DE102017012001A1

DE102017012001A1 - Intuitively operable robot assistance or control system

Info

Publication number: DE102017012001A1
Application number: DE102017012001.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Baumgartl; Stephan Henze; Matthias Reichenbach; Matthias Schreiber; Michael Zuern
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein intuitiv bedienbares Roboter-Assistenz- bzw. -Steuersystem, umfassend ein Bediener-Interface. Dieses Roboter-Assistenz- bzw. -Steuersystem ermöglicht eine Programmierung durch ungeschultes Personal, indem das Bediener-Interface (1) eine Recheneinheit (3) und einen Touchscreen (5) zur Programmierung einer spezifischen Montagetätigkeit eines Roboters (49) aufweist.The invention relates to an intuitively operable robot assistance or control system, comprising an operator interface. This robot assistance system allows programming by untrained personnel, in that the operator interface (1) has a computing unit (3) and a touchscreen (5) for programming a specific assembly operation of a robot (49).

Description

Die Erfindung betrifft ein intuitiv bedienbares Roboter-Assistenz- bzw. -Steuersystem, umfassend ein Bediener-Interface.The invention relates to an intuitively operable robot assistance or control system, comprising an operator interface.

Aus der DE 10 2010 012 598 A1 ist eine Prozessmodul-Bibliothek und Programmierumgebung zur Programmierung eines Manipulatorprozesses bekannt. Dabei wird ein Prozessmodul zur Durchführung eines Teilprozesses zur Verfügung gestellt, welches durch entsprechende Parametrierung an die jeweilige Anforderung des Montageprozesses angepasst wird und mit weiteren Prozessmodulen, etwa zum Schrauben und zum Prüfen des Prozesserfolgs, wie beispielsweise der erzielten Verspannung, verknüpft werden kann. Weiterhin ist es bekannt, dass bei einer Visualisierung eines Programmes auf die Darstellung von Blöcken auf einem Anzeigegerät zurückgegriffen wird. Darüber hinaus wird ein zusätzliches Betriebssystem zum Eingriff in die Robotersteuerung benötigt, was den Support und die Gewährleistung durch einen Roboterhersteller einschränkt.From the DE 10 2010 012 598 A1 is a process module library and programming environment for programming a manipulator process known. In this case, a process module for performing a sub-process is provided, which is adapted by appropriate parameterization to the respective requirement of the assembly process and with other process modules, such as for screwing and testing the process success, such as the achieved stress, can be linked. Furthermore, it is known that in a visualization of a program on the display of blocks is used on a display device. In addition, an additional operating system is needed to engage the robot controller, which limits support and warranty by a robot manufacturer.

Nachteilig dabei ist, dass eine solche Programmierung nur durch Mitarbeiter mit Expertenwissen erfolgen kann. Dieses Expertenwissen ist sehr kostspielig und steht auch nur im begrenzten Umfang zur Verfügung.The disadvantage here is that such programming can only be done by employees with expert knowledge. This expertise is very costly and is available only to a limited extent.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Roboter-Assistenz- bzw. -Steuersystems anzugeben, welches auch von Mitarbeitern ohne Expertenwissen einfach programmiert werden kann.The object of the invention is to provide a robot assistance or control system, which can be easily programmed by employees without expert knowledge.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.

Die Aufgabe ist mit einem Roboter-Assistenz- bzw. -Steuersystem dadurch gelöst, dass das Bediener-Interface eine Recheneinheit und einen Touchscreen zur Programmierung einer spezifischen Montagetätigkeit eines Roboters aufweist. Dies hat den Vorteil, dass Mitarbeiter ohne spezifische Roboterkenntnisse in die Lage versetzt werden, innerhalb von kurzer Zeit ihre eigene Applikation zu erstellen. Ein Einsatz von Roboterspezialisten ist nicht notwendig. Durch eine sehr kurze Inbetriebnahmezeit (weniger als 1 Stunde) entfällt der komplette Kostenblock der Programmierung.The object is achieved with a robot assistance or control system in that the operator interface has a computing unit and a touch screen for programming a specific assembly activity of a robot. This has the advantage that employees without specific robot knowledge will be able to create their own application within a short time. It is not necessary to use robotic specialists. A very short commissioning time (less than 1 hour) eliminates the entire cost block of programming.

Vorteilhafterweise sind einzelne Prozessschritte der spezifischen Montagetätigkeit des Roboters anhand einer Darstellung eines zu bearbeitenden realen Objektes auf dem Touchscreen programmierbar. Die Verwendung des realen Objektes erlaubt eine einfache intuitive Bearbeitung der durch den Roboter auszuführenden Montageschritte für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise eine Verschraubung.Advantageously, individual process steps of the specific assembly activity of the robot can be programmed on the touchscreen on the basis of a representation of a real object to be processed. The use of the real object allows an easy intuitive handling of the assembly steps to be performed by the robot for special applications, such as a screw connection.

In einer Variante sind die programmierten Prozessschritte des Robotersystems auf der Darstellung des zu bearbeitenden realen Objektes an eine vorgegebene Position verschiebbar. Dadurch ist eine einfache, intuitive und fehlerfreie Zuordnung des Programmschrittes zur realen Welt möglich.In a variant, the programmed process steps of the robot system can be displaced to a predetermined position on the representation of the real object to be processed. This makes a simple, intuitive and error-free assignment of the program step to the real world possible.

In einer Ausführungsform ist die Darstellung des realen Objektes analog, digital oder als Foto ausgebildet. Wichtig ist dabei, dass eine Darstellung der Realität deutlich zu erkennen ist.In one embodiment, the representation of the real object is analog, digital or designed as a photo. It is important that a representation of reality is clearly visible.

In einer Ausgestaltung ist das Bediener-Interface unabhängig von einer Robotersteuerung bedienbar. Die entwickelten Prozessschritte haben keinerlei Einfluss auf die ursprünglich vom Hersteller des Roboters vorgegebene Robotersteuerung, wodurch eine Wartung des Roboters durch den Hersteller des Roboters weiterhin gewährleistet ist.In one embodiment, the operator interface can be operated independently of a robot controller. The developed process steps have no influence whatsoever on the robot controller originally specified by the manufacturer of the robot, whereby maintenance of the robot by the manufacturer of the robot is still guaranteed.

In einer Weiterbildung sind in die reale Darstellung des Objektes Symbole zur Verdeutlichung der programmierten Programmschritte integriert, die auf der Darstellung verschiebbar sind. Somit wird ein direkter Bezug zwischen dem programmierten Programmschritt und dessen Darstellung auf dem angezeigten realen Objekt hergestellt.In a further development, symbols for clarification of the programmed program steps, which can be displaced on the display, are integrated into the real representation of the object. Thus, a direct reference is made between the programmed program step and its representation on the displayed real object.

In einer weiteren Ausführungsform sind die auf der Darstellung durch Verschiebung von Symbolen zurück gelegten Verfahrwege farblich animiert. Dadurch wird der intuitive Programmiervorgang erleichtert.In a further embodiment, the trajectories traversed on the representation by displacement of symbols are animated in color. This facilitates the intuitive programming process.

In einer weiteren Variante sind abgeschlossene Verfahrwege und Prozessschritte hinsichtlich ihrer Korrektheit hinterlegt. Der Bediener wird so frühzeitig auf Fehler in der Programmierung hingewiesen und kann diese korrigieren.In a further variant, completed travel paths and process steps are stored with regard to their correctness. The operator is alerted to errors in the programming so early and can correct them.

Vorteilhafterweise weist das Touchscreen ein Parametrierfeld zur Veränderung der Prozessschritte und/oder Verfahrwege der Prozessschritte auf. Um Prozessschritte oder den Verfahrweg einfach verändern zu können, wird der Prozessschritt und/oder der Verfahrweg des Prozessschrittes über das Parametrierfeld verändert. Neben der Parametrierung kann die Funktion auch eine gezielte Anwahl ermöglichen, wodurch der Bediener einzelne Prozessschritte testen oder verändern kann, ohne dass das gesamte Programm ablaufen muss.Advantageously, the touchscreen has a parameterization field for changing the process steps and / or travel paths of the process steps. In order to be able to easily change process steps or the travel path, the process step and / or the travel path of the process step is changed via the parameterization field. In addition to the parameterization, the function can also enable targeted selection, which allows the operator to test or change individual process steps without the entire program having to run.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Touchscreen neben der Darstellung des zu bearbeitenden realen Objektes eine Oberfläche zur Darstellung des programmierten Prozessschrittes als Text auf. In a further embodiment, the touchscreen in addition to the representation of the real object to be processed on a surface for displaying the programmed process step as text.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features may form the subject of the invention itself or in any meaningful combination, optionally also independent of the claims, and in particular may also be the subject of one or more separate application / s. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Es zeigen:

1 eine erste Oberfläche des Bediener-Interfaces,
2 eine weitere Oberfläche des Bediener-Interfaces,
3 eine weitere Oberfläche des Bediener-Interfaces,
4 eine weitere Oberfläche des Bediener-Interfaces,
5 eine weitere Oberfläche des Bediener-Interfaces,
6 eine weitere Oberfläche des Bediener-Interfaces,
7 eine weitere Oberfläche des Bediener-Interfaces.

Show it:

1 a first surface of the operator interface,
2 another surface of the operator interface,
3 another surface of the operator interface,
4 another surface of the operator interface,
5 another surface of the operator interface,
6 another surface of the operator interface,
7 another surface of the operator interface.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bediener-Interfaces zur Programmierung von speziellen Montageschritten eines Roboters, welches von einem ungeschulten Mitarbeiter einfach während der Entwicklung bzw. eines Fertigungsprozesses erarbeitet werden kann, ist in den 1 bis 7 dargestellt. Dabei wird das Bediener-Interface 1 aus einer Recheneinheit, beispielsweise einem Tablet-PC 3, gebildet, dessen Anzeigeeinheit als Touchscreen 5 ausgebildet ist. Nach einem Login erscheint auf dem Touchscreen 5 eine Oberfläche, welche ein Feld 7 zum Anlegen eines neuen Programmes aufweist. Neben diesem Feld 7 ist ein weiteres Feld 9 zur Darstellung der Bedientastatur 11 des Tablet-PCs 4 ersichtlich, aus welchem hervorgeht, welche Taste zu drücken ist, um ein Programm zu löschen. Auf einer unteren Leiste 13 der Oberfläche sind drei Icons: Programmauswahl 15, Einrichtbetrieb 17 und Automatikbetrieb 19, dargestellt. Im vorgegebenen Fall ist der Einrichtbetrieb 17 aktiv. Nach der Anwahl des neuen Programmes müssen vom Bediener in einem Anzeigefeld 21 Angaben gemacht werden, wie Punkt 1 Programmname, Punkt 2 Variante, z.B. Motornummer und Bauteilbezeichnung. Im Punkt 3 wird über eine eingebaute Kamera 23 des Tablet-PCs 3 die Schraubstelle aufgenommen, die später im Automatikbetrieb 19 mit den neu programmierten Montageschritten bearbeitet werden soll. Die Kamera 23 wird dabei über den Button 25 gestartet (2). Daraufhin ergibt sich die in 3 gezeigte reale Darstellung des zu bearbeitenden Objektes, in diesem Fall die vorgegebene Schraubstelle. Im unteren Bereich der Oberfläche ist verdeutlicht, dass der Einrichterbetrieb 17 eingestellt ist. Auf einer Statusleiste 27 sind ein Meldungstext, z.B. ob Störungen oder Informationen vorhanden sind, sowie ein LED-Band 29 angezeigt, welches den Status des Roboters verdeutlicht. Gleichzeitig werden ein weiterer Icon 31 für eine WLAN-Verbindung und ein nächstes Icon 33 zur Beendigung der Oberfläche angezeigt. In einem rechts neben dem realen Objekt dargestellten Feld 35 wird ein Programmablauf als Text gezeigt. In dem links zum realen Objekt angezeigten Feld 37 sind Prozesse auswählbar. Das darunter stehende Feld 39 ermöglicht die Einstellung verschiedener Testmodi, wie z.B. 1) nur Bahnen, 2) Bahn und Prozess oder 3) Wiederholung.An embodiment of an operator interface according to the invention for programming special assembly steps of a robot, which can be easily developed by an untrained employee during the development or a manufacturing process, is in the 1 to 7 shown. This is the operator interface 1 from an arithmetic unit, for example a tablet PC 3 , formed, whose display unit as a touch screen 5 is trained. After a login appears on the touch screen 5 a surface, which is a field 7 to create a new program. Next to this field 7 is another field 9 for displaying the control keypad 11 of the tablet PC 4 which shows which key to press to clear a program. On a lower bar 13 the surface are three icons: program selection 15 , Einrichtbetrieb 17 and automatic mode 19 represented. In the given case, the setup mode 17 active. After selecting the new program must be in a display field by the operator 21 Details are given, like point 1 Program name, period 2 Variant, eg engine number and component designation. In point 3 is about a built-in camera 23 of the tablet PC 3 recorded the bolting, later in the automatic mode 19 to be processed with the newly programmed assembly steps. The camera 23 is doing over the button 25 started ( 2 ). Then the results in 3 shown real representation of the object to be processed, in this case, the predetermined screw point. At the bottom of the surface it is clear that the setup operation 17 is set. On a status bar 27 are a message text, for example, if there are errors or information, as well as an LED band 29 is displayed, which shows the status of the robot. At the same time, another icon 31 for a Wi-Fi connection and a next icon 33 to exit the interface. In a field 35 shown to the right of the real object, a program sequence is shown as text. In the field to the left of the real object 37 are processes selectable. The field below 39 allows you to set various test modes, such as 1) only lanes, 2) lane and process, or 3) repetition.

Der Programmablauf bekommt, wie in 4 gezeigt, über die den Programmschritten zugeordneten Symbole 41, die in die Darstellung des realen Objektes integriert sind, einen direkten Bezug zu diesen. Die Symbole 41 werden vom Bediener selber an die entsprechende Position geschoben. Aktuell gefahrene Wege 45 oder Prozesse ändern die Farbe und werden animiert. Sind die Prozesse oder Wege abgeschlossen werden diese rot für nicht in Ordnung oder grün für in Ordnung gekennzeichnet. Durch Berühren des Symbols 39 mit einer Nicht-in-Ordnung-Kennzeichnung öffnet sich ein Fenster 43 mit der entsprechenden Fehlermeldung.The program gets as in 4 shown on the symbols associated with the program steps 41 that are integrated into the representation of the real object, a direct reference to them. The symbols 41 are pushed by the operator himself to the appropriate position. Currently driven routes 45 or processes change color and become animated. If the processes or paths are completed, these are marked red for not okay or green for okay. Touch the icon 39 a non-in-order tag opens a window 43 with the corresponding error message.

In 5 ist gezeigt, dass der programmierte Prozessschritt sowie der Verfahrweg 45 zum Prozessschritt einfach durch den Bediener über Parametrierfelder 47 verändert werden können. Durch Berührung des entsprechenden Symbols 41 auf der Oberfläche, des Verfahrweges 45 oder Prozesses öffnet sich das entsprechende Parameterfeld 47 auf der Oberfläche des Touchscreens 5. Neben der Parametrierung kann die Funktion auch eine gezielte Auswahl ermöglichen. Jetzt kann der Bediener einzelne Prozessschritte testen oder verändern, ohne das gesamte Programm ablaufen zu lassen.In 5 is shown that the programmed process step as well as the travel path 45 to the process step simply by the operator via parameterization fields 47 can be changed. By touching the corresponding symbol 41 on the surface, of the travel path 45 or process opens the corresponding parameter field 47 on the surface of the touchscreen 5 , In addition to the parameterization, the function can also enable targeted selection. Now the operator can test or change individual process steps without running the entire program.

Wie aus 6 hervorgeht, ist es auch möglich, sich einen schnellen Überblick über den gesamten Zustand der Anlage 49 inklusive Roboter 51 zu machen. Über das Berühren der entsprechenden Komponenten 49, 51 auf der Oberfläche des Touchscreens 5 werden detaillierte Informationen dargestellt. Auch hier wird durch eine farbliche Kennzeichnung in der Übersicht der aktuelle Status sichtbar. In einer Aufgabenliste 53 werden die notwendigen Handlungen, die anstehen, an der Anlage dokumentiert. Die Anzahl der Aufgaben wird mithilfe einer kleinen Ziffer angezeigt. Es gibt die Möglichkeiten automatischer Meldungen und vom Bediener Meldungen manuell einzutragen.How out 6 It is also possible to get a quick overview of the entire condition of the plant 49 including robot 51 close. About touching the corresponding components 49 . 51 on the surface of the touchscreen 5 be detailed information shown. Here, too, a color coding in the overview shows the current status. In a task list 53 the necessary actions that are pending are documented on the system. The number of tasks is indicated by a small number. There are the possibilities of automatic messages and manual entries by the operator.

In 7 kann jederzeit in der Oberfläche des Touchscreens 5 ein Hilfsvideo 55 zur Verfügung gestellt werden, das durch Berührung eines Fragezeichens 57 auf dem Touchscreen 5 abrufbar ist. Darüber hinaus werden Videoabschnitte angeboten, die situationsbedingt zur Verfügung gestellt werden.In 7 can be anytime in the surface of the touch screen 5 an auxiliary video 55 be made available by touching a question mark 57 on the touch screen 5 is available. In addition, video sections are offered that are made available to the situation.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not to be construed in any way as limiting the scope, applicability, or configuration of the invention. Rather, the foregoing description and description of the figures enable one skilled in the art to practice the exemplary embodiments, and those of skill in the knowledge of the disclosed inventive concept may make various changes, for example, to the operation or arrangement of particular elements recited in an exemplary embodiment, without Protection area defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010012598 A1 [0002]

Claims

Intuitively operable robot assistance or control system, comprising an operator interface, characterized in that the operator interface (1) has a computing unit (3) and a touch screen (5) for programming a specific assembly activity of a robot (49) ,

Robot assistance or control system according to Claim 1 , characterized in that individual process steps of the specific assembly activity of the robot (49) based on a representation of a real object to be processed on the touch screen (5) are programmable.

Robot assistance or control system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the programmed process steps on the representation of the real object to be processed to a designated position on the touch screen (5) are displaceable.

Robot assistance or control system according to Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the representation of the real object on the touch screen (5) is analog, digital or designed as a photo.

Robot assistance or control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operator interface (1) is operable independently of a robot controller.

Robot assistance or control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the real representation of the object symbols (41) are integrated to illustrate the program steps, which are displaceable on the representation.

Robot assistance or control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the representation by displacement of symbols (41) put back traverse paths (45) are animated in color.

Robot assistance or control system according to Claim 7 , characterized in that completed traverse paths (45) and process steps are highlighted in terms of their correctness.

Robot assistance or control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the touchscreen (5) has a parameterization field (47) for changing the process steps and / or the travel paths (45) of the process steps.

Robot assistance or control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the touch screen (5) in addition to the representation of the real object to be processed has a surface for displaying the programmed process steps as text.