DE102017007032B4

DE102017007032B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Programmierung von Roboterposen

Info

Publication number: DE102017007032B4
Application number: DE102017007032.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: VisionTools Bildanalyse Systeme GmbH
Current assignee: VisionTools Bildanalyse Systeme GmbH
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: DE102017007032A1

Abstract

Verfahren zur Programmierung von Roboterposen eines per Hand führbaren Roboters mit mindestens einem Zustimmtaster zur Bewegungsfreigabe, wobei dieser Zustimmtaster drei Stellungen aufweist:Stellung 1: losgelassen,Stellung 2: locker betätigt,Stellung 3: fest betätigt, wobei die Programmierung der Posen dadurch geschieht, dass der Zustimmtaster von Stellung 2 in Stellung 1 oder 3 gebracht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Programmieren von Roboterposen an einem (handgeführten) Roboter mit mindestens einem aus Sicherheitsgründen vorhandenen Zustimmtaster.
Aus DE 32 11 992 A1 , DE 36 06 685 C2 und DE 10 2014 216 514 B3 sind Verfahren bekannt welche beschreiben, wie mittels eines Handgriffes mit integrierten eine Belastung erfassenden Sensoren und Verrechnung der Sensorsignale ein Roboter handgeführt gesteuert werden kann.
Aus DE 10 2015 003 941 A1 ist ein Verfahren bekannt welches beschreibt, wie die Bewegung mindestens eines Endgliedes an mobilen Robotern handgeführt gesteuert werden kann.
Visuelle Kontrollaufgaben an Werkstücken werden häufig mittels robotermontierter Kamerasysteme mit einer oder mehreren Kameras gelöst. Hierbei richtet ein Roboter ein Kamerasystem in mindestens einer speziell gewählten Pose auf die zu kontrollierende Stelle am Werkstück. Die Pose wird so gewählt, dass der zu kontrollierende Werkstückbereich jeweils zumindest teilweise so erfasst wird, dass die Darstellung des Werkstückbereichs im Kamerabild durch ein Bildverarbeitungssystem leicht auswertbar ist. Hierzu sind in der Regel in der Nähe des Kamerasystems ein Beleuchtungssystem mit einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten montiert, das wahlweise ebenso wie das Kamerasystem mit dem Roboter mitgeführt wird oder stationär angebracht ist.
Die genauen Posenparameter sind so festzulegen, dass die Bildauswertung möglichst sicher fehlerfrei geschehen kann. Dies wird in der Regel durch experimentelles Vorgehen mit Bildaufnahmen in variierenden Posen realisiert, unter Darstellung der aufgenommenen Bilder und/oder testweiser Durchführung von Bildauswertungen.
Um die experimentelle Festlegung der Posenparameter zu vereinfachen, ist es günstig, anstelle eines Roboters mit Handprogrammiergerät, einen handgeführten Roboter zu verwenden. Dabei führt der Programmierer manuell das robotermontierte Kamerasystem (hier Endeffektor) und ggf. auch das Beleuchtungssystem an den zu prüfenden Werkstückbereich heran, beobachtet die Darstellung des Werkstückbereichs an einem Monitor und/oder die Bildauswertungsergebnisse, und wählt die Roboterpose letztlich so, dass sich eine optimal auswertbare Darstellung ergibt. Der Programmierer greift dabei den Roboterarm mit dem Kamerasystem, vorzugsweise an einem dafür eingerichteten Griff oder direkt an einem zum Greifen vorgesehenen Griffstück an der Kamera oder Beleuchtung, und bewegt den Roboterarm und damit auch das Kamerasystem experimentell in verschiedene Posen. Sobald die optimale Pose gefunden ist, bestätigt dies der Programmierer am Handprogrammiergerät. Damit wird diese Pose in eine Posenliste übernommen, die später im Automatikbetrieb automatisch abgefahren wird.
Bei handgeführten Robotern befindet sich der Programmierer während der Programmierung naturgemäß im Gefahrenbereich des Roboters. Je nach Ausführungsart des Roboters muss der Programmierer aus Sicherheitsgründen einen Zustimmtaster zur Bewegungsfreigabe (wie aus der DE 10 2009 012 219 A1 bekannt) betätigen, solange sich der Roboter unter Programmiererkontrolle bewegt - wenn auch langsam - und sich der Programmierer im Sicherheitsbereich befindet.
Der Zustimmtaster ist nach Stand der Technik in ein Handprogrammiergerät integriert oder befindet sich separat am Ende eines Kabels.
Gemäß internationalen Normen muss ein Zustimmtaster 3-stufig ausgeführt sein (AUS-EIN-AUS). Zustimmtaster haben die zwei Extremstellungen „losgelassen“ und „fest gedrückt“ (AUS) und eine Mittelstellung „locker betätigt“. (EIN), die bei leichtem Druck eingenommen wird. In den Extremstellungen darf sich der Roboter nicht bewegen, also auch nicht in der Stellung „fest gedrückt“ (letzteres wegen eventuell krampfartigen Drückens in Notsituationen). Die Mittelstellung kann man nur bewusst herbeiführen, hier darf sich der Roboter (langsam und ggf. kraftreduziert) bewegen.
Problematisch bei der geschilderten Vorgehensweise ist die Umständlichkeit des gleichzeitigen Betätigens des Zustimmtasters, des manuellen Bewegens des Roboterarmes, der Beobachtung des Monitors, sowie schließlich der Bestätigung der optimalen Pose am Handprogrammiergerät bzw. an einem separaten Zustimmtaster.
Aufgabe der Erfindung ist es, die handgeführte Programmierung der Roboterposen zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird gelöst gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Zur Programmierung von Roboterposen eines per Hand führbaren Roboters wird demnach mindestens ein Zustimmtaster zur Bewegungsfreigabe verwendet. Solch ein Zustimmtaster ist für handgeführte und kooperative Roboter aus Sicherheitsgründen ohnehin vorgeschrieben, wobei dieser Zustimmtaster drei Stellungen aufweist:

Stellung 1: losgelassen,
Stellung 2: locker betätigt,
Stellung 3: fest betätigt.

Dieser Zustimmtaster wird nun erfindungsgemäß auch zur Eingabe der zu programmierenden Posen verwendet, wobei die Programmierung der Posen dadurch geschieht, dass der Zustimmtaster von Stellung 2 in Stellung 1 oder 3 gebracht wird - vorzugsweise in Stellung 3, da „fest betätigt“ für eine Übernahme von der Intuition her günstiger ist. Der Zustimmtaster wird somit für die Posenprogrammierung „missbraucht“. Die Installation eines separaten Schalters (wie aus der DE 10 2009 041 946 A1 bekannt) für die Posenprogrammierung entfällt.
Während manueller Roboterbewegungen befindet sich der Zustimmtaster in der Stellung „locker betätigt“. Sobald experimentell eine günstige Pose gefunden wurde, meist unter Beobachtung eines Monitors, bringt der Programmierer den Zustimmtaster in die an sich für Notsituationen vorhandene Stellung „locker‟ oder „fest betätigt“, aus o.g. Gründen vorzugsweise „fest betätigt“. Damit wird die aktuelle Pose in eine Liste von mindestens einer Pose übernommen, die später im Automatikbetrieb automatisch abgefahren wird. In dieser Situation befindet sich der Roboter ohnehin im Stillstand. Wurde zur Posenübernahme „fest betätigt“ verwendet, so kann der Roboter erst wieder manuell bewegt werden, sobald der Zustimmtaster wieder die Stellung „losgelassen“ und dann die Stellung „locker betätigt“ eingenommen hat. (Nach Sicherheitsvorschriften für Zustimmtaster wird bei der Rückstellung von Stufe „fest gedrückt“ nach „losgelassen“ in der Mittelstufe nicht eingeschaltet, um in Notsituationen eine kurzzeitige Aktivierung des Roboters zu unterbinden.)
Vorteilhaft braucht der Programmierer für die Übernahme der aktuellen Pose in eine Posenliste nicht die Hand von dem Zustimmtaster zu nehmen, den er ohnehin während manueller Roboterbewegungen permanent betätigen muss, was die Handhabung der Programmierung erleichtert.
Vorzugsweise und erfindungsgemäß ist mindestens ein Zustimmtaster am Roboterarm oder Endeffektor befestigt oder integriert. Vorzugsweise befindet sich am Roboterarm oder Endeffektor mindestens ein Handgriff, in den ein Zustimmtaster integriert ist, wobei ein Handgriff auch durch geeignete ergonomische Gestaltung des Kamerasystems oder des Beleuchtungssystems entsteht.
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel. An dem sehr vereinfacht gezeichneten Roboter 1 befindet sich ein Kamerasystem 2 in einem Gehäuse 3, mit Kamera 4 und Beleuchtung 5, wobei das Gehäuse, ergonomisch zum manuellen Greifen günstig, abgerundet gestaltet ist. Auf der Rückseite des Gehäuses befinden sich Zustimmtaster 6. Sie sind so angebracht, dass man, mit dem Handballen das Gehäuse an der Stelle 7 oder den Stellen 7 greifend, den Roboter manuell führen kann und gleichzeitig mit den Fingern den oder die Zustimmtaster bedienen kann. In diesem Beispiel entsteht ein Handgriff durch geeignete ergonomische Gestaltung des Gehäuses des Kamerasystems.
Bei mehreren Handgriffen kann der Roboter beidhändig bewegt werden, was besonders bei groben Orientierungsänderungen von Vorteil ist (2).
Vorteilhaft entfällt dabei ein zu dem Zustimmtaster führendes lockeres und dadurch hinderliches Kabel, wodurch die Bedienung vereinfacht und die Unfallgefahr reduziert wird.
Vorteilhaft braucht der Programmierer für die Übernahme der aktuellen Pose in eine Posenliste die Hand auch nicht vom Roboterarm bzw. dem o.g. Griff zu nehmen, den er ohnehin während manueller Roboterbewegungen in die Hand nehmen muss, was die Handhabung der Programmierung erheblich erleichtert. Und der Programmierer kann den Roboterarm mit beiden Händen bewegen und die Pose festlegen, ohne eine Hand vom Roboter wegzunehmen.
Beobachtet der Programmierer während der experimentellen Bewegungen die Bildauswertung an einem Monitor, der vorteilhaft in der Nähe des Griffs angebracht ist, so kann er auch bei diffizilen Einstellungen durch wildes oder systematisches Probieren genau eine günstige Pose abwarten und durch schnelles „Abdrücken“ am Zustimmtaster die betreffende Pose festhalten.
Ganz besonders vorteilhaft ist die geschilderte Vorgehensweise und Anordnung für zweiarmige Roboter: hier kann die Programmierung unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zweihändig, für beide Roboterarme gleichzeitig, erfolgen, ohne auch nur einen Arm loszulassen.

Claims

Verfahren zur Programmierung von Roboterposen eines per Hand führbaren Roboters mit mindestens einem Zustimmtaster zur Bewegungsfreigabe, wobei dieser Zustimmtaster drei Stellungen aufweist: Stellung 1: losgelassen, Stellung 2: locker betätigt, Stellung 3: fest betätigt, wobei die Programmierung der Posen dadurch geschieht, dass der Zustimmtaster von Stellung 2 in Stellung 1 oder 3 gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustimmtaster direkt oder indirekt am Roboterarm befestigt ist.
Einrichtung zur Programmierung von Roboterposen eines per Hand führbaren Roboters mit mindestens einem Zustimmtaster zur Bewegungsfreigabe, wobei dieser Zustimmtaster drei Stellungen aufweist: Stellung 1: losgelassen, Stellung 2: locker betätigt, Stellung 3: fest betätigt, wobei die Programmierung der Posen durch Betätigen des Zustimmtasters von Stellung 2 in Stellung 1 oder 3 erfolgen kann.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustimmtaster direkt oder indirekt am Roboterarm befestigt ist.