DE102018002732B4

DE102018002732B4 - Robotersystem, Verarbeitungsvorrichtung und Programmierhandgerät mit einer Funktion zum Anzeigen einer äußeren Kraft

Info

Publication number: DE102018002732B4
Application number: DE102018002732.6A
Authority: DE
Inventors: Nao OOSHIMA; Keita Maeda; Tomoyuki Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2038-04-06
Also published as: US20180293768A1; US10810770B2; DE102018002732A1; CN108687748A; DE102018002732A8; JP2018176331A; JP6748019B2

Abstract

Robotersystem (10; 22; 40), das aufweist:
einen Roboter (12);
einen Erfassungsbereich (14), der dazu ausgebildet ist, eine auf den Roboter (12) ausgeübte äußere Kraft (F) zu erfassen;
einen Umwandlungsbereich (16), der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Erfassungsbereich (14) erfassten äußeren Kraft (F) in einen Koordinatenwert (C) eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln;
einen Abbildungserzeugungsbereich (18), der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung (If), die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft (F) durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich (16) gewonnenen Koordinatenwertes (C) zu erzeugen; und
einen Anzeigebereich (20), der dazu ausgebildet ist, die durch den Abbildungserzeugungsbereich (18) erzeugte Kraftmodellabbildung (If) dreidimensional anzuzeigen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Robotersystem mit einer Funktion zum Anzeigen einer äußeren Kraft. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Verarbeitungsvorrichtung mit einer Funktion zum Anzeigen einer äußeren Kraft. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Programmierhandgerät mit einer Funktion zum Anzeigen einer äußeren Kraft.
Es sind Robotersysteme bekannt, die einen Kraftsensor beinhalten, der dazu ausgebildet ist, eine auf einen Roboter ausgeübte Kontaktkraft zu erfassen (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2015-171747 ( JP 2015 - 171747 A )). In einem in JP 2015-171747 A beschriebenen Robotersystem ist ein Kraftsensor an einem Knickarmroboter angebracht, und eine Kontaktkraft, wenn ein Roboterarm mit einer äußeren Umgebung in Kontakt steht, wird durch Subtrahieren einer geschätzten inneren Kraft und eines Kraftkorrekturbetrags von einer aktuellen Ausgabe des Kraftsensors berechnet. Das Robotersystem ist dazu ausgebildet, den Roboterarm anzuhalten, wenn die Kontaktkraft einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Demgegenüber sind Robotersysteme bekannt, die einen Krafterfassungsbereich, der dazu ausgebildet ist, eine zwischen einem Arbeitswerkzeug und einem Werkstück wirkende Kraft zu erfassen, und einen Anzeigebereich beinhalten, der dazu ausgebildet ist, die durch den Krafterfassungsbereich erfasste Kraft anzuzeigen (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2017- 001122 ( JP 2017-001122 A )). In einem in JP 2017-001122 A beschriebenen Robotersystem ist ein Kraftsensor an einem Roboterarm angebracht, und ein Anzeigebereich zeigt eine zwischen einem Arbeitswerkzeug und einem Werkstück wirkende Kraft, die durch den Kraftsensor erfasst worden ist, als Strecke oder als Graphik mit einer Streckenform (z. B. einer Vektorform) an, deren Ursprung einem Kraftangriffspunkt auf einer Werkstückfläche oder einer Stelle in dessen Nähe entspricht.
DE 10 2012 110 508 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Anzeige von dreidimensionalen Daten einer Bearbeitungsstation umfassend ein tragbares Programmiergerät, das von einem Bediener derart bedient werden kann, dass eine Bewegung einer Maschine mit dazugehörigen Prozessinformationen dargestellt werden kann.
DE 697 35 269 T2 offenbart eine Robotersteuerung und eine Grafikanzeigevorrichtung, auf der eine graphische Darstellung des Roboters angezeigt wird, wobei eine zweidimensionale Position auf dem Bildschirm eingegeben werden kann und diese in eine dreidimensionale Position umgewandelt wird.
EP 3 093 108 A2 offenbart eine Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einem Bildschirm zur Anzeige eines Zustands eines Roboters, wobei Veränderungen von Positions- und Orientierungsdaten bezüglich des Roboters angezeigt werden.
EP 2 962 814 A2 offenbart einen Robotersimulator, wobei mittels einer Bilderzeugungseinheit ein virtuelles dreidimensionales Abbild eines Robotersystems erzeugt wird.
EP 2 769 810 A2 offenbart einen Robotersimulator zur Erzeugung eines virtuellen Abbilds eines Roboters, wobei eine Betätigung eines Bediengriff erfasst wird und darauf basierend das virtuelle Abbild verändert wird.
US 2009 / 0 289 591 A1 offenbart ein Robotersystem, wobei das Robotersystem mittels eines bedienbaren Steuersystems mit einer Anzeige eines Roboters von einem Bediener programmiert werden kann.
In einer Systemausführung, in der eine auf einen Roboter ausgeübte äußere Kraft erfasst und angezeigt wird, besteht ein Bedarf an einer Verbesserung, die ermöglicht, dass eine Größe und Richtung der erfassten äußeren Kraft durch eine Abbildung so angezeigt werden, dass die Größe und die Richtung nicht nur visuell zu erkennen, sondern auch intuitiv nachzuvollziehen sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest eines der vorangehend genannten Probleme zu lösen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Robotersystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst. Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Programmierhandgerät gemäß Anspruch 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Robotersystem, das einen Roboter; einen Erfassungsbereich, der dazu ausgebildet ist, eine auf den Roboter ausgeübte äußere Kraft zu erfassen; einen Umwandlungsbereich, der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Erfassungsbereich erfassten äußeren Kraft in einen Koordinatenwert eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln; einen Abbildungserzeugungsbereich, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung, die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich gewonnenen Koordinatenwertes zu erzeugen; und einen Anzeigebereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, die durch den Abbildungserzeugungsbereich erzeugte Kraftmodellabbildung dreidimensional anzuzeigen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Verarbeitungsvorrichtung, die einen Bereich zum Erhalten einer äußeren Kraft, der dazu ausgebildet ist, eine auf einen Roboter ausgeübte äußere Kraft zu erhalten; einen Umwandlungsbereich, der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Bereich zum Erhalten einer äußeren Kraft erhaltenen äußeren Kraft in einen Koordinatenwert eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln; einen Abbildungserzeugungsbereich, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung, die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich gewonnenen Koordinatenwertes zu erzeugen; und einen Anzeigeverarbeitungsbereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die durch den Abbildungserzeugungsbereich erzeugte Kraftmodellabbildung durchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Programmierhandgerät, das einen Anzeigebereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung, die eine Größe und eine Richtung einer auf einen Roboter ausgeübten äußeren Kraft darstellt, durch eine Graphik dreidimensional anzuzeigen.
Das Robotersystem gemäß einem Aspekt weist eine Ausführung auf, bei der der Umwandlungsbereich die Größe und die Richtung der durch den Erfassungsbereich erfassten äußeren Kraft in den Koordinatenwert des dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umwandelt, der Abbildungserzeugungsbereich die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft durch die Graphik darstellende Kraftmodellabbildung mithilfe des Koordinatenwertes erzeugt, und der Anzeigebereich die Kraftmodellabbildung dreidimensional so anzeigt, dass es einem Betrachter der Kraftmodellabbildung möglich ist, nicht nur die Größe und die Richtung der auf den Roboter ausgeübten äußeren Kraft visuell zu erkennen, sondern auch das Ausmaß der Größe und die Ausrichtung der ausgeübten äußeren Kraft intuitiv nachzuvollziehen oder festzustellen.
In der Verarbeitungsvorrichtung gemäß dem sonstigen Aspekt und dem Programmierhandgerät gemäß dem weiteren Aspekt können Wirkungen erzielt werden, die den oben beschriebenen, durch das Robotersystem erzielten Wirkungen entsprechen.
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich, für die gilt:

1 ist eine graphische Darstellung von Funktionsblöcken, die eine Ausführung eines Robotersystems gemäß einem Aspekt veranschaulicht;
2 ist eine graphische Darstellung, die ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
3 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel für einen Bildschirm veranschaulicht;
4 ist eine graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für den Bildschirm veranschaulicht;
5 ist eine graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für den Bildschirm veranschaulicht;
6 ist eine graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für den Bildschirm veranschaulicht;
7 ist eine graphische Darstellung von Funktionsblöcken, die ein Robotersystem gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist eine graphische Darstellung von Funktionsblöcken, die eine Ausführung einer Verarbeitungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt veranschaulicht;
9 ist eine graphische Darstellung von Funktionsblöcken, die eine Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
10 ist eine graphische Darstellung von Funktionsblöcken, die eine Ausführung eines Programmierhandgeräts gemäß einem weiteren Aspekt veranschaulicht;
11 ist eine graphische Darstellung, die ein Programmierhandgerät gemäß einer Ausführungsform schematisch veranschaulicht; und
12 ist eine graphische Darstellung von Funktionsblöcken, die ein Programmierhandgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Überall in den Zeichnungen werden übereinstimmende Bestandteile durch gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 veranschaulicht eine Ausführung eines Robotersystems 10 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung mithilfe von Funktionsblöcken. Das Robotersystem 10 beinhaltet einen Roboter 12; einen Erfassungsbereich 14, der dazu ausgebildet ist, eine auf den Roboter 12 ausgeübte äußere Kraft F zu erfassen; einen Umwandlungsbereich 16, der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Erfassungsbereich 14 erfassten äußeren Kraft F in einen Koordinatenwert C eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln; einen Abbildungserzeugungsbereich 18, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung If, die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich 16 gewonnenen Koordinatenwertes C zu erzeugen; und einen Anzeigebereich 20, der dazu ausgebildet ist, die durch den Abbildungserzeugungsbereich 18 erzeugte Kraftmodellabbildung If dreidimensional anzuzeigen.
Der Roboter 12 beinhaltet einen mechanischen Bereich (der auch als Roboterarm bezeichnet wird), der in geeigneter Weise aus verschiedenen bekannten mechanischen Bereichen wie zum Beispiel einem Knickarmtyp, einem Portaltyp, einem Typ mit paralleler Verbindung usw. gewählt wird, und kann verschiedene Aufgaben wie zum Beispiel Handhaben, Bearbeiten usw. im Hinblick auf ein Objekt mithilfe eines Endeffektors wie etwa einer Hand, eines Werkzeugs usw. durchführen, der an einem distalen Ende des mechanischen Bereichs angebracht ist. Der Erfassungsbereich 14 kann als gewünschte Anzahl von Sensoren, zum Beispiel aus einem Kraftsensor, einem Beschleunigungssensor usw., die für den Roboter 12 vorgesehen sind, oder als Erfassungsschaltung ausgebildet sein, die eine Belastung einer gewünschten Arbeitsachse des Roboters 12 usw. erfasst. Der Erfassungsbereich 14 kann darüber hinaus eine Ausführung zum Erfassen der auf den Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F z. B. als Axialkraftkomponenten an jeweiligen Achsen des dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems aufweisen. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Offenbarung eine Ausführung des Roboters 12 oder des Erfassungsbereichs 14 keiner besonderen Beschränkung unterliegt.
Der Umwandlungsbereich 16 kann als eine Funktion (oder Hardware) einer Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel als Zentraleinheit (central processing unit, CPU) eines Computers usw. ausgebildet sein. Alternativ kann der Umwandlungsbereich 16 als Software ausgebildet sein, die eine Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel eine CPU eines Computers usw. arbeiten lässt. Der Umwandlungsbereich 16 extrahiert die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F aus Daten der durch den Erfassungsbereich 14 erfassten äußeren Kraft F und führt eine Berechnung zum Umwandeln der Größe und der Richtung in den Koordinatenwert C (fx, fy, fz) des dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems aus. Der durch den Umwandlungsbereich 16 gewonnene Koordinatenwert C wird zum Erzeugen der in geeigneter Weise in dem Anzeigebereich 20 angezeigten Kraftmodellabbildung If verwendet, und ein für den Anzeigebereich 20 festgelegtes Koordinatensystem kann als dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem für den Koordinatenwert C verwendet werden.
Der Abbildungserzeugungsbereich 18 kann als eine Funktion (oder Hardware) einer Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel als CPU eines Computers usw. ausgebildet sein. Alternativ kann der Abbildungserzeugungsbereich 18 als Software ausgebildet sein, die eine Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel eine CPU eines Computers usw. arbeiten lässt. Der Abbildungserzeugungsbereich 18 erstellt mithilfe des durch den Umwandlungsbereich 16 gewonnenen Koordinatenwertes C (fx, fy, fz) eine einzelne räumliche Graphik, die einem Betrachter der Abbildung ermöglicht, die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F intuitiv nachzuvollziehen oder festzustellen, und erzeugt die durch die räumliche Graphik dargestellte Kraftmodellabbildung If. Ein Beispiel für die räumliche Graphik der Kraftmodellabbildung If kann eine Graphik mit einem konischen Profil sein, wie im Folgenden beschrieben wird. Wenn die Kraftmodellabbildung If ein konisches Profil aufweist, kann der Abbildungserzeugungsbereich 18 die Kraftmodellabbildung If erzeugen, in der der Ursprung des dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems für den Koordinatenwert C in der Mitte einer Unterseite eines Kreiskegels festgelegt ist, und die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F, ausgedrückt durch den Koordinatenwert C, jeweils durch einen Abstand und eine Richtung von der Mitte der Unterseite zu einem Scheitelpunkt des Kreiskegels dargestellt werden. Es ist zu beachten, dass die durch die Kraftmodellabbildung If dargestellte „Größe der äußeren Kraft F“ nicht den eigentlichen Zahlenwert der äußeren Kraft F bedeutet, sondern ein Ausmaß der Größe der äußeren Kraft F (z. B. ein Verhältnis relativ zu einem vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft) bedeutet.
Der Anzeigebereich 20 kann eine Anzeigeeinheit wie zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display, LCD), eine organische Leuchtdiodenanzeige (organic light-emitting diode, OLED) usw. und einen Anzeigeverarbeitungsbereich beinhalten, der dazu ausgebildet ist, eine Datenverarbeitung zum Anzeigen einer Abbildung auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit durchzuführen. Der Anzeigebereich 20 zeigt die durch den Abbildungserzeugungsbereich 18 erzeugte Kraftmodellabbildung If dreidimensional auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit an. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Offenbarung ein Durchführen der „dreidimensionalen Anzeige“ zum Beispiel ein Anzeigen einer Abbildung eines dreidimensionalen Bereichs, die eine Tiefe darstellt, Anzeigen einer Abbildung bei z. B. gleichzeitigem Drehen der Abbildung so, dass einem Betrachter der Abbildung ermöglicht wird, dreidimensionale Informationen zu bestätigen, usw. bedeutet.
2 veranschaulicht ein Robotersystem 22 gemäß einer Ausführungsform schematisch, das die oben erwähnte grundlegende Ausführung des Robotersystems 10 aufweist. In dem Robotersystem 22 von 2 ist der Erfassungsbereich 14 in den Roboter 12 eingebaut, der einen mechanischen Vertikalknickarmbereich beinhaltet, und eine Robotersteuereinheit 24 zum Steuern des Roboters 12 ist mit den Funktionen des Umwandlungsbereichs 16 und des Abbildungserzeugungsbereichs 18 ausgestattet. Ferner ist ein tragbares Programmierhandgerät 26 mit der Robotersteuereinheit 24 verbunden, und das Programmierhandgerät 26 ist mit dem Anzeigebereich 20 ausgestattet, der die Anzeigeeinheit und den Anzeigeverarbeitungsbereich beinhaltet. Es ist zu beachten, dass die Funktion des Anzeigeverarbeitungsbereichs des Anzeigebereichs 20 der Robotersteuereinheit 24 zugewiesen werden kann. Alternativ kann die Robotersteuereinheit 24 oder eine (nicht dargestellte) Host-Steuereinheit davon mit dem Anzeigebereich 20 ausgestattet sein. Die Robotersteuereinheit 24 kann verschiedene Vorgänge im Zusammenhang mit einer durch den Roboter 12 durchgeführten Aufgabe steuern und kann nicht nur eine Betätigung jeder Achse des mechanischen Bereichs, sondern auch eine Betätigung eines (nicht dargestellten) Endeffektors steuern, der an dem distalen Ende des mechanischen Bereichs angebracht ist.
3 bis 6 veranschaulichen ein Beispiel für einen Bildschirm 28 des Anzeigebereichs 20. Wie veranschaulicht, kann der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If zusammen mit einer Robotermodellabbildung Ir, die eine aktuelle Ausrichtung des Roboters 12 darstellt, dreidimensional anzeigen. Bei dieser Ausführung kann der Abbildungserzeugungsbereich 18 (1) die Robotermodellabbildung Ir zusätzlich zu der Erzeugung der Kraftmodellabbildung If erzeugen. Der Anzeigebereich 20 kann die Kraftmodellabbildung If und die Robotermodellabbildung Ir farbig anzeigen.
In dem in 3 bis 6 veranschaulichten Beispiel wird die durch den Abbildungserzeugungsbereich 18 erzeugte Kraftmodellabbildung If erstellt, um die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F durch die Graphik mit einem konischen Profil darzustellen, das sich von einer kugelförmigen Oberfläche eines kugelförmigen Körpers S in Richtung einer Mitte des Letzteren erstreckt und verjüngt. In dem veranschaulichten Beispiel erzeugt der Abbildungserzeugungsbereich 18 den kugelförmigen Körper S und die Robotermodellabbildung Ir, die beide durch eine Abbildung eines dreidimensionalen Bereichs mit einer Tiefe dargestellt werden, und der Anzeigebereich 20 zeigt den kugelförmigen Körper S über der Robotermodellabbildung Ir überlagert an. In dem veranschaulichten Beispiel ist der kugelförmige Körper S an einer Position angeordnet, an der die Mitte des kugelförmigen Körpers im Wesentlichen mit einer Mitte der Robotermodellabbildung Ir übereinstimmt, und eine Bildschirmabbildung wird so angezeigt, als ob der Roboter 12 (2) von dem lichtdurchlässigen kugelförmigen Körper S umschlossen ist.
In dem in 3 bis 6 veranschaulichten Beispiel ist eine kreisförmige Unterseite der Kraftmodellabbildung If, die das konische Profil aufweist, auf einem Teil der kugelförmigen Oberfläche des kugelförmigen Körpers S platziert, und ein Scheitelpunkt der Kraftmodellabbildung If ist auf einer Linie platziert, die die Mitte der Unterseite und die Mitte des kugelförmigen Körpers S verbindet. In diesem Anzeigemodus stellt ein Abstand zwischen der Mitte der Unterseite und dem Scheitelpunkt der Kraftmodellabbildung If die Größe der auf den Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F dar (1), und eine Richtung von der Mitte der Unterseite zu dem Scheitelpunkt der Kraftmodellabbildung If stellt die Richtung der auf den Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F dar. Der Abbildungserzeugungsbereich 18 legt zuerst mithilfe des wie oben beschrieben durch den Umwandlungsbereich 16 (1) gewonnenen Koordinatenwertes C das dreidimensionale kartesische Koordinatensystem für den Koordinatenwert C auf dem kugelförmigen Körper S so fest, dass die durch den Koordinatenwert C angegebene Richtung der äußeren Kraft F mit einer Richtung von der kugelförmigen Oberfläche zu der Mitte des kugelförmigen Körpers S übereinstimmt. Anschließend erstellt der Bilderzeugungsbereich 18 auf der kugelförmigen Oberfläche des kugelförmigen Körpers S einen Kreis mit einem beliebigen Durchmesser, dessen Mitte mit dem Ursprung des an der kugelförmigen Oberfläche angeordneten Koordinatensystems übereinstimmt, und erstellt einen Kreiskegel, der eine durch den erstellten Kreis gebildete Unterseite aufweist und die durch den Koordinatenwert C angegebene Größe der äußeren Kraft F durch einen Abstand zwischen dem Ursprung des Koordinatensystems und dem Scheitelpunkt darstellt, so dass der Abbildungserzeugungsbereich 18 die Kraftmodellabbildung If erzeugen kann, die als Teil des kugelförmigen Körpers S ausgebildet ist.
Die Kraftmodellabbildung If, wie sie in 3 bis 6 veranschaulicht wird, wird in dem Anzeigebereich 20 zusammen mit der Robotermodellabbildung Ir angezeigt, die die aktuelle Ausrichtung des Roboters 12 darstellt, so dass abhängig von der Richtung der auf den Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F eine Situation verursacht werden kann, in der nur die Unterseite der Kraftmodellabbildung If auf der kugelförmigen Oberfläche des kugelförmigen Körpers S angezeigt wird, wie z. B. in 3 veranschaulicht. Um der obigen Anzeigesituation gerecht zu werden, weist der Anzeigebereich 20 eine Funktion zum Drehen der Kraftmodellabbildung If in einer dreidimensionalen Richtung auf dem Bildschirm auf. Der Anzeigebereich 20 kann auch die Robotermodellabbildung Ir zusammen mit der Kraftmodellabbildung If in einer dreidimensionalen Richtung drehen.
Wie z. B. in 4 veranschaulicht, können die Kraftmodellabbildung If und die Robotermodellabbildung Ir beispielsweise um eine (nicht sichtbare) vertikale Achse gedreht werden, die sich vertikal auf dem Bildschirm 28 von 3 erstreckt, um zu ermöglichen, dass die Kraftmodellabbildung If mit dem sichtbaren Scheitelpunkt des Kreiskegels angezeigt wird. Durch Anpassen eines Betrags einer Drehung von der Abbildung von 3 in die Abbildung von 4 ist es möglich, die Kraftmodellabbildung If in dem Anzeigebereich 20 anzuzeigen, in der die Größe der äußeren Kraft F korrekter festzustellen oder nachzuvollziehen ist. Wie z. B. in 5 veranschaulicht, können die Kraftmodellabbildung If und die Robotermodellabbildung Ir ferner um eine (nicht sichtbare) horizontale Achse gedreht werden, die sich horizontal auf dem Bildschirm 28 von 4 erstreckt, um zu ermöglichen, dass die Kraftmodellabbildung If mit dem Scheitelpunkt des Kreiskegels, der aus einer anderen Richtung zu sehen ist, angezeigt wird. Durch Anpassen eines Betrags einer Drehung von der Abbildung von 4 in die Abbildung von 5 ist es möglich, die Kraftmodellabbildung If in dem Anzeigebereich 20 anzuzeigen, in der die Richtung der äußeren Kraft F korrekter festzustellen oder nachzuvollziehen ist. Der Anzeigebereich 20 kann so ausgebildet sein, dass er in der Lage ist, die Kraftmodellabbildung If und die Robotermodellabbildung Ir in jeder dreidimensionalen Richtung über einen gewünschten Winkel entsprechend z. B. einer Anweisung eines Bedieners zu drehen.
Wie oben beschrieben, kann der Abbildungserzeugungsbereich 18 die Größe der äußeren Kraft F durch eine Höhe (d. h. einen Abstand von der Mitte der Unterseite bis zu dem Scheitelpunkt) der Kraftmodellabbildung If darstellen. Ein Beispiel kann eine Ausführung aufweisen, bei der mit zunehmender äußerer Kraft F die Höhe der Kraftmodellabbildung If zunimmt. Ein Radius des kugelförmigen Körpers S kann auf eine Größe festgelegt werden, die einem Betrachter der Abbildung ermöglicht, eine Veränderung in der Höhe der Kraftmodellabbildung If leicht zu erkennen. Beispielsweise kann ein Radius des kugelförmigen Körpers S so festgelegt sein, dass er 100 % eines vorgegebenen Grenzwertes der äußeren Kraft entspricht. Ferner kann der Anzeigebereich 20 auch so ausgebildet sein, dass er in der Lage ist, einen Radius des kugelförmigen Körpers S z. B. entsprechend einer Anweisung eines Bedieners zu ändern. Es ist zu beachten, dass eine für die Kraftmodellabbildung If verwendete Graphik nicht auf die veranschaulichte Graphik mit einem konischen Profil beschränkt ist und verschiedene räumliche Graphiken eingesetzt werden können, die in der Lage sind, die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F darzustellen.
Der Abbildungserzeugungsbereich 18 kann dazu ausgebildet sein, die Kraftmodellabbildung If mit einem Radius des kugelförmigen Körpers S gleich null zu erzeugen. Bei dieser Ausführung wird zum Beispiel der Ursprung eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems für die Robotermodellabbildung Ir, der im Voraus in dem Anzeigebereich 20 festgelegt wird, in der Mitte der Robotermodellabbildung Ir (d. h. der Mitte des kugelförmigen Körpers S mit einem Nullradius) platziert, und der Koordinatenwert C wird so auf das vorgegebene dreidimensionale kartesische Koordinatensystem angewendet, dass eine räumliche Graphik erstellt wird, die von der Mitte der Robotermodellabbildung Ir radial nach außen gerichtet ist, so dass der Abbildungserzeugungsbereich 18 die Kraftmodellabbildung If erzeugen kann, die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F darstellt.
Der Abbildungserzeugungsbereich 18 kann dazu ausgebildet sein, die Kraftmodellabbildung If in einer Farbe zu erzeugen, die entsprechend der Größe der äußeren Kraft F variiert. Wenn zum Beispiel die durch den Erfassungsbereich 14 erfasste äußere Kraft F kleiner als oder gleich wie ein vorgegebener Anteil (z. B. 80 %) im Hinblick auf einen vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft ist, kann die Kraftmodellabbildung If in einer Farbe erzeugt werden, die einen sicheren Zustand angibt (z. B. in der Farbe Blau), und wenn die durch den Erfassungsbereich 14 erfasste äußere Kraft F den obigen vorgegebenen Anteil übersteigt, kann die Kraftmodellabbildung If in einer Farbe erzeugt werden, die einen Gefahrenzustand angibt (z. B. in der Farbe Rot). Der Anzeigebereich 20 kann die Kraftmodellabbildung If, die in einer der Größe der äußeren Kraft F entsprechenden Farbe erzeugt worden ist, dreidimensional anzeigen. Ferner kann der Anzeigebereich 20 den kugelförmigen Körper S transparent darstellen. Der Anzeigebereich 20 kann darüber hinaus auch so ausgebildet sein, dass er in der Lage ist, einen Transparenzgrad des kugelförmigen Körpers S oder eine Farbe davon z. B. entsprechend einer Anweisung eines Bedieners frei zu ändern.
Wie in 6 veranschaulicht, kann der Abbildungserzeugungsbereich 18 dazu ausgebildet sein, eine Graphenabbildung 30 zu erzeugen, die die Größe der äußeren Kraft F darstellt. In einem Beispiel von 6 wird die Graphenabbildung 30 als Säulengraph erzeugt, der einen Anteil der äußeren Kraft F relativ zu einem vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft angibt. Ferner werden in dem Beispiel von 6 zusätzlich zu der Graphenabbildung 30, die die Größe der äußeren Kraft F darstellt, eine Graphenabbildung 32, die eine Größe einer auf eine Arbeitsachse des Roboters 12 ausgeübte Nutzlast darstellt, und eine Graphenabbildung 34, die eine Größe eines Moments darstellt, als entsprechender Säulengraph erzeugt. Der Anzeigebereich 20 kann die Kraftmodellabbildung If dreidimensional anzeigen und die Graphenabbildungen 30, 32, 34 auf demselben Bildschirm 28 anzeigen.
Der Abbildungserzeugungsbereich 18 kann dazu ausgebildet sein, die Graphenabbildung 30 in einer Farbe zu erzeugen, die entsprechend der Größe der äußeren Kraft F variiert. Wenn zum Beispiel die durch den Erfassungsbereich 14 erfasste äußere Kraft kleiner als oder gleich wie ein vorgegebener Anteil (z. B. 80 %) im Hinblick auf einen vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft ist, kann die Graphenabbildung 30 in einer Farbe erzeugt werden, die einen sicheren Zustand angibt (z. B. in der Farbe Grün), und wenn die durch den Erfassungsbereich 14 erfasste äußere Kraft F den obigen vorgegebenen Anteil übersteigt, kann die Graphenabbildung 30 in einer Farbe erzeugt werden, die einen Gefahrenzustand angibt (z. B. in der Farbe Rot). Ferner kann durch Festlegen einer Mehrzahl von Stufen von Schwellenwerten für die äußere Kraft F die Graphenabbildung 30 auch in einer Farbe erzeugt werden, die einen Zustand einer geringen Gefahr angibt (z. B. in der Farbe Gelb). Der Anzeigebereich 20 kann die Graphenabbildung 30 anzeigen, die in einer der Größe der äußeren Kraft F entsprechenden Farbe erzeugt worden ist. Der Anzeigebereich 20 kann darüber hinaus auch so ausgebildet sein, dass er in der Lage ist, einen Schwellenwert der äußeren Kraft F oder eine Farbe der Graphenabbildung 30 z. B. entsprechend einer Anweisung eines Bedieners frei zu ändern. Die Graphenabbildungen 32, 34 können entsprechend der Graphenabbildung 30 ausgebildet sein.
Das Robotersystem 10, 22 mit der oben erwähnten Ausführung weist eine Ausführung auf, bei der der Umwandlungsbereich 16 die Größe und die Richtung der durch den Erfassungsbereich 14 erfassten äußeren Kraft F in den Koordinatenwert C des dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umwandelt, der Abbildungserzeugungsbereich 18 die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F durch die Graphik darstellende Kraftmodellabbildung If mithilfe des Koordinatenwertes C erzeugt und der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If dreidimensional so anzeigt, dass es einem Betrachter der Kraftmodellabbildung If möglich ist, nicht nur die Größe und die Richtung der auf den Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F visuell zu erkennen, sondern auch das Ausmaß der Größe und die Ausrichtung der ausgeübten äußeren Kraft F intuitiv nachzuvollziehen oder festzustellen.
Wenn das Robotersystem 10, 22 zum Beispiel einen Roboter 12, der in der Lage ist, einen Vorgang mit einem Menschen gemeinsam sicher durchzuführen (einen sogenannten kollaborativen Roboter) beinhaltet, wird üblicherweise eine Systemausführung gewählt, die Sicherheit für den Menschen garantiert, bei der der Roboter 12 zwangsweise angehalten wird, wenn die durch den Erfassungsbereich 14 erfasste äußere Kraft F einen vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft übersteigt. Um bei dieser Ausführung dem Roboter 12 zu ermöglichen, den Vorgang nach dem Anhalten neu zu beginnen, ist es erforderlich, die äußere Kraft F, die zu dem Anhalten führt, zu bestimmen und die Ursache der äußeren Kraft F zu beseitigen. Um die äußere Kraft F zu bestimmen, ist es zweckmäßig, die Richtung der auf den Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F in einem Moment zu erfassen, in dem der Roboter 12 angehalten ist. Gemäß dem Robotersystem 10, 22 kann ein Betrachter der Kraftmodellabbildung If (z. B. ein Bediener des Robotersystems 10, 22) das Ausmaß der Größe und die Ausrichtung der ausgeübten äußeren Kraft F intuitiv feststellen oder nachvollziehen, so dass es möglich ist, nach dem Anhalten des Roboters 12 die äußere Kraft F zu bestimmen und deren Ursache unverzüglich zu beseitigen und dadurch Arbeitsaufwand zum Wiederherstellen oder Wiederaufbauen des Robotersystems 10, 22 zu verringern, um zu verhindern, dass die Betriebseffizienz abnimmt.
Gemäß der Ausführung, bei der der Anzeigebereich 20 sowohl die Kraftmodellabbildung If als auch die Robotermodellabbildung Ir dreidimensional anzeigt, ist es einem Betrachter möglich, ferner das Ausmaß der Größe und die Ausrichtung der äußeren Kraft F relativ zu dem Roboter 12 sicher festzustellen oder nachzuvollziehen. Gemäß der Ausführung, bei der die Kraftmodellabbildung If mithilfe der Graphik mit dem konischen Profil erzeugt wird, das sich von der kugelförmigen Oberfläche zu der Mitte des kugelförmigen Körpers S erstreckt, ist es einem Betrachter ferner möglich, einen Zustand leicht und intuitiv festzustellen oder nachzuvollziehen, in dem eine von außerhalb des Roboters 12 ausgeübte Kraft (d. h. die äußere Kraft F) in einer solchen Weise ausgeübt wird, dass der Roboter 12 in eine Verjüngungsrichtung des Kreiskegels gedrückt wird. Noch weiter ist es gemäß der Ausführung, bei der die Kraftmodellabbildung If in einer Farbe angezeigt wird, die entsprechend der Größe der äußeren Kraft F variiert, möglich, die intuitive Feststellung weiter zu vereinfachen.
7 veranschaulicht ein Robotersystem 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform, das die oben erwähnte grundlegende Ausführung des Robotersystems 10 aufweist, mithilfe von Funktionsblöcken. Bestandteile des Robotersystems 40, die Bestandteilen des Robotersystems 10 entsprechen, werden durch mit denjenigen des Letzteren gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet, und die ausführliche Beschreibung der entsprechenden Bestandteile wird gegebenenfalls weggelassen.
Das Robotersystem 40 beinhaltet einen Anzeigesteuerbereich 42, der dazu ausgebildet ist, die Größe der durch den Erfassungsbereich 14 erfassten äußeren Kraft F mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und den Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If anzeigen zu lassen, wenn die Größe der äußeren Kraft F den Schwellenwert übersteigt. Der Anzeigesteuerbereich 42 kann als eine Funktion (oder Hardware) einer Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel als Zentraleinheit (CPU) eines Computers usw. ausgebildet sein oder kann als Software ausgebildet sein, die die Arithmetikverarbeitungseinheit arbeiten lässt. In dem Robotersystem 22 von 2 kann die Funktion des Anzeigesteuerbereichs 42 der Robotersteuereinheit 24 oder dem Programmierhandgerät 26 zugewiesen sein. Der Anzeigesteuerbereich 42 kann so ausgebildet sein, dass er nicht zulässt, dass der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If anzeigt, sofern die Größe der äußeren Kraft F den Schwellenwert nicht übersteigt, sondern nur zulässt, dass der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If anzeigt, wenn die Größe der äußeren Kraft F den Schwellenwert übersteigt, und einen solchen Anzeigezustand aufrechterhält. Diese Ausführung kann einen Rechenaufwand im Zusammenhang mit dem dreidimensionalen Anzeigen der Kraftmodellabbildung If verringern.
Der in dem Anzeigesteuerbereich 42 verwendete Schwellenwert der äußeren Kraft F kann in einem Bereich z. B. von 50 % bis 100 % eines vorgegebenen Grenzwerts der äußeren Kraft festgelegt werden. Wenn der Schwellenwert der äußeren Kraft F 100 % des Grenzwerts der äußeren Kraft entspricht (d. h. der Schwellenwert ist gleich dem Grenzwert) und das Robotersystem 40 den oben genannten kollaborativen Roboter 12 beinhaltet, kann eine Ausführung so gestaltet sein, dass der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If, die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F darstellt, in einem Moment anzeigt, in dem die äußere Kraft F den vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft übersteigt und der Roboter 12 zwangsweise angehalten wird, und ein solcher Anzeigezustand aufrechterhalten wird. Die obige Ausführung ermöglicht zum Beispiel einem Bediener des Robotersystems 40, die durch den Anzeigebereich 20 angezeigte Kraftmodellabbildung nach dem Anhalten des Roboters 12 zu betrachten, um die Größe und die Richtung der zu dem Anhalten des Roboters 12 führenden äußeren Kraft F festzustellen und dadurch unverzüglich einen Systemwiederherstellungsvorgang durchzuführen.
Das Robotersystem 40 beinhaltet einen Robotersteuerbereich 44, der dazu ausgebildet ist, die Größe der durch den Erfassungsbereich 14 erfassten äußeren Kraft F mit einem vorgegebenen Schwellenwert (oder Grenzwert) der äußeren Kraft zu vergleichen und den Roboter 12 anhalten zu lassen, wenn die Größe der äußeren Kraft F den Grenzwert der äußeren Kraft übersteigt. Der Robotersteuerbereich 44 kann als eine Funktion (oder Hardware) einer Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel als Zentraleinheit (CPU) eines Computers usw. ausgebildet sein oder kann als Software ausgebildet sein, die die Arithmetikverarbeitungseinheit arbeiten lässt. In dem Robotersystem 22 von 2 kann die Funktion des Robotersteuerbereichs 44 der Robotersteuereinheit 24 zugewiesen sein. Wenn das Robotersystem 40 zum Beispiel den oben genannten kollaborativen Roboter 12 beinhaltet, kann der Robotersteuerbereich 44 dazu ausgebildet sein, den Roboter 12 zwangsweise anzuhalten, wenn die äußere Kraft F den vorgegebenen Grenzwert der äußeren Kraft übersteigt. Es ist zu beachten, dass das Robotersystem 40 den Anzeigesteuerbereich 42 und/oder den Robotersteuerbereich 44 beinhalten kann.
In dem Robotersystem 40, wie es in 6 veranschaulicht wird, kann der Anzeigebereich 20 ein Haltemeldungsfeld 46 zum visuellen Melden eines Anhaltens des Roboters 12 anzeigen. In dem Haltemeldungsfeld 46 können zum Beispiel eine Farbe (z. B. die Farbe Grün) und ein Symbol (z. B. „SICHER“), die Sicherheit angeben, während eines Zeitraumes angezeigt werden, in dem der Roboter 12 normal arbeitet, und eine Farbe (z.B. die Farbe Rot) und ein Symbol (z. B. „HALT“), die Gefahr angeben, können während eines Zeitraums angezeigt werden, in dem der Roboter 12 zwangsweise angehalten wird.
8 veranschaulicht eine Ausführung einer Verarbeitungsvorrichtung 50 gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung mithilfe von Funktionsblöcken. Die Verarbeitungsvorrichtung 50 kann die Funktion einer Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung If aufweisen, die in dem oben genannten Robotersystem 10, 22 vorgesehen ist. Bestandteile der Verarbeitungsvorrichtung 50, die den Bestandteilen des Robotersystems 10, 22 entsprechen, werden durch mit denjenigen des Letzteren gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet, und die ausführliche Beschreibung der entsprechenden Bestandteile wird gegebenenfalls weggelassen.
Die Verarbeitungsvorrichtung 50 beinhaltet einen Bereich 52 zum Erhalten einer äußeren Kraft, der dazu ausgebildet ist, eine auf einen Roboter 12 ausgeübte äußere Kraft F zu erhalten; einen Umwandlungsbereich 16, der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Bereich 52 zum Erhalten einer äußeren Kraft erhaltenen äußeren Kraft F in einen Koordinatenwert C eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln; einen Abbildungserzeugungsbereich 18, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung If, die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich 16 gewonnenen Koordinatenwertes C zu erzeugen; und einen Anzeigeverarbeitungsbereich 54, der dazu ausgebildet ist, eine Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die durch den Abbildungserzeugungsbereich 18 erzeugte Kraftmodellabbildung If durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung 50 kann als Arithmetikverarbeitungseinheit wie zum Beispiel als Zentraleinheit (CPU) eines Computers usw. ausgebildet sein. Der Bereich 52 zum Erhalten einer äußeren Kraft, der Umwandlungsbereich 16, der Abbildungserzeugungsbereich 18 und der Abbildungsverarbeitungsbereich 54 können jeweils als eine Funktion (oder Hardware) der Verarbeitungsvorrichtung 50 ausgebildet sein oder können als Software ausgebildet sein, die die Verarbeitungseinheit 50 arbeiten lässt. Ferner können die Funktionen des Bereichs 52 zum Erhalten einer äußeren Kraft, des Umwandlungsbereichs 16, des Abbildungserzeugungsbereichs 18 und des Abbildungsverarbeitungsbereichs 54 der Verarbeitungsvorrichtung 50 jeweils einer Mehrzahl von physisch voneinander verschiedenen Verarbeitungsvorrichtungen zugewiesen werden.
Der Bereich 52 zum Erhalten einer äußeren Kraft kann die auf den Roboter 12 ausgeübte äußere Kraft F, die durch den Erfassungsbereich 14 in dem Robotersystem 10, 22 erfasst wird, von dem Erfassungsbereich 14 erhalten. Der Umwandlungsbereich 16 und der Abbildungserzeugungsbereich 18 weisen eine Funktion auf, die jeweils dem Umwandlungsbereich 16 und dem Abbildungserzeugungsbereich 18 in dem Robotersystem 10, 22 entspricht. Der Anzeigeverarbeitungsbereich 54 kann den in dem Robotersystem 10, 22 enthaltenen Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If dreidimensional anzeigen lassen.
Wie unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben, kann der Abbildungserzeugungsbereich 18 in der Verarbeitungsvorrichtung 50 eine Robotermodellabbildung Ir erzeugen, die eine aktuelle Ausrichtung des Roboters 12 darstellt, und der Anzeigeverarbeitungsbereich 54 kann die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung If und die Robotermodellabbildung Ir durchführen. Die durch den Abbildungserzeugungsbereich 18 erzeugte Kraftmodellabbildung If kann so konzipiert sein, dass sie die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F durch die Graphik mit einem konischen Profil darstellt, das sich von einer kugelförmigen Oberfläche eines kugelförmigen Körpers S in Richtung der Mitte des kugelförmigen Körpers S erstreckt. Der Abbildungserzeugungsbereich 18 kann die Kraftmodellabbildung If in einer Farbe erzeugen, die entsprechend der Größe der äußeren Kraft F variiert. Der Abbildungserzeugungsbereich 18 kann eine Graphenabbildung 30 erzeugen, die die Größe der äußeren Kraft F darstellt, und der Anzeigeverarbeitungsbereich 54 kann die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung If durchführen und führt eine Anzeigeverarbeitung für die Graphenabbildung 30 durch.
9 veranschaulicht eine Verarbeitungsvorrichtung 60 gemäß einer Ausführungsform, die die oben erwähnte grundlegende Ausführung der Verarbeitungsvorrichtung 50 aufweist, mithilfe von Funktionsblöcken. Bestandteile der Verarbeitungsvorrichtung 60, die den Bestandteilen der Verarbeitungsvorrichtung 50 entsprechen, werden durch mit denjenigen des Letzteren gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet, und die ausführliche Beschreibung der entsprechenden Bestandteile wird gegebenenfalls weggelassen. Die Verarbeitungsvorrichtung 60 kann die Funktion einer Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung If aufweisen, die in dem oben genannten Robotersystem 40 vorgesehen ist.
Die Verarbeitungsvorrichtung 60 beinhaltet ferner einen Vergleichsbereich 62, der dazu ausgebildet ist, die Größe der durch den Bereich 52 zum Erhalten einer äußeren Kraft erhaltenen äußeren Kraft F mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen. Der Anzeigeverarbeitungsbereich 54 führt die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung If durch, wenn die Größe der äußeren Kraft F den Schwellenwert übersteigt. Der Vergleichsbereich 62 kann als eine Funktion (oder Hardware) der Verarbeitungsvorrichtung 60 ausgebildet sein oder kann als Software ausgebildet sein, die den Vergleichsbereich 60 arbeiten lässt. Der Anzeigeverarbeitungsbereich 54 kann die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige wie zum Beispiel unter der oben erwähnten Steuerung des Anzeigesteuerbereichs 42 des Robotersystems 40 durchführen, so dass er nicht zulässt, dass der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If anzeigt, sofern die Größe der äußeren Kraft F den Schwellenwert nicht übersteigt, sondern nur zulässt, dass der Anzeigebereich 20 die Kraftmodellabbildung If anzeigt, wenn die Größe der äußeren Kraft F den Schwellenwert übersteigt, und einen solchen Anzeigezustand aufrecht erhält. Diese Ausführung kann einen Rechenaufwand im Zusammenhang mit dem dreidimensionalen Anzeigen der Kraftmodellabbildung If verringern.
Die Verarbeitungsvorrichtung 50, 60 mit der obigen Ausführung kann Wirkungen erzielen, die den oben erwähnten Wirkungen des Robotersystems 10, 22, 40 entsprechen.
10 veranschaulicht eine Ausführung eines Programmierhandgeräts 70 gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung mithilfe von Funktionsblöcken. Das Programmierhandgerät 70 kann die Funktion eines dreidimensionalen Anzeigens für die Kraftmodellabbildung If aufweisen, die in dem oben genannten Robotersystem 10, 22, 40 vorgesehen ist. Bestandteile des Programmierhandgeräts 70, die Bestandteilen des Robotersystems 10, 22, 40 entsprechen, werden durch mit denjenigen des Letzteren gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet, und die ausführliche Beschreibung der entsprechenden Bestandteile wird gegebenenfalls weggelassen.
Das Programmierhandgerät 70 beinhaltet einen Anzeigebereich 20, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung If, die eine Größe und eine Richtung einer auf einen Roboter 12 ausgeübten äußeren Kraft F darstellt, durch eine Graphik dreidimensional anzuzeigen. Der Anzeigebereich 20 hat eine Funktion, die dem Anzeigebereich 20 in dem Robotersystem 10, 22, 40 entspricht. Der Anzeigebereich 20 kann die durch den Abbildungserzeugungsbereich 18 in dem Robotersystem 10, 22, 40 erzeugte Kraftmodellabbildung If oder die durch den Anzeigeverarbeitungsbereich 54 in der oben erwähnten Verarbeitungsvorrichtung 50, 60 verarbeitete Kraftmodellabbildung If auf einem Bildschirm dreidimensional anzeigen.
11 veranschaulicht ein Programmierhandgerät 72 gemäß einer Ausführungsform schematisch, das die oben erwähnte grundlegende Ausführung des Programmierhandgeräts 70 aufweist. Das Programmierhandgerät 72 ist eine tragbare Benutzeroberflächenvorrichtung, die z. B. durch einen Bediener des Robotersystems 10, 22, 40 zum Bedienen des Roboters 12 verwendet wird und verschiedene Eingabetasten 74 zum Eingeben eines Betätigungsbefehls, einen Bildschirm 28 zum Anzeigen eines Zustands des Roboters 12 usw. beinhaltet.
12 veranschaulicht ein Programmierhandgerät 80 gemäß einer weiteren Ausführungsform, das die oben erwähnte grundlegende Ausführung des Programmierhandgeräts 70 aufweist, mithilfe von Funktionsblöcken. Bestandteile des Programmierhandgeräts 80, die Bestandteilen des Programmierhandgeräts 70 entsprechen, werden durch mit denjenigen des Letzteren gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet, und die ausführliche Beschreibung der entsprechenden Bestandteile wird gegebenenfalls weggelassen.
Das Programmierhandgerät 80 beinhaltet einen Eingabebetätigungsbereich 82, der dazu verwendet wird, die Kraftmodellabbildung If sich in einer dreidimensionalen Richtung drehen zu lassen. In dem Programmierhandgerät 72 von 11 kann die Funktion des Eingabebetätigungsbereichs 82 einem Teil der Eingabetasten 74 oder einem Teil des Bildschirms 28 zugewiesen werden, wenn der Bildschirm 28 eine Berührungseingabefunktion aufweist. Wie unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben, kann der Eingabebetätigungsbereich 82 in dem Programmierhandgerät 80 z. B. durch einen Bediener des Robotersystems 10, 22, 40 so bedient werden, dass die Kraftmodellabbildung If in einer gewünschten dreidimensionalen Richtung gedreht und dadurch der Anzeigebereich 20 veranlasst wird, die Kraftmodellabbildung If anzuzeigen, wodurch ermöglicht wird, die Größe und die Richtung der äußeren Kraft F visuell festzustellen oder nachzuvollziehen.
Das Programmierhandgerät 70, 72, 80 mit der obigen Ausführung kann Wirkungen erzielen, die den oben erwähnten Wirkungen des Robotersystems 10, 22, 40 entsprechen.

Claims

Robotersystem (10; 22; 40), das aufweist: einen Roboter (12); einen Erfassungsbereich (14), der dazu ausgebildet ist, eine auf den Roboter (12) ausgeübte äußere Kraft (F) zu erfassen; einen Umwandlungsbereich (16), der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Erfassungsbereich (14) erfassten äußeren Kraft (F) in einen Koordinatenwert (C) eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln; einen Abbildungserzeugungsbereich (18), der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung (If), die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft (F) durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich (16) gewonnenen Koordinatenwertes (C) zu erzeugen; und einen Anzeigebereich (20), der dazu ausgebildet ist, die durch den Abbildungserzeugungsbereich (18) erzeugte Kraftmodellabbildung (If) dreidimensional anzuzeigen.
Robotersystem (40) nach Anspruch 1, das ferner einen Anzeigesteuerbereich (42) aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Größe der durch den Erfassungsbereich (14) erfassten äußeren Kraft (F) mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und den Anzeigebereich (20) die Kraftmodellabbildung (If) anzeigen zu lassen, wenn die Größe den Schwellenwert übersteigt.
Robotersystem (10; 22; 40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abbildungserzeugungsbereich (18) eine Robotermodellabbildung (Ir) erzeugt, die eine aktuelle Ausrichtung des Roboters (12) darstellt, und wobei der Anzeigebereich (20) die Kraftmodellabbildung (If) zusammen mit der Robotermodellabbildung (Ir) dreidimensional anzeigt.
Robotersystem (10; 22; 40) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die durch den Abbildungserzeugungsbereich (18) erzeugte Kraftmodellabbildung (If) die Größe und die Richtung der äußeren Kraft (F) durch die Graphik mit einem konischen Profil darstellt, das sich von einer kugelförmigen Oberfläche eines kugelförmigen Körpers (S) in Richtung einer Mitte des kugelförmigen Körpers (S) erstreckt.
Robotersystem (10; 22; 40) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abbildungserzeugungsbereich (18) die Kraftmodellabbildung (If) in einer Farbe erzeugt, die entsprechend der Größe der äußeren Kraft (F) variiert.
Robotersystem (10; 22; 40) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abbildungserzeugungsbereich (18) eine Graphenabbildung (30) erzeugt, die die Größe der äußeren Kraft (F) darstellt, und wobei der Anzeigebereich (20) die Kraftmodellabbildung (If) dreidimensional anzeigt und die Graphenabbildung (30) anzeigt.
Robotersystem (40) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, das ferner einen Robotersteuerbereich (44) aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Größe der durch den Erfassungsbereich (14) erfassten äußeren Kraft (F) mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen und den Roboter (12) anhalten zu lassen, wenn die Größe den Grenzwert übersteigt.
Verarbeitungsvorrichtung (50; 60), die aufweist: einen Bereich (52) zum Erhalten einer äußeren Kraft, der dazu ausgebildet ist, eine auf einen Roboter (12) ausgeübte äußere Kraft (F) zu erhalten; einen Umwandlungsbereich (16), der dazu ausgebildet ist, eine Größe und eine Richtung der durch den Bereich (52) zum Erhalten einer äußeren Kraft erhaltenen äußeren Kraft (F) in einen Koordinatenwert (C) eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems umzuwandeln; einen Abbildungserzeugungsbereich (18), der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung (If), die die Größe und die Richtung der äußeren Kraft (F) durch eine Graphik darstellt, mithilfe des durch den Umwandlungsbereich (16) gewonnenen Koordinatenwertes (C) zu erzeugen; und einen Anzeigeverarbeitungsbereich (54), der dazu ausgebildet ist, eine Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die durch den Abbildungserzeugungsbereich (18) erzeugte Kraftmodellabbildung (If) durchzuführen.
Verarbeitungsvorrichtung (60) nach Anspruch 8, die ferner einen Vergleichsbereich (62) aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Größe der durch den Bereich (52) zum Erhalten einer äußeren Kraft erhaltenen äußeren Kraft (F) mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen, wobei der Anzeigeverarbeitungsbereich (54) die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung (If) durchführt, wenn die Größe den Schwellenwert übersteigt.
Verarbeitungsvorrichtung (50; 60) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Abbildungserzeugungsbereich (18) eine Robotermodellabbildung (Ir) erzeugt, die eine aktuelle Ausrichtung des Roboters (12) darstellt, und wobei der Anzeigeverarbeitungsbereich (54) die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung (If) und die Robotermodellabbildung (Ir) durchführt.
Verarbeitungsvorrichtung (50; 60) nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 10, wobei die durch den Abbildungserzeugungsbereich (18) erzeugte Kraftmodellabbildung (If) die Größe und die Richtung der äußeren Kraft (F) durch die Graphik mit einem konischen Profil darstellt, das sich von einer kugelförmigen Oberfläche eines kugelförmigen Körpers (S) in Richtung einer Mitte des kugelförmigen Körpers (S) erstreckt.
Verarbeitungsvorrichtung (50; 60) nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Abbildungserzeugungsbereich (18) die Kraftmodellabbildung (If) in einer Farbe erzeugt, die entsprechend der Größe der äußeren Kraft (F) variiert.
Verarbeitungsvorrichtung (50; 60) nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Abbildungserzeugungsbereich (18) eine Graphenabbildung (30) erzeugt, die die Größe der äußeren Kraft (F) darstellt, und wobei der Anzeigeverarbeitungsbereich (54) die Verarbeitung einer dreidimensionalen Anzeige für die Kraftmodellabbildung (If) durchführt und eine Anzeigeverarbeitung für die Graphenabbildung (30) durchführt.
Programmierhandgerät (70; 72; 80), das einen Anzeigebereich (20) aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Kraftmodellabbildung (If), die eine Größe und eine Richtung einer auf einen Roboter (12) ausgeübten äußeren Kraft (F) darstellt, durch eine Graphik dreidimensional anzuzeigen.
Programmierhandgerät (80) nach Anspruch 14, das ferner einen Eingabebetätigungsbereich (82) aufweist, der dazu verwendet wird, die Kraftmodellabbildung (If) sich in einer dreidimensionalen Richtung drehen zu lassen.