DE102017010599A1

DE102017010599A1 - Verfahren und System zum Simulieren eines Bremsvorgangs eines Roboters

Info

Publication number: DE102017010599A1
Application number: DE102017010599.5A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Tscharnuter; Oliver Klaffenbach; Thomas Rohrer; Uwe Bonin
Original assignee: KUKA Deutschland GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN111356558A; KR102613115B1; WO2019096551A1; US20200384649A1; KR20200085280A; US11633858B2; EP3710206A1

Abstract

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Simulieren eines Bremsvorgangs eines Roboters (1) mithilfe eines dynamischen Modells des Roboters wird für einen Ausgangszustand des Roboters ein Endzustandsbereich mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge des simulierten Bremsvorgangs ermittelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Simulieren eines Bremsvorgangs eines Roboters sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der EP 1 906 281 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem für eine Anzahl von wählbaren Punkten auf einer vorgegebenen Bewegungsbahn eines Roboters jeweils eine Bremsstrecke berechnet wird, die diesen Punkt mit einem Stillstandspunkt verbindet, und unter Berücksichtigung der Bremsstrecken ein virtueller Bewegungsbereich berechnet wird, der die vom Roboter maximal erreichbaren Positionen für die Bewegungsbahn einschließt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb eines Roboters zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9, 10 stellen ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zum Simulieren eines Bremsvorgangs eines Roboters mithilfe eines dynamischen Modells des Roboters für (wenigstens) einen Ausgangszustand des Roboters, in einer Ausführung (jeweils) mittels nur einer Simulation des Bremsvorgangs bzw. einem einmaligen Simulieren des Bremsvorgangs, (jeweils) ein Endzustandsbereich mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge des simulierten Bremsvorgangs ermittelt.
Hierdurch können in einer Ausführung Variationen, insbesondere Toleranzen, in Parametern des Roboters mit berücksichtigt und so die Aussagefähigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Simulation und damit insbesondere einer hierauf basierenden Auslegung des Roboters und/oder seiner Umgebung verbessert werden.
So variieren beispielsweise Reibparameter von Gelenken und/oder Antrieben sowie Bremsmomente von, insbesondere mechanischen, Roboterbremsen, insbesondere Haltebremsen, relativ stark. Entsprechend ist die Aussagefähigkeit bzw. Zuverlässigkeit eines virtuellen Bewegungsbereichs, der in der eingangs genannten EP 1 906 281 B1 nur auf Basis einzelner Stillstandspunkte berechnet wird, eingeschränkt.
In einer Ausführung weist der Roboter einen Roboterarm mit wenigstens drei, insbesondere wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens sieben, (Bewegungs)Achsen bzw. Gelenken auf. In einer Weiterbildung weist der Roboter, insbesondere elektrische, in einer Ausführung elektromotorische, Antriebe zum Bewegen dieser Achsen und/oder, insbesondere mechanisch(wirkende) Bremsen, insbesondere Haltebremsen, zum Abbremsen, insbesondere Feststellen, dieser Achsen auf.
Das dynamische Modell beschreibt in einer Ausführung Posen des Roboters und/oder deren erste und/oder höhere Zeitableitungen, in einer Ausführung verknüpft es diese mit, insbesondere Antriebs-, Brems-, Gewichts-, Reibungs- und/oder (roboter)externen Kräften, in einer Ausführung mittels, insbesondere in Form von, Differentialgleichungen, wobei zur kompakteren Darstellung vorliegend auch gegensinnig parallele Kräftepaare bzw. Drehmomente verallgemeinernd als Kräfte bezeichnet werden. Das Simulieren eines Bremsvorgangs umfasst entsprechend in einer Ausführung das, insbesondere numerische, Lösen dieser Differentialgleichungen bzw. Berechnen von Zeitverläufen der Posen des Roboters und/oder deren erste und/oder höhere Zeitableitungen. Eine Pose des Roboters kann in einer Ausführung eine Stellung einer oder mehrerer Achsen des Roboters und/oder eine Position und/oder Lage einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines TCPs, des Roboters umfassen, insbesondere sein.
In einer Ausführung kann der Endzustandsbereich ein(en) Stillstandsposenbereich mit mehreren möglichen Stillstandsposen des Roboters aufweisen, insbesondere sein, wobei sich der Roboter in einer Ausführung in einer bzw. den Stillstandsposen nicht bewegt bzw. stillsteht. Stillstandsposen können insbesondere für die Auslegung des Roboters und/oder seiner Umgebung, insbesondere Sicherheitseinrichtungen seiner Umgebung, besonders relevant sein.
Gleichermaßen kann der Endzustandsbereich in einer Ausführung auch ein(en) Bewegungsposenbereich mit mehreren möglichen Bewegungsposen des Roboters aufweisen, insbesondere sein, wobei sich der Roboter in einer Ausführung in einer Bewegungspose (jeweils) noch bewegt bzw. nicht stillsteht. So kann beispielsweise in einer Ausführung ein Bremsvorgang für eine vorgegebene (Brems)zeit simuliert und so ein Bereich möglicher Bewegungszustände, insbesondere (Rest)Geschwindigkeiten, des Roboters bei Ablauf dieser Zeit ermittelt werden.
In einer Ausführung wird der Stillstandsposenbereich auf Basis einer Bewegungspose des Roboters während des simulierten Bremsvorgangs, in der der Roboter sich noch bewegt, und einer vorgegebenen Abbildung prognostiziert, insbesondere extrapoliert, die verschiedenen Bewegungsposen, insbesondere verschiedenen Paaren von Bewegungsposen und Geschwindigkeiten, jeweils Stillstandsposenbereiche mit mehreren möglichen Stillstandsposen zuordnet, insbesondere in Form einer Funktion, eines Kennfeldes, vorgegebener Abweichungen oder dergleichen.
Wie bereits erläutert, wird vorliegend unter einer Bewegungspose insbesondere eine Pose des Roboter verstanden, in der dieser sich (noch) bewegt bzw. (noch) nicht stillsteht.
In einer Ausführung liegt eine Geschwindigkeit des Roboters, insbesondere einer oder mehrerer seiner Achsen und/oder einer roboterfesten Referenz, insbesondere seines TCPs, in der Bewegungspose, auf deren Basis der Stillstandsposenbereich prognostiziert bzw. der die vorgegebene Abbildung den Stillstandsposenbereich zuordnet, in einem vorgegebenen Bereich, der in einer Weiterbildung höchstens 10%, insbesondere höchstens 1%, einer (entsprechenden) maximal(möglich- bzw. zulässig)en Geschwindigkeit beträgt und/oder wenigstens 0,1° pro Sekunde oder 1 mm pro Sekunde beträgt.
Somit wird in einer Ausführung der Stillstandsposenbereich nicht auf Basis einer simulierten Stillstandspose ermittelt, sondern stattdessen auf Basis einer dieser vorausgehenden simulierten Bewegungspose während des (simulierten) Bremsvorgangs, der die vorgegebene Abbildung dann den Stillstandsposenbereich zuordnet. Die Simulation kann in einer Ausführung bei Erreichen einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit bzw. des vorgegebenen Bereichs für die (simulierte) Geschwindigkeit abgebrochen, in einer anderen Ausführung auch bis zu einer simulierten Stillstandspose fortgesetzt werden.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Simulationszeit verkürzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann hierdurch in einer Ausführung eine Aussagefähigkeit und/oder Zuverlässigkeit verbessert werden, insbesondere da sich numerische Fehler, Einflüsse von abweichenden Parameterwerten und dergleichen, bis zu einer simulierten Stillstandspose stark vergrößern können.
In einer Ausführung wird bzw. ist bei bzw. in der bzw. für die Simulation für wenigstens einen Parameter des dynamischen Modells ein Variations-, insbesondere Toleranzbereich vorgegeben, in einer Weiterbildung für zwei oder mehr Parameter des dynamischen Modells jeweils ein Variations-, insbesondere Toleranzbereich. In einer Ausführung kann ein solcher Parameter ein Reibparameter, insbesondere eines Gelenks des Roboters, und/oder ein, insbesondere maximales, minimales oder mittleres, Bremsmoment einer Bremse des Roboters aufweisen, insbesondere sein.
Hierdurch können in einer Ausführung Variationen, insbesondere Toleranzen, in Parametern des Roboters mit berücksichtigt und so die Aussagefähigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Simulation und damit insbesondere einer hierauf basierenden Auslegung des Roboters und/oder seiner Umgebung verbessert werden.
In einer Ausführung kann der Bremsvorgang jeweils mit bzw. für verschiedene(n) Werte(n) aus dem bzw. den vorgegebenen Variationsbereich(en) simuliert und so der Endzustands- bzw. Stillstandsposenbereich ermittelt werden.
In einer Ausführung wird der Bremsvorgang mithilfe von Intervallarithmetik für den bzw. einen oder mehrere der Parameter des dynamischen Modells simuliert, für den bzw. die (jeweils) ein Variationsbereich vorgegeben wird bzw. ist. Dabei wird unter Intervallarithmetik insbesondere eine Arithmetik, wie sie beispielsweise in R. E. Moore: Interval Analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliff, NJ 1966, ISBN 0-13-476853-1 beschrieben ist, und/oder gemäß IEEE-Standard 1788-2015 verstanden, insbesondere also eine Arithmetik, in der die Addition zweier Parameter x, y, für die jeweils ein Variationsbereich [x₁, x₂ > x₁] bzw. [y₁, y₂ > y₁] vorgegeben ist, durch [x₁ + y₁, x₂ + y₂] definiert ist.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Simulationszeit verkürzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann hierdurch in einer Ausführung eine Aussagefähigkeit und/oder Zuverlässigkeit verbessert werden.
In einer Ausführung wird für wenigstens zwei der möglichen Endzustände des ermittelten Endzustandsbereichs, insbesondere einen oder zwei extremale Endzustände des ermittelten Endzustandsbereichs, jeweils eine hiervon abhängige Auslegungsgröße, insbesondere eine kinetische Energie des Roboters und/oder ein Parameter einer Sicherheitseinrichtung einer Umgebung des Roboters, ermittelt.
In einer Ausführung kann somit der Roboter und/oder dessen Umgebung, insbesondere eine Sicherheitseinrichtung, in einer Ausführung ein Sicherheitsbereich, ein Schutzzaun oder dergleichen, auf Basis des ermittelten Endzustandsbereichs und der hierfür ermittelten Auslegungsgröße(n) ausgelegt werden.
So kann beispielsweise für eine vorgegebene Bremszeit ein Bereich möglicher Bewegungszustände, insbesondere (Rest)Geschwindigkeiten, und entsprechender kinetischer Energien des Roboters bei Ablauf dieser Zeit ermittelt und ein Schutzzaun, insbesondere dessen Art und/oder Material, entsprechend ausgelegt werden. Gleichermaßen kann zum Beispiel für wenigstens einen Ausgangszustand ein Stillstandsposenbereich möglicher Stillstandsposen des Roboters am Ende des Bremsvorgangs ermittelt und ein Sicherheitsbereich, insbesondere dessen Größe und/oder Gestalt, entsprechend ausgelegt werden.
In einer Ausführung werden für mehrere Ausgangszustände des Roboters jeweils in hier beschriebener Weise ein Endzustandsbereich mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge eines simulierten Bremsvorgangs ermittelt und eine von diesen Endzuständen abhängige Auslegungsgröße, insbesondere eine kinetische Energie des Roboters und/oder ein Parameter einer Sicherheitseinrichtung einer Umgebung des Roboters, ermittelt.
In einer Ausführung kann somit der Roboter und/oder dessen Umgebung, insbesondere eine Sicherheitseinrichtung, in einer Ausführung ein Sicherheitsbereich, ein Schutzzaun oder dergleichen, auf Basis der ermittelten Endzustandsbereiche und der hierfür ermittelten Auslegungsgrößen ausgelegt werden.
So kann beispielsweise für verschiedene Ausgangsposen und/oder -geschwindigkeiten jeweils ein Bereich möglicher Stillstandsposen ermittelt und ein Sicherheitsbereich, insbesondere dessen Größe und/oder Gestalt, entsprechend ausgelegt werden.
Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere auch ein Verfahren bzw. System zur Auslegung einer (Sicherheitseinrichtung einer) Umgebung des Roboters, insbesondere eines Schutzzauns und/oder Sicherheitsbereichs. Ein Auslegen bzw. eine Auslegung kann in einer Ausführung ein Erstellen und/oder ein Modifizieren und/oder Überprüfen des vorhandenen oder konzipierten Roboters bzw. einer vorhandenen oder konzipierten (Sicherheitseinrichtung einer) Umgebung des Roboters umfassen, insbesondere sein.
In einer Ausführung wird bei dem (simulierten) Bremsvorgang wenigstens, in einer Ausführung genau, eine Achse des Roboters (simuliert) abgebremst. Zusätzlich oder alternativ steht bzw. stehen in einer Ausführung bei dem (simulierten) Bremsvorgang, insbesondere (bereits) bei bzw. in dem Ausgangszustand bzw. während des gesamten Bremsvorgang, wenigstens eine, in einer Ausführung alle weiteren, Achse(n) des Roboters still, in einer Ausführung (jeweils) in einer Stellung, die eine kinetische (Anfangs)Energie des Roboters maximiert.
Mit anderen Worten wird in einer Ausführung für wenigstens einen Nachlaufweg des Roboters ein Stillstandsposenbereich ermittelt.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System, insbesondere hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf: Mittel zum Ermitteln eines Endzustandsbereichs mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge des simulierten Bremsvorgangs für einen Ausgangszustand des Roboters.
In einer Ausführung weist das System bzw. sein(e) Mittel auf: Mittel zum Prognostizieren des Stillstandsposenbereichs auf Basis einer Bewegungspose des Roboters während des simulierten Bremsvorgangs, in der der Roboter sich noch bewegt, und einer vorgegebenen Abbildung, die verschiedenen Bewegungsposen jeweils Stillstandsposenbereiche mit mehreren möglichen Stillstandsposen zuordnet; und/oder
Mittel zum Vorgeben eines Variationsbereichs für wenigstens einen Parameter des dynamischen Modells; und/oder
Mittel zum Simulieren des Bremsvorgangs mithilfe von Intervallarithmetik für den wenigstens einen Parameter des dynamischen Modells; und/oder Mittel zum Ermitteln für wenigstens zwei der möglichen Endzustände des ermittelten Endzustandsbereichs jeweils einer hiervon abhängigen Auslegungsgröße, insbesondere einer kinetischen Energie des Roboters und/oder eines Parameters einer Sicherheitseinrichtung einer Umgebung des Roboters; und/oder Mittel zum Ermitteln für mehrere Ausgangszustände des Roboters jeweils eines Endzustandsbereichs mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge eines simulierten Bremsvorgangs und einer von diesen Endzuständen abhängigen Auslegungsgröße, insbesondere einer kinetischen Energie des Roboters und/oder eines Parameters einer Sicherheitseinrichtung einer Umgebung des Roboters.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel.
Ein hier genannter Bereich kann in einer Ausführung (jeweils) ein einseitig offener oder beidseitig geschlossener Bereich, insbesondere ein abgeschlossenes oder einseitig offenes Intervall, sein bzw. eine obere und/oder untere Grenze aufweisen, insbesondere hierdurch vorgegeben sein bzw. werden.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert,:

1: einen Roboter und ein System zum Simulieren eines Bremsvorgangs des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
2: ein Verfahren zum Simulieren des Bremsvorgangs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt einen sechsachsigen Roboter 1 und ein System in Form eines Computers 2 zum Simulieren eines Bremsvorgangs des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, der bzw. das ein in 2 dargestelltes Verfahren zum Simulieren des Bremsvorgangs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung durchführt.
Exemplarisch wird ein Abbremsen einer Achse betrachtet, deren Stellung in 1 durch eine entsprechende Achskoordinate q angedeutet ist.
Die Gleichung $m \cdot l^{2} \cdot \ddot{q} = m \cdot g \cdot l \cdot cos (q) + A - B \cdot sgn (\dot{q}) - μ \cdot \dot{q}$
mit der Masse m, die in einem im Abstand I von der Achse beabstandeten Punkt konzentriert angenommen wird, der Gravitationskonstanten g, dem Antriebsdrehmoment A der Achse, einem durch die Vorzeichenfunktion sgn(x) = {1 ⇔ x > 0; -1 ⇔ x < 0; 0 ⇔ x = 0} richtungsabhängigen Bremsmoment B und einem Reibkoeffizienten µ sowie der ersten bzw. zweiten Zeitableitung q̇, q̈ stellt vereinfacht ein dynamisches Modell des Roboters 1 dar.
In einem Schritt S10 wird für das Bremsmoment B und den Reibkoeffizienten µ jeweils ein Variationsbereich [B₁, B₂ > B₁] bzw. [µ₁, µ₂ > µ₁] vorgegeben.
In einem Schritt S20 wird dann ein Bremsvorgang des Roboters 1 mithilfe des dynamischen Modells bis zu einem Stillstand simuliert, und zwar mithilfe von Intervallarithmetik, so dass beispielsweise bei der numerischen Zeitintegration der oben angegebenen Differentialgleichung eine Addition B + µ durch das Intervall [B₁ + µ₁, B₂ + µ₂] bestimmt ist.
Entsprechend ergibt sich dabei ein Stillstandsposenbereich [q₁, q₂ > q₁] mit mehreren möglichen Stillstandsposen q_i des Roboters. So kann beispielsweise ein minimaler Reibkoeffizient µ₁ aus dem Variationsbereich [µ₁, µ₂] in Verbindung mit einem minimalen Bremsmoment B₁ aus dem Variationsbereich [B₁, B₂] zu einem maximalen Nachlaufweg q₂ und umgekehrt ein maximaler Reibkoeffizient µ₂ aus dem Variationsbereich [µ₁, µ₂] in Verbindung mit einem maximalen Bremsmoment B₂ aus dem Variationsbereich [B₁, B₂] zu einem minimalen Nachlaufweg q₁ führen.
In einem Schritt S30 wird dann für den minimalen Nachlaufweg q₁ und den maximalen Nachlaufweg q₂ jeweils ein erforderlicher Sicherheitsbereich ermittelt und in Schritt S40 ein Sicherheitsbereich des Roboters 1 entsprechend dem größeren dieser Sicherheitsbereiche ausgelegt.
In einer Abwandlung wird in Schritt S10 eine Abbildung Q vorgegeben, die verschiedenen Paaren von Bewegungsposen q_k und Geschwindigkeiten q̇_p des Roboters jeweils Stillstandsposenbereiche [q₁(q_k, q̇_p), q₂(q_k, q̇_p) > q₁(q_k, q̇_p)] mit mehreren möglichen Stillstandsposen q_i(q_k, q̇_p)] zuordnet: $Q: (q_{k}, {\dot{q}}_{p}) \to [q_{1} (q_{k}, {\dot{q}}_{p}), q_{2} (q_{k}, {\dot{q}}_{p})]$
beispielsweise in Form vorgegebener Abweichungen $Q: (q_{k}, {\dot{q}}_{p}) \to [q_{k} - α \cdot {\dot{q}}_{p}, q_{k} + α \cdot {\dot{q}}_{p}]$
mit der Konstanten α.
In Schritt S20 der Abwandlung wird dann wieder ein Bremsvorgang des Roboters 1 mithilfe des dynamischen Modells simuliert, allerdings mit singulären Werten für das Bremsmoment B und den Reibkoeffizienten µ. Sobald in der Simulation die Geschwindigkeiten q des Roboters in einem vorgegebenen Bereich vor einem Stillstand liegt, kann die Simulation abgebrochen und in Schritt S20 der Stillstandsposenbereich [q₁, q₂] auf Basis der aktuell(simuliert)en Bewegungspose und der vorgegebenen Abbildung Q prognostiziert werden.
So ergibt sich beispielsweise ausgehend von einer Bewegungspose q_E, in der die Geschwindigkeit q̇_E des Roboters erstmals in dem oben genannten Bereich liegt, der Stillstandsposenbereich [q₁, q₂] mithilfe der oben genannten Abbildung Q zu [q_E - α· q̇_E, q_E + α· q̇_E].
In Schritt S30 wird dann für den minimalen Nachlaufweg q₁ und den maximalen Nachlaufweg q₂ jeweils ein erforderlicher Sicherheitsbereich ermittelt und in Schritt S40 ein Sicherheitsbereich des Roboters 1 entsprechend dem größeren dieser Sicherheitsbereiche ausgelegt.
Wie insbesondere hieraus klar wird, kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung allgemein der Aspekt der Prognose des Stillstandsposenbereichs auf Basis einer Bewegungspose des Roboters und einer vorgegebenen Abbildung, die verschiedenen Bewegungsposen jeweils Stillstandsposenbereiche mit mehreren möglichen Stillstandsposen zuordnet, und der Aspekt der Simulation, bei der für wenigstens einen Parameter des dynamischen Modells ein Variationsbereich vorgegeben wird bzw. ist, in einer Ausführung auch kombiniert sein bzw. werden, im Ausführungsbeispiel etwa dadurch, dass in Schritt S20 mithilfe von Intervallarithmetik für die Variationsbereiche [µ₁, µ₂], [B₁, B₂] simuliert wird, bis die Geschwindigkeiten q̇_p des Roboters in dem vorgegebenen Bereich liegt, und der Stillstandsposenbereich [q₁, q₂] auf Basis von Bewegungsposen aus dem dabei ermittelten Bewegungsposenbereich und der vorgegebenen Abbildung Q prognostiziert wird.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
2: Computer (System)
q: Gelenkwinkel (Pose)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1906281 B1 [0002, 0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

R. E. Moore: Interval Analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliff, NJ 1966, ISBN 0-13-476853-1 beschrieben ist, und/oder gemäß IEEE-Standard 1788-2015 [0020]

Claims

Verfahren zum Simulieren eines Bremsvorgangs eines Roboters (1) mithilfe eines dynamischen Modells des Roboters, wobei für einen Ausgangszustand des Roboters ein Endzustandsbereich mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge des simulierten Bremsvorgangs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzustandsbereich einen Stillstandsposenbereich mit mehreren möglichen Stillstandsposen des Roboters aufweist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stillstandsposenbereich auf Basis einer Bewegungspose des Roboters während des simulierten Bremsvorgangs, in der der Roboter sich noch bewegt, und einer vorgegebenen Abbildung prognostiziert wird, die verschiedenen Bewegungsposen jeweils Stillstandsposenbereiche mit mehreren möglichen Stillstandsposen zuordnet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Simulation für wenigstens einen Parameter des dynamischen Modells ein Variationsbereich vorgegeben wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsvorgang mithilfe von Intervallarithmetik für den wenigstens einen Parameter des dynamischen Modells simuliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens zwei der möglichen Endzustände des ermittelten Endzustandsbereichs jeweils eine hiervon abhängige Auslegungsgröße, insbesondere eine kinetische Energie des Roboters und/oder ein Parameter einer Sicherheitseinrichtung einer Umgebung des Roboters, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Ausgangszustände des Roboters jeweils ein Endzustandsbereich mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge eines simulierten Bremsvorgangs nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelt und eine von diesen Endzuständen abhängige Auslegungsgröße, insbesondere eine kinetische Energie des Roboters und/oder ein Parameter einer Sicherheitseinrichtung einer Umgebung des Roboters, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Bremsvorgang wenigstens eine Achse des Roboters abgebremst wird und/oder wenigstens eine Achse des Roboters stillsteht.
System (2) zum Simulieren eines Bremsvorgangs eines Roboters (1) mithilfe eines dynamischen Modells des Roboters, das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist: Mittel zum Ermitteln eines Endzustandsbereichs mit mehreren möglichen Endzuständen des Roboters infolge des simulierten Bremsvorgangs für einen Ausgangszustand des Roboters.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.