondere bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten.A disadvantage of the known state of the art is that a gripper tool for carrying high loads is very robust and thus high-weight perform. However, a heavy weight of a gripping tool counteracts its use on an industrial robot, in particular at high speeds of movement.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein stabiles und leichtgewichtiges robotergeeignetes Greifwerkzeug bereitzustellen beziehungsweise einen Greifroboter mit einem solchen Greifwerkzeug. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Greifroboters anzugeben.Based on this prior art, it is an object of the invention to provide a stable and lightweight robotic gripping tool or a gripper robot with such a gripping tool. The object of the invention is also to specify a method for operating such a gripping robot.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Greifroboter der eingangs genannten Art. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine in einem ersten Zustand frei längenveränderliche Stabilisierungsstrebe vorgesehen ist, deren erstes Ende gelenkig und/oder drehbar sowie kraftschlüssig mit einem relativ zum Greiferbasismodul beweglichen Teil des wenigstens einen Greiferarms verbunden ist und deren zweites Ende gelenkig und/oder drehbar sowie kraftschlüssig entweder mit einem Gegenlager auf dem Greiferbasismodul oder mit einem beweglichen Teil eines weiteren Greiferarms verbunden ist, und dass die wenigstens eine Stabilisierungsstrebe dafür vorgesehen ist, in einen zweiten längenunveränderlichen, starren Zustand überführt zu werden.This object is achieved by a gripping robot of the aforementioned type. This is characterized in that at least one freely variable in length in a first state Stabilizing strut is provided, whose first end is pivotally and / or rotatably and non-positively connected to a movable relative to the gripper base module part of the at least one gripper arm and the second end hinged and / or rotatable and non-positively with either a counter bearing on the gripper base module or with a movable part a further gripper arm is connected, and that the at least one stabilizing strut is intended to be transferred to a second non-variable, rigid state.

Die Grundidee der Erfindung basiert darauf, einerseits durch Verwendung von Greiferarmen eine möglichst hohe Flexibilität eines entsprechenden Greiferwerkzeugs zu erreichen. Andererseits sind die Greiferarme als solche jedoch nicht für ihre zu erwartende Nennbelastung zu dimensionieren, sondern vielmehr darunter. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Konstruktion der Greiferarme. Erfindungsgemäß wird ein Greiferarm im Greifzustand jedoch durch Stabilisierungsstreben verstärkt, wodurch dessen mechanische Stabilität deutlich gesteigert wird und dessen Eignung für einen Einsatz an einem Greifroboter verbessert wird.The basic idea of the invention is based on the one hand by using gripper arms to achieve the highest possible flexibility of a corresponding gripper tool. On the other hand, however, the gripper arms as such are not to be dimensioned for their expected rated load, but rather below it. This results in a simplified construction of the gripper arms. According to the invention, however, a gripper arm is reinforced in the gripping state by stabilizing struts, whereby its mechanical stability is significantly increased and its suitability for use on a gripping robot is improved.

Bezüglich der auf einen Greiferarm wirkenden mechanischen Kraft ist nämlich zwischen zwei Zuständen zu unterscheiden. Im ersten Zustand ist durch den Greiferarm kein Werkstück oder Bauteil gegriffen und es können diesbezüglich auch keine signifikanten Kräfte auf diesen wirken. Im ersten Zustand ist vielmehr eine hohe Beweglichkeit des Greiferarms erwünscht, um eine Vielzahl an verschiedenen Bauteilformen sicher greifen zu können. Letzteres ist auch bei für nur geringe mechanische Belastungen ausgelegten Greiferarmen möglich.With regard to the force acting on a gripper arm mechanical force is namely to distinguish between two states. In the first state, no workpiece or component is gripped by the gripper arm and no significant forces can act on it in this regard. In the first state, a high mobility of the gripper arm is desired in order to be able to grasp a variety of different component shapes safely. The latter is also possible with designed for only small mechanical loads gripper arms.

Im zweiten Zustand ist ein Werkstück oder Objekt durch einen oder mehrere Greiferarme gegriffen und es können signifikante massebedingte statische und dynamische Kräfte auf diese einwirken, insbesondere bei Bewegung des Greifers beziehungsweise des durch diesen gehaltenen Bauteils durch den Greifroboter. Andererseits ist im zweiten Zustand keine Beweglichkeit eines Greiferarms gefordert sondern nur dessen hohe mechanische Stabilität.In the second state, a workpiece or object is gripped by one or more gripper arms and significant mass-related static and dynamic forces can act on it, in particular when the gripper or the component held by it is moved by the gripper robot. On the other hand, in the second state no mobility of a gripper arm is required but only its high mechanical stability.

Die wenigstens eine Stabilisierungsstrebe ist dafür vorgesehen, von einem ersten frei längenveränderliche Zustand in einen zweiten längenunveränderlichen, starren Zustand überführt zu werden, in dem dann eine mechanische Unterstützung der Greiferarme erfolgt. Hierbei ist darauf zu achten, dass eine Bewegung der Greiferarme nur dann initiiert wird, wenn die wenigstens eine Stabilisierungsstrebe in einem frei längenveränderlichen Zustand ist.The at least one stabilizing strut is intended to be transferred from a first free variable-length state into a second, non-variable, rigid state, in which then a mechanical support of the gripper arms takes place. It should be noted that a movement of the gripper arms is initiated only when the at least one stabilizing strut is in a free variable length state.

Während des Greifvorgangs eines Greifroboters, also wenn die Greiferarme in eine gewünschte Greifposition bewegt werden, sind die Stabilisierungsstreben frei längenveränderlich, folgen also letztendlich nahezu widerstandslos der Bewegung der Greiferarme. Wenn die gewünschte Greifposition der Greifarme erreicht ist, werden die Stabilisierungsstreben in einen zweiten, längenunveränderlichen, starren Zustand überführt und wirken wie ein jeweiliger Träger in einer Tragwerkstruktur. Die wirksame Tragwerkstruktur kann sowohl nur Stabilisierungsstreben umfassen aber auch Teile der Greiferarme mit einschließen. Eine Stabilisierungsstrebe kann beispielsweise teleskopstangenähnlich aufgebaut sein, wobei ein Überführen von dem frei beweglichen in den starren Zustand beispielsweise durch eine Verrieglungsvorrichtung, eine Verrastung oder eine Bremse erfolgt.During the gripping operation of a gripping robot, that is, when the gripper arms are moved to a desired gripping position, the stabilizing struts are freely variable in length, so ultimately follow the movement of the gripper arms almost without resistance. When the desired gripping position of the gripping arms is achieved, the stabilizing struts are transferred to a second, unchangeable, rigid state and act like a respective carrier in a truss structure. The effective structure of the structure can comprise only stabilizing struts but also include parts of the gripper arms. A stabilizing strut may be constructed, for example, telescoping rod-like, wherein a transfer from the free movable to the rigid state, for example, by a Verrieglungsvorrichtung, a catch or a brake.

Je nach Anordnung der Stabilisierungsstreben kann eine sehr hohe Steifigkeit der aus den Greiferarmsegmenten beziehungsweise den starren Stabilisierungsstreben gebildeten Tragwerkstruktur erreicht werden. Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn eine jeweilige Stabilisierungsstrebe mit zumindest einem ihrer beiden Enden kraftschlüssig mit einem zwischen den Greiferarmsegmenten befindlichen Gelenklager oder dergleichen zusammenwirkt, welches aus mechanischer Sicht einen besonderen jeweiligen Schwachpunkt darstellt. Um die möglichen Dreh- beziehungsweise Schwenkbewegungen des Greiferarms gegenüber einer Stabilisierungsstrebe zu kompensieren, ist diese vorzugsweise mittels einer Gelenk- und/oder Drehverbindung direkt mit dem jeweiligen Gelenklager zu verbinden. Wenn keine direkte Anbindung das jeweilige Gelenklager oder dergleichen möglich ist kann dies in vorteilhafter Weise auch in deren näheren geometrischen Umfeld erfolgen.Depending on the arrangement of the stabilizing struts, a very high rigidity of the supporting structure formed from the gripper arm segments or the rigid stabilizing struts can be achieved. It proves to be particularly advantageous if a respective stabilizing strut with at least one of its two ends frictionally cooperates with a located between the Greiferarmsegmenten spherical plain bearings or the like, which represents a particular respective weak point from a mechanical point of view. To compensate for the possible rotational or pivoting movements of the gripper arm with respect to a stabilizing strut, this is preferably to be connected directly by means of a joint and / or rotary connection with the respective spherical plain bearing. If no direct connection to the respective spherical plain bearing or the like is possible, this can also take place in an advantageous manner in its closer geometric environment.

Das jeweils andere Ende einer Stabilisierungsstrebe kann sowohl mit einem festen Gegenlager auf dem Greiferbasismodul verbunden sein als auch mit einem weiteren Greiferarm, vorzugsweise auch hier im Bereich eines Gelenklagers oder beispielsweise auch einer Drehverbindung zwischen den jeweiligen Greiferarmsegmenten. Dies erfolgt idealerweise ebenfalls mittels einer Gelenk- und/oder Drehverbindung.The respective other end of a stabilizing strut can be connected both to a fixed abutment on the gripper base module and to another gripper arm, preferably also in the region of a spherical bearing or, for example, also a rotary connection between the respective gripper arm segments. This is done ideally also by means of a joint and / or rotary connection.

Auf diese Weise sind einerseits leichte und hochflexible Greiferarme bereitgestellt, welche unter geringer mechanischer Belastung eine Greifbewegung durchführen können, und welche im gegriffenen Zustand eines Bauteils durch die Stabilisierungsstreben derart verstärkt werden können, dass sie auch deutlich größeren mechanischen Belastungen standhalten. Diese sind deshalb für den Einsatz an einem Greifroboter in besonderer Weise geeignet.In this way, on the one hand light and highly flexible gripper arms are provided, which can perform a gripping movement under low mechanical stress, and which can be reinforced in the gripped state of a component by the stabilizing struts so that they withstand much greater mechanical loads. These are therefore suitable for use on a gripper robot in a special way.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Greifroboters weist der wenigstens eine Greifarm wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade auf. Hierdurch ist eine bereits in vielen Fällen ausreichende Flexibilität des Greifroboters gegeben, insbesondere unter der Berücksichtigung der Anzahl der Bewegungsfreiheitsgrade des Roboterarms, welche beispielsweise sechs betragen können. In diesem Fall wäre das Greiferbasismodul durch den sechs Bewegungsfreiheitsgrade aufweisenden Roboterarms in jeder Orientierung an jedem Punkt von dessen Arbeitsbereich positionierbar.According to a further embodiment of the gripping robot according to the invention, the at least one gripping arm has at least two degrees of freedom of movement. As a result, a sufficient flexibility of the gripper robot is already given in many cases, in particular taking into account the number of degrees of freedom of movement of the robot arm, which may be six, for example. In this case, the gripper base module would be positionable by the six degrees of freedom of movement robot arm in any orientation at any point of its working range.

Entsprechend einer weiteren Variante des Greifroboters sind an dem Greiferbasismodul weitere Greifmittel vorgesehen. Diese können beispielsweise Fixiermittel, Gegenlager, Haken oder dergleichen umfassen, welche in Zusammenspiel mit dem wenigstens einen Greiferarm ein sicheres Greifen eines Bauteils ermöglichen. Selbstverständlich sind derartige weitere Greifmittel nicht zwangsläufig vorgesehen, insbesondere bei dem Vorhandensein von drei oder mehr mehreren Greiferarmen.According to a further variant of the gripper robot further gripping means are provided on the gripper base module. These may include, for example, fixing, counter-bearing, hooks or the like, which allow in conjunction with the at least one gripper arm secure gripping a component. Of course, such further gripping means are not necessarily provided, in particular in the presence of three or more gripper arms.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Greifroboters ist dieser mit seiner Roboterbasis längs einer Verfahrschiene beweglich. In einer derartigen Anordnung können bei einer schnellen Verfahrbewegung des Greifroboters mit seiner Roboterbasis besonders hohe Beschleunigungskräfte auf ein gegriffenes Objekt wirken, so dass die sich aus den Stabilisierungsstreben ergebenden Vorteile besonders relevant sind.According to a further embodiment of the gripping robot according to the invention this is movable with its robot base along a Verfahrschiene. In such an arrangement, with a fast traversing motion of the gripping robot with its robot base, particularly high acceleration forces can act on a gripped object, so that the advantages resulting from the stabilizing struts are particularly relevant.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Greifroboters weist der Roboterarm zwischen der Roboterbasis und dem Greiferbasismodul eine kinematische Kette von schwenk- beziehungsweise drehbar miteinander verbundenen Roboterarmsegmenten aufweist. Je nach Anforderungen an den Greifroboter können sich für den Roboterarm bevorzugter Weise drei, vier, fünf, sechs Bewegungsfreiheitsgrade als sinnvoll erweisen, wobei sechs Bewegungsfreiheitsgrade ein Erreichen jeder beliebigen Position innerhalb des Arbeitsbereiches des Roboterarms in jeder beliebigen Orientierung ermöglichen. Typischerweise ist für jedes Roboterarmsegment ein eigener Antrieb vorgesehen, wobei die Koordination der Bewegung der einzelnen Roboterarmsegmente und idealerweise auch der Greiferarme durch ein gemeinsames Steuergerät erfolgt. Die Roboterbasis ist typischerweise drehbar und geht damit auch in die Anzahl der Bewegungsfreiheitsgrade ein.According to a variant of the gripping robot according to the invention, the robot arm has a kinematic chain of pivotable or rotatable interconnected robot arm segments between the robot base and the gripper base module. Depending on the requirements of the gripper robot, preferably three, four, five, six degrees of freedom of movement may prove useful for the robot arm, wherein six degrees of freedom of movement allow reaching any position within the working range of the robot arm in any orientation. Typically, a separate drive is provided for each robot arm segment, wherein the coordination of the movement of the individual robot arm segments and ideally also of the gripper arms is performed by a common control unit. The robot base is typically rotatable and thus enters into the number of degrees of freedom of movement.

Entsprechend einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Greifroboters weist die wenigstens eine Stabilisierungsstrebe einen Zylinder mit einem darin befindlichen axial beweglichen Kolben auf. Durch diese teleskopstangenähnliche Anordnung ist in vorteilhafter Weise eine freie Längenveränderbarkeit gegeben. Es können durchaus auch mehrere Zylinder/Kolben ineinander verschachtelt sein, um so eine erhöhte Längenveränderbarkeit zu gewährleisten. Ein Überführen einer Stabilisierungsstrebe von dem frei beweglichen in den starren Zustand erfolgt beispielsweise mittels entsprechender Bremsen, Verriegelungs- oder Verrastungsvorrichtungen.According to a further variant of the gripping robot according to the invention, the at least one stabilizing strut has a cylinder with an axially movable piston located therein. By this telescoping rod-like arrangement is given a free length variability in an advantageous manner. It may also be several cylinders / pistons nested, so as to ensure increased length variability. A transfer of a stabilizing strut of the freely movable in the rigid state, for example, by means of appropriate brakes, locking or Verrastungsvorrichtungen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Greifroboters, umfassend folgende Schritte:

• Überführen der wenigstens einen Stabilisierungsstrebe in einen ersten frei längenveränderlichen Zustand,
• Bewegen des Roboterarms und des auf dessen Greiferbasismodul montierten wenigstens einen Greiferarms in eine Greifposition,
• Überführen der wenigstens einen Stabilisierungsstrebe in einen zweiten längenunveränderlichen, starren Zustand,
• Bewegen des Roboterarms.

The object according to the invention is also achieved by a method for operating a gripping robot according to the invention, comprising the following steps:

Transferring the at least one stabilizing strut into a first freely variable-length state,
Moving the robot arm and the at least one gripper arm mounted on its gripper base module into a gripping position,
Transferring the at least one stabilizing strut into a second, unchangeable, rigid state,
• Move the robot arm.

Die sich daraus ergebenden erfindungsgemäßen Vorteile, insbesondere nämlich eine erhöhte mechanische Belastbarkeit des Greifers bei Bewegung des Roboterarms, wurden schon zuvor erläutert.The resulting advantages according to the invention, in particular namely an increased mechanical load capacity of the gripper during movement of the robot arm, have already been explained above.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.Reference to the embodiments illustrated in the drawings, the invention, further embodiments and other advantages will be described in detail.

Es zeigen:

1 ein exemplarisches Greiferbasismodul mit Greiferarmen,
2 einen exemplarischen Greifroboter und
3 eine exemplarische Stabilisierungsstrebe in erstem ausgefahrenen Zustand,
4 eine exemplarische Stabilisierungsstrebe in erstem eingefahrenen Zustand sowie
5 eine exemplarische Stabilisierungsstrebe in zweitem eingefahrenen Zustand.

Show it:

1 an exemplary gripper base module with gripper arms,
2 an exemplary gripping robot and
3 an exemplary stabilizing strut in the first extended state,
4 an exemplary stabilizing strut in the first retracted state as well
5 an exemplary stabilization strut in the second retracted state.

1 zeigt in einer Darstellung 10 ein exemplarisches Greiferbasismodul 12 mit zwei auf diesem angeordneten Greiferarmen 14. Das Greiferbasismodul 12 kann beispielsweise eine tellerähnliche Form aufweisen und aus einem Metall gefertigt sein. Die Greiferarme 14 weisen jeweils zwei gelenkig miteinander verbundene Greiferarmsegmente 18, 20 mit entsprechenden Antrieben auf. Am distalen Ende der Greiferarme 14 sind ein Interaktionsmodul 16 beziehungsweise ein Interaktionsmodul 22 vorgesehen welche zur direkten Interaktion mit einem Objekt 34 vorgesehen sind und welche für einen verbesserten Halt des gegriffenen Objektes 34 beispielsweise Interaktionsflächen mit einer zumindest partiellen Beschichtung aus einem gummiähnlichen Material aufweisen. Zum besseren Greifen des Objektes 34 ist ein weiteres Greifmittel 24 vorgesehen, in diesem Fall ein passives Gegenlager mit kegelähnlichen Haltespitzen. 1 shows in a presentation 10 an exemplary gripper base module 12 with two gripper arms arranged on it 14 , The gripper base module 12 may for example have a plate-like shape and be made of a metal. The gripper arms 14 each have two articulated Greiferarmsegmente interconnected 18 . 20 with corresponding drives on. At the distal end of the gripper arms 14 are an interaction module 16 or an interaction module 22 intended for direct interaction with an object 34 are provided and which for an improved grip of the gripped object 34 for example Have interaction surfaces with an at least partial coating of a rubber-like material. For better gripping of the object 34 is another gripping means 24 provided, in this case, a passive counter bearing with cone-like holding tips.

Die Greiferarme 14 sind durch in einem ersten Zustand frei längenveränderliche Stabilisierungsstreben 26, 28, 30 verstärkt, so dass in deren zweiten starren Zustand eine Tragwerkstruktur gebildet ist. Die ersten Enden der Stabilisierungsstreben sind gelenkig und drehbar sowie kraftschlüssig mit einem jeweiligen relativ zum Greiferbasismodul 12 beweglichen Teil der Greiferarme 14 verbunden. Die zweite Enden der Stabilisierungsstreben 26, 30 sind gelenkig und drehbar sowie kraftschlüssig mit einem jeweiligen Gegenlager 32 auf dem Greiferbasismodul 12 verbunden. Das zweite Ende der Stabilisierungsstrebe 28 ist mit einem beweglichen Teil eines der beiden Greiferarme 14 verbunden, in diesem Fall ein Gelenkpunkt zwischen dem Ende des Greiferarmsegments 20 und dem Interaktionsmodul 22. Die Greiferarmsegmente 18, 20 sowie das Interaktionsmodul bilden hierbei eine kinematische Kette von dreh- und schwenkbar miteinander verbundenen Segmenten mit insgesamt drei Bewegungsfreiheitsgraden.The gripper arms 14 are by in a first state freely variable in length stabilization struts 26 . 28 . 30 reinforced, so that in the second rigid state, a structural structure is formed. The first ends of the stabilizing struts are articulated and rotatable and frictionally engaged with a respective one relative to the gripper base module 12 moving part of the gripper arms 14 connected. The second ends of the stabilizing struts 26 . 30 are articulated and rotatable and non-positive with a respective counter bearing 32 on the gripper base module 12 connected. The second end of the stabilizing strut 28 is with a moving part of one of the two gripper arms 14 connected, in this case a hinge point between the end of Greiferarmsegments 20 and the interaction module 22 , The gripper arm segments 18 . 20 as well as the interaction module in this case form a kinematic chain of rotatable and pivotally interconnected segments with a total of three degrees of freedom of movement.

Die Stabilisierungsstreben 26, 28, 30 sind dafür vorgesehen, von einem ersten frei längenveränderlichen Zustand in einen zweiten längenunveränderlichen, starren Zustand überführt zu werden, in dem dann eine mechanische Unterstützung der Greiferarme 14 erfolgt. Hierbei ist darauf zu achten, dass eine Bewegung der Greiferarme 14 nur dann initiiert wird, wenn die wenigstens eine Stabilisierungsstrebe in einem frei längenveränderlichen Zustand ist.The stabilization struts 26 . 28 . 30 are intended to be transferred from a first free variable-length state to a second non-variable, rigid state, in which then a mechanical support of the gripper arms 14 he follows. It is important to ensure that a movement of the gripper arms 14 is initiated only when the at least one stabilizing strut is in a free variable-length state.

Das Greiferbasismodul 12 ist mit seinen darauf angeordneten Greiferarmen 14 und den Stabilisierungsstreben 26, 28, 30 von einem beweglichen Roboterarm getragen, welcher durch verkettete Roboterarmsegmente 36, 38 angedeutet ist.The gripper base module 12 is with its gripper arms on it 14 and the stabilizing struts 26 . 28 . 30 supported by a movable robotic arm which passes through interlinked robotic arm segments 36 . 38 is indicated.

2 zeigt einen exemplarischen Greifroboter 40, welcher eine Roboterbasis 42 und einen Roboterarm 44 mit einer kinematischen Kette aus drei gegeneinander drehbaren Roboterarmsegmenten 46, 48, 50 aufweist. Der Roboterarm 44 trägt an seinem distalen Ende eine Greiferbasismodul 52, auf welchem Greiferarme 54, 56 angeordnet sind, welche mechanisch durch in einen längenunveränderlichen, starren Zustand überführte Stabilisierungsstreben 58, 60 verstärkt sind, so dass eine Tragwerkstruktur gebildet ist. Die Roboterbasis 42 ist längs einer Verfahrschiene 62 bewegbar, so dass ein vergrößerter Arbeitsbereich des Greifroboters 40 gegeben ist. 2 shows an exemplary gripping robot 40 which is a robot base 42 and a robotic arm 44 with a kinematic chain of three mutually rotatable robot arm segments 46 . 48 . 50 having. The robot arm 44 carries at its distal end a gripper base module 52 on which gripper arms 54 . 56 are arranged, which mechanically by stabilized in a non-variable, rigid state stabilization struts 58 . 60 are reinforced, so that a supporting structure is formed. The robot base 42 is along a travel rail 62 movable, so that an enlarged working area of the gripper robot 40 given is.

3 zeigt eine exemplarische Stabilisierungsstrebe 70 in einem ersten ausgefahrenen Zustand. Ein Kolben 74 ist axial in einem Zylinder 72 beweglich, so dass sich daraus eine Längenveränderbarkeit ergibt. An den axialen Enden sind jeweilige gelenkige Verbindungselemente 76, 78 zur Verbindung mit einem Greiferarm beziehungsweise mit einem Gegenlager vorgesehen. 3 shows an exemplary stabilizing strut 70 in a first extended state. A piston 74 is axial in a cylinder 72 movable, so that results in a Längenveränderbarkeit. At the axial ends are respective hinged connecting elements 76 . 78 provided for connection to a gripper arm or with an abutment.

4 zeigt eine entsprechende Stabilisierungsstrebe 80 in einem eingefahrenen Zustand und 5 eine arretierte Stabilisierungsstrebe 90 in längenunveränderlichem Zustand. Hier kann auf die Stabilisierungsstrebe 90 eine Kraft F einwirken, ohne dass eine Längenveränderung erfolgt. 4 shows a corresponding stabilizing strut 80 in a retracted state and 5 a locked stabilizing strut 90 in unalterable condition. Here can on the stabilization strut 90 a force F act without a length change takes place.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: exemplarisches Greiferbasismodul mit GreiferarmenExemplary gripper base module with gripper arms
1212: GreiferbasismodulGripper base module
1414: erster Greiferarmfirst gripper arm
1616: InteraktionsmodulInteraction module
1818: erstes Segment von zweitem Greiferarmfirst segment of second gripper arm
2020: zweites Segment von zweitem Greiferarmsecond segment of second gripper arm
2222: InteraktionsmodulInteraction module
2424: weiteres Greifmittelanother gripping means
2626: Stabilisierungsstrebestabilizing strut
2828: Stabilisierungsstrebestabilizing strut
3030: Stabilisierungsstrebestabilizing strut
3232: Gegenlagerthrust bearing
3434: gegriffenes Objektgripped object
3636: RoboterarmsegmentRoboterarmsegment
3838: RoboterarmsegmentRoboterarmsegment
4040: exemplarischer GreifroboterExemplary gripping robot
4242: Roboterbasisrobot base
4444: Roboterarmrobot arm
4646: erstes Roboterarmsegmentfirst robot arm segment
4848: zweites Roboterarmsegmentsecond robot arm segment
5050: drittes Roboterarmsegmentthird robot arm segment
5252: GreiferbasismodulGripper base module
5454: Greiferarmgripper
5656: Greiferarmgripper
5858: Stabilisierungsstrebestabilizing strut
6060: Stabilisierungsstrebestabilizing strut
6262: Verfahrschienetraversing
70 70: exemplarische Stabilisierungsstrebe in erstem ausgefahrenem Zustandexemplary stabilization strut in the first extended state
7272: Zylindercylinder
7474: Kolbenpiston
7676: gelenkiges Verbindungselementarticulated connection element
7878: gelenkiges Verbindungselementarticulated connection element
8080: exemplarische Stabilisierungsstrebe in erstem eingefahrenem Zustandexemplary stabilization strut in the first retracted state
9090: exemplarische Stabilisierungsstrebe in zweitem eingefahrenen Zustandexemplary stabilization strut in the second retracted state

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014112337 A1 [0007]
DE 102014014361 A1 [0008]

Claims

Gripping robot (40) with a robot base (42) and a robot arm (44), at the distal end of a gripper base module (12, 52) with at least one mounted thereon relative to this movable gripper arm (14, 54, 56) is arranged, characterized , in that at least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) which is freely variable in length in a first state is provided, the first end of which is articulated and / or rotatable and frictionally engaged with a movable part relative to the gripper base module (12, 52) the at least one gripper arm (14, 54, 56) is connected and whose second end is hinged and / or rotatable and frictionally connected either to an abutment (32) on the gripper base module (12, 52) or to a movable part of another gripper arm (14, 14; 54, 56), and that the at least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) is intended to be transferred to a second non-variable, rigid state (90).

Gripping robot after Claim 1 , characterized in that the at least one gripper arm (14, 54, 56) has at least two degrees of freedom of movement.

Gripping robot after Claim 1 or 2 , characterized in that on the gripper base module (12, 52) further gripping means (24) are provided.

Gripping robot according to one of the preceding claims, characterized in that it with its robot base (42) along a Verfahrschiene (62) is movable.

Gripping robot according to one of the preceding claims, characterized in that the robot arm (44) between the robot base (42) and the gripper base module (12, 52) has a kinematic chain of pivotally or rotatably interconnected robot arm segments (46, 48, 50).

Gripping robot according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) has a cylinder (72) with an axially movable piston (74) located therein.

Method for operating a gripper robot according to one of Claims 1 to 6 comprising the steps of: • transferring the at least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) into a first freely variable-length state, • moving the robot arm (44) and onto the gripper base module (12, 52) thereof mounted at least one gripper arm (14, 54, 56) in a gripping position, • transferring the at least one stabilizing strut (26, 28, 30, 58, 60, 70, 80) into a second, unchangeable, rigid state (90), • moving the Robot arm (44).