DE102018003269A1

DE102018003269A1 - Verfahren zum Einfügen eines Gegenstands in eine Gegenstandsaufnahme mittels eines Robotermanipulators

Info

Publication number: DE102018003269A1
Application number: DE102018003269.9A
Authority: DE
Inventors: Saskia Golz; Tobias Ende; Sven Parusel; Sebastian Nagel
Original assignee: Franka Emika GmbH
Current assignee: Franka Emika GmbH
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2019-10-24
Also published as: WO2019206922A1; TW202014280A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren von zu prüfenden elektronischen Bauteilen (5) in eine Gegenstandsaufnahme (7) eines Testgeräts zur Durchführung von Funktionstest mittels eines Robotermanipulators (1) sowie einen Robotermanipulator (1) zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfügen eines Gegenstandes in eine Gegenstandsaufnahme mittels eines Robotermanipulators. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Robotermanipulator zur Durchführung eines solchen Verfahrens, wobei es sich bei den Gegenständen um elektronische Baukomponenten handelt.
Nach deren Herstellung müssen diverse elektronische Bauelemente gegebenenfalls einem oder mehreren Funktionstests zugeführt werden, bevor diese ausgeliefert oder eingebaut werden können.
Insbesondere im Bereich von in der Regel kleindimensionierten Elektronikbauteilen und Halbleiterelementen, wie beispielsweise von Speicherchips (RAM) oder gedruckte Schaltungen (PCB) für Computer, Mobilfunkgeräte, Steuergeräte jeglicher Ausgestaltung und dergleichen, ist es erforderlich, dass diese einem Funktionstest unterzogen werden, da, einmal in den hierfür vorgesehenen Geräten eingebaut, Herstellungsfehler bei diesen Bauelementen zum Ausfall des montierten gesamten Geräts führen können.
Zur Funktionsprüfung von bspw. Chipelementen werden diese in eine Aufnahme einer Prüfvorrichtung unter Ausbildung eines elektrischen Kontakts eingesetzt, so dass über eine Steuerung ein auf dieses elektronische Bauteil abgestimmter Funktionstest automatisch durchgeführt werden kann.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Oberfläche von derartigen Chips nicht beschädigt werden darf. Darüber hinaus können derartige Chips sehr klein dimensioniert sein, teilweise mit einer Kantenlänge von wenigen Millimetern, und klein dimensionierte Kontaktflächen aufweisen, wie beispielsweise die abragenden filigranen Kontaktstifte (Pins) von RAM-Chips, so dass sich automatisierte Verfahren, zumal diese unter Umständen in einer hochreinen Umgebung stattfinden müssen, bisher nicht realisieren ließen. Derartige Prüfmethoden wurden und werden bis heute daher nahezu vollständig manuell durchgeführt, indem eine Person die zu prüfenden Elektronikbauteile aus einer Ablagevorrichtung einzeln entnimmt und diese in eine Aufnahme einer eigens hierfür konstruierten Prüfvorrichtung in einer exakten Position einsetzt. Nach Beendigung des Funktionstests wird das Elektronikbauteil wieder entnommen und je nach Testergebnis in einer hierfür vorgesehenen Ablagevorrichtung wiederum manuell abgelegt.
Um die notwendigen Funktionstest für Speicherchips jeglicher Ausgestaltung oder ähnlichen Bauteilen durchführen zu können, ist die Gegenstands- bzw. Chipaufnahme derart ausgestaltet, dass unter Berücksichtigung von vordefinierten Toleranzen die Aufnahme mit einer Einfügeöffnung in ihren geometrischen Abmessungen im Wesentlichen der Abmessung des zu testenden Speicherchips entspricht, wobei in der Aufnahme elektrische Kontaktflächen jeweils an solchen Stellen vorgesehen sind, dass bei einem vollständig eingefügten Speicherchip die Kontaktflächen (Pins) des Speicherchips jeweils mit den Kontaktflächen der Aufnahme in einem elektrisch leitenden Kontakt stehen. Die Kontaktflächen des Gegenstands und die Kontaktflächen der Aufnahmen sind zumindest teilweise kongruent ausgebildet. Zwischen dem Speicherchip und der Aufnahme bildet sich eine Steckverbindung aus, die in der Regel durch manuelle Kräfte wieder gelöst werden kann.
Derartige manuelle Verfahren haben den Nachteil, dass die Geschwindigkeit der Bestückung der Prüfvorrichtungen begrenzt ist, da die Prüfer eine notwendige Sorgfalt walten lassen müssen, sowohl was die Behandlung der elektronischen Bauteile angeht, wobei ein Kontakt der Oberfläche und damit die Gefahr eines Verkratzens vermieden werden muss, als auch was das positionsgenaue Einfügen der elektronischen Bauteile in eine Aufnahme der Prüfvorrichtung oder einer Ablagevorrichtung angeht, wobei ein Verkanten oder Anstoßen beim Einfügen vermieden werden muss, da hierdurch die Kontaktflächen beschädigt bzw. die Pins verbogen werden können. Darüber hinaus erweist sich die Handhabbarkeit der sehr kleinen Bauteile je nach Abmessung als sehr mühsam. Die die Prüfverfahren durchführenden Personen, die hierfür ggfs. auch noch eine entsprechende Schutzkleidung tragen müssen, müssen daher eine erhöhte Aufmerksamkeit an den Tag legen. Die manuelle Durchführung derartiger Prüfverfahren bzw. Funktionstests von elektronischen Kleinkomponenten erweist sich als umständlich und daher zeitaufwändig und teuer, wobei nach wie vor die Gefahr von Ausschußbildung durch beim Prüfen beschädigte Bauteile besteht.
Darüber hinaus besteht das Problem, dass normalerweise die Zeit zum manuellen Bestücken des Testgeräts im Bereich von wenigen Sekunden sehr viel kürzer ist als die Zeit, die das Testgerät zur Durchführung der Funktionstests benötigt, die im Bereich von einigen Minuten liegen kann. Die manuelle Bestückung erweist sich daher meist als unwirtschaftlich.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und robustes sowie kostengünstigeres Verfahren zum Einfügen eines Gegenstandes, insbesondere eines elektronischen Bauteils zu Prüfzwecken, in eine Gegenstandsaufnahme mittels eines Robotermanipulators zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe, einen Robotermanipulator zur Verfügung zu stellen, der ausgebildet ist, ein solches Verfahren durchzuführen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Einfügen eines entsprechenden Gegenstands in eine hierfür vorgesehene Gegenstandsaufnahme nach Anspruch 1, insbesondere eines elektronischen Bauteils, wie einem Chip beliebiger Ausgestaltung und Dimension, sowie mit einem Robotermanipulator nach Anspruch 15.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung folglich ein Verfahren zum Einfügen eines Gegenstandes, der zumindest eine elektrisch leitende Kontaktfläche aufweist, in eine Gegenstandsaufnahme, die eine elektrisch leitende Kontaktfläche aufweist, wobei der Gegenstand und die Gegenstandsaufnahme so ausgebildet sind, dass zwischen diesen eine lösbare Steckverbindung ausgebildet werden kann, mittels eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators eines Roboters und zur Steuerung des Robotermanipulators, wobei der Robotermanipulator an seinem distalen Ende einen Effektor aufweist, der zur Aufnahme und/oder zum Greifen des Gegenstandes ausgebildet ist, und wobei für die Gegenstandsaufnahme und den einzufügenden Gegenstand eine Einfügetrajektorie und entlang der Einfügetrajektorie für Orte der Einfügetrajektorie eine Soll-Orientierung des einzufügenden Gegenstandes definiert sind, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Aufnehmen des Gegenstandes durch den Effektor aus einer Ablagevorrichtung,
b) Überführen des Gegenstands mittels des Robotermanipulators in eine Ausgangsposition der Einfügetrajektorie,
c) Bewegen des Gegenstands mittels des Robotermanipulators entlang der Einfügetrajektorie zu der Gegenstandsaufnahme, bis der Gegenstand eine Einfügeöffnung der Gegenstandsaufnahme erreicht,
d) Einfügen des Gegenstands mittels des Robotermanipulators in die Gegenstandsaufnahme unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen Bewegungen in der Soll-Orientierung der Einfügetrajektorie, bis die zumindest eine Kontaktfläche des Gegenstands und die zumindest eine Kontaktfläche der Gegenstandsaufnahme unter Ausbildung der Steckverbindung miteinander in einem elektrisch leitenden Kontakt stehen, wobei das Erkennen des Zustands, wie weit die Ausbildung der Steckverbindung fortgeschritten ist, und/oder das Erkennen, ob die Ausbildung der Steckverbindung erfolgreich abgeschlossen ist, dadurch definiert ist, dass zumindest eine vorgegebene Grenzwertbedingung für ein am Effektor wirkendes Moment und/oder eine am Effektor wirkende Kraft erreicht oder überschritten wird, und/oder eine bereitgestellte Kraft-/Momenten-Signatur und/oder eine Positions-/Geschwindigkeitssignatur am Effektor erreicht oder überschritten wird.

Die Definition bzw. Bestimmung der Einfügetrajektorie richtet sich idealerweise an der Einfügeöffnung der Gegenstandsaufnahme aus, die stationär im Raum definiert ist. Die Steckverbindung zwischen dem Gegenstand und der Gegenstandsaufnahme erfolgt unter Berücksichtigung von vorgegebenen Toleranzen. In der Regel sind die Geometrie und Dimensionen der Gegenstandsaufnahme auf die Geometrie und Abmessungen des zu prüfenden Gegenstands abgestimmt und im Wesentlichen kongruent ausgebildet. Die Einfügeöffnung der Gegenstandsaufnahme kann sich nach oben erweitern und kann so ausgebildet sein, dass bei Beginn des Einfügeprozesses der Gegenstand mit den Rändern der Einfügeöffnung in Kontakt gelangt, um zur Führung des Gegenstands eine Gegenkraft zu erzeugen. Des Weiteren können die elektrischen Kontakte in der Gegenstandsaufnahme federnd ausgebildet sein, um für den Gegenstand ein leichtes Einfügen zu ermöglichen bzw. einen sicheren Halt zu gewährleisten.
Die Ablagevorrichtungen, die vorzugsweise stationär im Verhältnis zu dem Roboter und im Verhältnis zu der ebenfalls stationär angeordneten Gegenstandsaufnahme bspw. einer Prüfvorrichtung angeordnet sind, weisen beispielsweise eine geordnete Struktur bzw. Reihen von Einzelaufnahmen für die elektronischen Bauteile bspw. gedruckte Schaltungen (PCB) oder RAM-Chipelemente auf. Diese Aufnahmen definieren für sich jeweils eine streng festgelegte, dreidimensionale Position im Raum. Der Roboter muss die zu prüfenden Gegenstände zwischen zumindest diesen beiden Positionen der Ablagevorrichtung und der Gegenstandsaufnahme der Prüfvorrichtung überführen.
Darüber hinaus darf der Robotermanipulator zum Greifen der Gegenstände beim Entnehmen aus bzw. Ablegen in einer Ablagevorrichtung und beim Einfügen der Gegenstände in die Gegenstandsaufnahme keine Kräfte und/oder Momente aufbringen und ausüben, die für sich in der Lage wären, die Gegenstände, insbesondere beispielsweise die elektronischen Kontaktflächen, wie Pins, zu beschädigen.
Um diesen Voraussetzungen bei der automatisierten Durchführung von Funktionstests oder sonstigen Prüfverfahren im Zusammenhang mit elektronischen Bauteilen gerecht zu werden, ist es von Vorteil, dass sämtliche vorhergehend genannten und nachfolgend noch zu erläuterten Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung vorzugsweise mittels eines Roboters durchgeführt werden, der nachgiebig und/oder feinfühlig ausgestaltet ist.
Roboter mit positionsgesteuerten Achsen eignen sich für derartige Schritte des Verfahrens grundsätzlich nicht, da zur Positionsregelung die von außen auf den Roboter einwirkenden Kräfte gemessen werden müssen, die die Basis für ein gewünschtes dynamisches Verhalten bilden, das über eine inverse Kinematik dann auf den Roboter übertragen wird, auch Admittanzregelung genannt.
Der Programmmieraufwand wäre im vorliegenden Fall auf Grund der an vielen unterschiedlichen Positionen durchzuführenden, von ihrer Art her sich abwechselnden Tätigkeiten, wie u.a.

- die exakte und zerstörungsfreie Entnahme von Gegenständen an jeweils diesen Gegenständen innerhalb einer Ablagevorrichtung zugeordneten Aufnahmepositionen,
- die Überführung der aufgenommenen Gegenstände zu einer exakten Ausgangsposition einer Einfügetrajektorie in Bezug auf eine Gegenstandsaufnahme;
- das exakte und zerstörungsfreie Einsetzen in die Gegenstandsaufnahme;
- anschließend wieder die Entnahme des Gegenstands aus der Gegenstandaufnahme und die Überführung zu einer exakten Position der ursprünglichen oder einer weiteren Aufnahmevorrichtung; und
- das dortige exakte und zerstörungsfreie Einsetzen bzw. Ablegen;

Hinzu kommt bei elektronischen Bauteilen, dass die filigranen Kontaktflächen wie Pins mit den entsprechenden Kontaktflächen der Gegenstandsaufnahme einen elektrisch leitenden Kontakt ausbilden müssen, um die gewünschten Funktionstests überhaupt durchführen zu können. Gerade bei RAM-Chips sind mehrere in Reihe parallel angeordnete Pins vorgesehen, die mit entsprechenden Kontaktflächen, ggfs. einzelnen Slots, der Gegenstandsaufnahme gleichzeitig einen funktionssicheren elektrischen Kontakt ausbilden müssen. Bereits eine kleine Abweichung durch ein Verkanten oder Verkippen verhindert die Durchführung eines Funktionstests und kann sogar die Pins zerstören.
Die geforderte Positionsregelung müsste hierfür so hochgenau erfolgen, damit die einzelnen, vorhergehend geschilderten Schritte überhaupt realisierbar wären, was in wirtschaftlicher Hinsicht einer Programmierung im Rahmen einer Positionssteuerung entgegensteht, von der Fehleranfälligkeit und der damit verbundenen Gefahr erhöhter Ausschussraten ganz zu schweigen.
Derartige positionsgeregelte Roboter wären auf Grund des zum Einsatz kommenden Regelprinzips ebenso nicht in der Lage, Fehler oder Abweichungen zu erkennen, beispielsweise wenn aus irgendwelchen Gründen die Ist-Position des zu prüfenden Gegenstands beim Aufnehmen durch den Effektor aus einer Ablagevorrichtung von der hierfür vorgesehenen Soll-Position etwas abweicht, um entsprechend darauf zu reagieren. Ein einwandfreies Einfügen der Chipelemente in die Aufnahme der Prüfvorrichtung wäre auch nur möglich, wenn die Chipelemente hierfür exakt in der durch die Programmierung vorgegebenen Position in der im Arbeitsbereich des Roboters stationär angeordneten Ablagevorrichtung abgelegt sind.
Zur Durchführung des Verfahrens ist es ein Kern der Erfindung, dass der zum Einsatz kommende, zumindest eine Roboter eine solche integrierte Nachgiebigkeitsregelung aufweist oder mit einer intrinsischen Nachgiebigkeit oder mit einer Kombination aus aktiver und passiver Nachgiebigkeit ausgestattet ist, wobei das Verfahren auch bevorzugt von derart programmierbaren, mehrachsigen Robotermanipulatoren von Robotern der Leichtbauweise durchgeführt werden soll.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die Nachgiebigkeitsregelung zum Beispiel auf der sogenannten Impedanzregelung basiert, die im Gegensatz zu der bereits erwähnten Admittanzregelung eine Drehmomentenregelung auf Gelenkebene zum Gegenstand hat. Hierbei werden in Abhängigkeit eines gewünschten dynamischen Verhaltens und unter Berücksichtigung der Abweichungen einer tatsächlichen Lage von einer definierten Solllage und/oder einer tatsächlichen Geschwindigkeit von einer Sollgeschwindigkeit und/oder einer tatsächlichen Beschleunigung von einer Sollbeschleunigung Kräfte bzw. Momente bestimmt, die dann über die bekannte Kinematik des Roboters, die sich aus der Anzahl und Anordnung der Gelenke und Achsen des Manipulators und damit Freiheitsgrade ergibt, auf entsprechende Gelenkdrehmomente abgebildet werden, die über die Drehmomentenregelung eingestellt werden. Die hierfür in den Gelenken integrierten Momentensensorelemente erfassen das jeweils am Abtrieb des Getriebes der im Gelenk befindlichen Antriebseinheit vorherrschende eindimensionale Drehmoment, das als Messgröße die Elastizität des Gelenks im Rahmen der Regelung berücksichtigen kann. Insbesondere erlaubt die Verwendung einer entsprechenden Drehmomentensensorvorrichtung, im Gegensatz zur Verwendung nur eines Kraftmomentensensors am Effektor, wie bei der Admittanzregelung, auch die Messung von Kräften, die nicht auf den Effektor, sondern auf die Glieder des Roboters sowie auf einen vom dem Roboter gehaltenen oder durch diesen zu bearbeitenden Gegenstand, wie einem zu prüfenden Elektronikbauteil, beim Einfügen in eine Gegenstandsaufnahme ausgeübt werden. Die Drehmomente können auch über Kraftsensoren in der Struktur und/oder Basis des Robotersystems gemessen werden. Insbesondere können auch Gelenkmechanismen zwischen den einzelnen Achsen des Manipulators zum Einsatz kommen, die eine mehrachsige Drehmomenterfassung erlauben. Denkbar sind auch translatorische Gelenke, die mit entsprechenden Kraftsensoren ausgestattet sind.
Die auf diese Weise realisierte Nachgiebigkeitsregelung und Feinfühligkeit erweist sich für die vorliegende Erfindung in vielerlei Hinsicht als vorteilhaft.
Grundsätzlich gestattet es eine solche Nachgiebigkeitsregelung, dass der für das gedachte Verfahren bzw. für einzelne Verfahrensschritte davon genutzte Roboter in die Lage versetzt wird, gesteuerte Eigenbewegungen durchzuführen, wobei diese Eigenbewegungen dann einzelnen Schritten des Verfahrens entsprechen. Darüber hinaus wäre ein solcher Roboter in diesem Zusammenhang auch in der Lage, die unterschiedlichen Positionen der Gegenstände und der Ablagevorrichtungen sowie der Prüfvorrichtungen ebenso wie von beweglichen Mechanismen derartiger Prüfvorrichtungen ggfs. eigenständig zu „suchen“ und beschädigungsfrei zu „ertasten“, was sich für fragile Elektronikbauteile von Vorteil erweist.
Ein weiterer Vorteil der Nachgiebigkeitsregelung liegt darin, dass diese grundsätzlich eine ungenauere bzw. nicht genau positionierte Ablage der zu prüfenden Bauteile erlaubt, wodurch sowohl die Ablagevorrichtungen als auch die Aufnahme der Prüfvorrichtung mit höheren Toleranzen gefertigt werden können. Dadurch bedingte Ungenauigkeiten können durch eine entsprechende nachgiebige Regelung über eine damit verbundene Reduktion der Kontaktkräfte beim Aufnehmen und Einfügen der elektronischen Bauteile in entsprechender Art und Weise ausgeglichen werden.
Der Robotermanipulator ist vorteilhaft dazu ausgeführt und eingerichtet, einen ausgezeichneten Punkt des Effektors, beispielsweise den sogenannten „Tool Center Point“ (TCP) bzw. einen ausgezeichneten Punkt des Gegenstands (beispielsweise seinen Schwerpunkt oder geometrischen Mittelpunkt) entlang der vorgegebenen Einfügetrajektorie zu bewegen.
Die Einfügetrajektorie wird vorteilhaft abhängig von der relativen Ausgangsposition des am Effektor angeordneten Gegenstandes zur Gegenstandsaufnahme, von der Geometrie des Gegenstandes und von der Geometrie der Gegenstandsaufnahme bzw. Öffnungsweite vorgegeben.
Beim Einfügen von RAM-Chips mit mehreren Pins in Parallelanordnung ist die Einfügetrajektorie vorzugsweise eine auf die Einfügeöffnung der Gegenstandsaufnahme gerichtete gerade Linie. Denkbar sind jedoch auch dreidimensionale, ein- oder mehrfach gekrümmte Kurven, bis der Gegenstand mit der Einfügeöffnung in Kontakt gelangt. Das weitere Einfügen in die Gegenstandsaufnahme kann dann streng linear entlang einer linearen Einfügetrajektorie erfolgen.
Die Bewegung des Effektors entlang der Einfügetrajektorie kann bis kurz vor Erreichen der Gegenstandsaufnahme mit einer relativ hohen Geschwindigkeit erfolgen. Danach bewegt sich der Effektor mit einer wesentlich langsameren Geschwindigkeit auf die Einfügeöffnung zu, bis der Gegenstand mit dieser Einfügeöffnung bzw. deren Rändern oder einer zulaufenden Verjüngung davon in Kontakt gelangt, was für ein elektronisches Bauteil bspw. mit Pins wesentlich funktionssicherer ist. Eine sich nach innen verjüngende Einfügeöffnung kann gleichzeitig als eine Art Führung für den Gegenstand dienen, mit der ein nachgiebig geregelter Roboter beim Einfügen in Wechselwirkung agiert.
Grundsätzlich muss der Robotermanipulator erkennen, wie der tatsächliche Zustand des Einfügeprozesses ist, was gemäß der Erfindung durch die vorhergehend erwähnten Grenzwertbedingungen und/oder einzelnen Signaturen realisiert wird. Unter diesen Signaturen sind prinzipiell konkrete Merkmalseigenschaften von am Robotermanipulator erfassten Kräften und/oder Momenten bzw. Positionen und/oder Geschwindigkeiten zu verstehen, die über einen einfachen Grenzwert hinausgehen. Darunter können z. Bsp. ein bestimmtes Zeitverhalten der gemessenen Kräfte, Momente, Positionen und/oder Geschwindigkeiten fallen, ebenso wie Merkmalseigenschaften, die von diesen Parametern abhängen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass in Bezug auf Schritt d) während dem Einfügen des Gegenstands mittels des Robotermanipulators eine variierende Folge von einander gegenläufigen translatorischen Bewegungen entlang der Einfügetrajektorie ausgeführt wird, quasi im Sinne einer Auf- und Abbewegung, wobei hierfür unterschiedliche Kraftverläufe, Positionsänderungen, d.h. das Ausmaß der translatorischen Bewegungen, und/oder Geschwindigkeiten denkbar sind.
In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens können bei Kontakt des Gegenstands mit der Einfügeöffnung der Gegenstandsaufnahme mittels des Robotermanipulators relativ zu der Soll-Orientierung der Einfügetrajektorie kraftgeregelte und/oder impedanzgeregelte Dreh-/Kippbewegungen und/oder translatorische laterale Bewegungen ausgeführt werden.
Sowohl die linearen Auf- und Abbewegungen als auch die zusätzlichen seitlichen Translations- und weiteren Dreh-/Kippbewegungen dienen dazu, Toleranzabweichungen zwischen dem Gegenstand und der Einfügeöffnung der Gegenstandsaufnahme entgegenzuwirken, um sicherzustellen, dass sich der Gegenstand, insbesondere wenn dieser Kontaktflächen in der Form von mehreren filigranen Pins aufweist, leichter einfügen lässt, und um sicherzustellen, dass für alle Pins ein elektrischer Kontakt ausgebildet wird.
Auch ist es denkbar, dass der Effektor des Robotermanipulators, bspw. in der Form von seitlich auf den Gegenstand zufahrbaren und wirkenden Greiferelementen, den Gegenstand nicht exakt symmetrisch in Bezug auf den TCP oder Schwerpunkt des Gegenstands oder parallel zu einer Seite des Gegenstands aus der Ablagevorrichtung greifen konnte, so dass beim anschließenden Versuch des Einfügens in die Gegenstandsaufnahme im Zuge des Abfahrens der Einfügetrajektorie ein Versatz auftritt, der bspw. bei einer reinen Positionssteuerung ein Einfügen verhindern und unter Umständen zur Zerstörung des Gegenstands führen würde. Durch die erfindungsgemäßen translatorischen sowie Dreh-/Kippbewegungen kann der Gegenstand innerhalb der Greiferelemente in Wechselwirkung mit dem Kontakt des Gegenstands mit der Einfügeöffnung, wodurch eine leichte Gegenkraft erzeugt wird, ausgeglichen werden, was das anschließende Einfügen erst ermöglicht.
Durch die vorhergehend erwähnten Maßnahmen kann die Erfolgsquote des Einfügeprozesses wesentlich gesteigert werden. Es ist daher nicht notwendig, dass die zu prüfenden Gegenstände exakt innerhalb der Ablagevorrichtung positioniert sind, und darüber hinaus ist es auch nicht notwendig, dass der Effektor die Gegenstände exakt aufnehmen muss. Der nachgiebig geregelte Robotermanipulator ist in der Lage, beim Einfügeprozess die erwähnten Ausgleichsmaßnahmen anzuwenden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass, sofern beim Bewegen und/oder Einfügen des Gegenstandes mittels des Robotermanipulators entlang der Einfügetrajektorie in der Einfügerichtung in die Gegenstandsaufnahme ein Fehler auftritt, das Bewegen des Gegenstandes mittels des Robotermanipulators in die Gegenstandsaufnahme mit einer veränderten Einfügetrajektorie und/oder mit veränderten Parametern für die kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen und/oder Dreh-/Kippbewegungen des Gegenstands relativ zur Soll-Orientierung wiederholt wird. Ein solcher Fehler beim Bewegen des Gegenstandes in die Gegenstandsaufnahme kann beispielsweise durch am Effektor und/oder am Robotermanipulator angeordnete Kraft- und/ Positionssensoren, optische Sensoren, Ultraschallsensoren, etc. erkannt werden. Die veränderten Parameter für die kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten Dreh-/Kippbewegungen des Gegenstands relativ zur Soll-Orientierung können sowohl in einer Trajektorienplanung für den Robotermanipulator als auch in einer Steuerungs- und Regelungseinheit des Roboters bzw. des Robotermanipulators ermittelt werden. Ein möglicher Fehler kann auch dadurch erkannt werden, dass bei der Initialisierung eines Funktionstests kein elektrisch leitender Kontakt zwischen allen vorhanden elektrischen Kontaktflächen ausgebildet wurde. Des Weiteren kann eine Anpassung einer Soll-Trajektorie für das Aufnehmen/Greifen des Gegenstandes beispielsweise basierend auf den am Effektor gespürten Kräften oder Momenten erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Relaxieren eines zur Steuerung des Robotermanipulators zum Aufnehmen/Greifen des Gegenstandes eingesetzten Impedanzreglers ungewünscht hohe Prozesskräfte verkleinern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die weiteren Verfahrensschritte aus:

e) nach der Ausbildung der Steckverbindung zwischen dem Gegenstand und der Gegenstandsaufnahme Freigeben des Gegenstandes durch den Effektor, und
f) Wegbewegen des Effektors von der Gegenstandsaufnahme mittels des Robotermanipulators entlang einer vorgegebenen Ausgangstrajektorie; sowie darüber hinaus
g) nach Beendigung des Funktionstests erneutes Aufnehmen des Gegenstands durch den Effektor,
h) Entnehmen des Gegenstands mittels des Robotermanipulators aus der Gegenstandsaufnahme unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen Bewegungen in einer Soll-Orientierung der Ausgangstrajektorie, und
i) Überführen des Gegenstands in eine Ablagevorrichtung.

Es kann sich hierbei um die gleiche Ablagevorrichtung, aus der die Gegenstände ursprünglich entnommen wurden, oder um eine hierzu räumlich getrennte, zusätzliche Ablagevorrichtung handeln. Beide Ablagevorrichtungen müssen nicht zwangsläufig stationär sein, sondern können automatisiert dem Roboterarbeitsplatz zugeführt werden.
Auch bei der Entnahme des Gegenstands können gemäß der Erfindung zum Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Gegenstand und der Aufnahme im Schritt h) mittels des Robotermanipulators relativ zu der Ausgangstrajektorie kraftgeregelte und/oder impedanzgeregelte Dreh-/Kippbewegungen und/oder translatorische laterale Bewegungen ausgeführt werden.
Des Weiteren kann gemäß der Erfindung, analog zum Einfügeprozess, sofern beim Entnehmen des Gegenstandes mittels des Robotermanipulators entlang der Ausgangstrajektorie aus der Gegenstandsaufnahme ein Fehler auftritt, das Entnehmen des Gegenstandes mittels des Robotermanipulators aus der Gegenstandsaufnahme mit einer veränderten Ausgangstrajektorie und/oder mit veränderten Parametern für die kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen und/oder Dreh-/Kippbewegungen des Gegenstands relativ zur Soll-Orientierung wiederholt werden.
In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens entspricht die Eingangstrajektorie zumindest teilweise der Ausgangstrajektorie bzw. ist mit dieser deckungsgleich. Hierdurch lassen sich bessere Taktzeiten realisieren, indem auch die kürzesten Wege zwischen den Ablagevorrichtungen und den Ausgangspunkten in der Eingangstrajektorie und der Ausgangstrajektorie gewählt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, wobei die Steuersignale so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, wenn der Programmcode auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, sowie ein Computer-Programm mit Programmcodes zur Durchführung dieses Verfahrens, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Roboter mit einem aktorisch angetriebenen Robotermanipulator, wobei der Robotermanipulator an seinem distalen Ende einen Effektor aufweist, der zur Aufnahme des Gegenstandes ausgeführt ist, und wobei für eine Gegenstandsaufnahme und einen in die Gegenstandsaufnahme einzufügenden Gegenstand eine Einfügetrajektorie und entlang der Einfügetrajektorie für Orte der Einfügetrajektorie Soll-Orientierungen in Bezug auf den einzufügenden Gegenstand definiert sind, aufweisend eine Steuereinheit, die derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, ausführbar ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Roboter gemäß der Erfindung um einen Gelenkarmroboter der Leichtbauweise mit einem Robotermanipulator mit zumindest 6, vorzugsweise 7 Freiheitsgraden.
Gemäß der Erfindung soll der Roboter im Zusammenhang mit entsprechenden Prüfvorrichtungen zum Durchführen von Funktionstests von elektronischen Bauteilen verwendet werden, die zumindest einen elektrisch leitenden Pin aufweisen, wie insbesondere RAM-Speicherchips.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des anhand der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

1 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2a - 2d exemplarisch mehrere Stufen eines ersten Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 eine Ausrichtung des Robotermanipulators in Bezug auf eine Einfügetrajektorie;
4a - b exemplarisch mehrere Stufen eines weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5a - b exemplarisch mehrere Stufen eines weiteren Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
6a,6b exemplarisch mehrere Stufen eines weiteren Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7a, 7b exemplarisch mehrere Stufen eines weiteren Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
8a - 8c exemplarisch mehrere Stufen eines weiteren Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt ein Ablaufschema eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Einfügen eines Gegenstandes in eine Gegenstandsaufnahme mittels eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators eines Roboters und zur Steuerung des Robotermanipulators, wobei der Robotermanipulator an seinem distalen Ende einen Effektor aufweist, der zur Aufnahme und/oder zum Greifen des Gegenstandes ausgeführt ist.
Das Verfahren umfasst mehrere Schritte und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2a bis 8c anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem ein RAM-Speicherchip oder ähnliches elektronisches Bauteil zur Durchführung eines Funktionstests zu einer entsprechenden Prüfstation überführt wird.
Die 2a bezieht sich auf einen ersten Schritt a) des Verfahrens und zeigt den prinzipiellen Grundaufbau einer Prüfstation mit einem erfindungsgemäßen Roboter.
Ein Gelenkarmroboter ist stationär angeordnet und weist einen mehrachsigen Robotermanipulator 1 auf, der an seinem distalen Ende einen Effektor 2 trägt. Der Effektor 2 weist zwei Greiffinger 3 auf, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.
In einer Ablagevorrichtung 4 sind mehrere Gegenstände, hier RAM-Speicherchips 5, hintereinander in entsprechenden Aufnahmen 11 (Schlitzen) abgelegt.
Unmittelbar neben der Ablagevorrichtung 4 ist eine Prüfanlage 6 positioniert, mit deren Hilfe unterschiedliche Funktionstests für die RAM-Speicherchips 5 durchgeführt werden können. Zu diesem Zweck weist die Prüfanlage 6 eine Gegenstandsaufnahme 7 auf, die in der Form eines Prüfslots ausgebildet ist, der auf den zu prüfenden Chip 5 hinsichtlich Abmessungen und Anzahl der elektrischen Kontaktflächen abgestimmt ist. Die Chipaufnahme 7 weist eine nach oben gerichtete Einfügeöffnung 8 auf, in die die elektrischen Kontaktflächen in Form einer Reihe von Pins 9 des Chips 5 einfügbar sind, wie aus der 4b ersichtlich ist.
Die Abmessungen der Chipaufnahme 7 und des Chips 5 sowie etwaige Toleranzen sind in der Regel so gewählt, dass zwischen diesen eine Steckverbindung ausgebildet wird, die bei zu Prüfzwecken vollständig eingefügtem Chip 5, bei dem alle elektrischen Kontaktflächen der Chipaufnahme 7 mit den Pins 9 des Chips 5 in einem leitenden Kontakt stehen, eine spielfreie Positionierung des Chips 5 realisiert und die gleichzeitig ein manuelles Herausziehen gestattet würde.
Die 2a bis 2d zeigen in Folge einen ersten Schritt 101 des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der Robotermanipulator 1 aus der Ablagevorrichtung 5 mittels der Greiferelemente 3 des Effektors 2 einen Chip 5 greift. Die Greiferelemente 3 sind hierfür derart ausgestaltet, dass sie entsprechende Ausnehmungen 10 mit entsprechenden Formen und Abmessungen aufweisen, um von beiden Seiten an den Chip 5 heranfahren und diesen in seinem oberen Abschnitt seitlich greifen zu können. Der Chip 5 wird dann durch die seitlich aufeinander zu wirkenden Kräfte der Greiferelemente 3 verliersicher gehalten. Ggfs. können die Ausnehmungen 10 in den Greiferelementen 3 Beschichtungen aufweisen, die für die Oberfläche der Chips 5 schonend sind und dennoch einen sicheren Halt gewährleisten.
Hat der Effektor 2 den Chip 5 sicher gegriffen (2b, 2c), hebt der Robotermanipulator 1 den Chip 5 an und entfernt diesen aus seiner Aufnahme 11 in der Ablagevorrichtung 4. In einem anschließenden Schritt 102 überführt dann der Robotermanipulator 1 den Chip 5 in eine Ausgangsposition, der innerhalb bzw. am Anfang einer Einfügetrajektorie T in Bezug auf die Chipaufnahme 7 liegt.
Dies ist in der 3 schematisch dargestellt. In der einfachsten und daher auch bevorzugten Ausführung ist die Einfügetrajektorie T so gewählt, dass sie für einzelne Orte R_T der Einfügetrajektorie T jeweils eine gemeinsame Soll-Orientierung O_soll (R_T ) aufweist, wobei sich die Einfügetrajektorie T zwischen der Chipaufnahme 7 und dem Effektor 2 so erstreckt, dass diese auf der einen Seite exakt senkrecht über und mittig zu der Einfügeöffnung 8 bzw. der Chipaufnahme 7 verläuft und auf der anderen Seite genau mit dem Tool Center Point TCP des Effektors 2 oder dem Flächenschwerpunkt des Chips 5 verbunden ist. Folglich orientiert sich die Einfügetrajektorie T und damit die Soll-Orientierung O_soll (R_T ) für einzelne Orte R_T immer an der Gegenstandsaufnahme 7 und dem einzufügenden Gegenstand 5. Denkbar ist es daher auch, dass die Einfügetrajektorie T nicht streng linear ausgerichtet ist, sondern bis zu der Einfügeöffnung 8 der Chipaufnahme 7 beliebig im dreidimensionalen Raum verläuft.
Dies gestattet es dem Robotermanipulator 1 in einem nachfolgenden Schritt 103, den Chip 5 streng linear über eine nach unten gerichtete translatorische Bewegung der Chipaufnahme 7 zuzuführen, wie die 4a und 4b zeigen und symbolisch durch den Pfeil dargestellt ist.
Die Zuführbewegung kann kontinuierlich oder in mehreren Schritten und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen und endet, sobald die Pins 9 des Chips 5 mit der Einfügeöffnung 8 in Kontakt gelangen, wie dies in 5a dargestellt ist. Der Robotermanipulator 1 hält an, um bei Abweichungen, die durch die Sensorik des Robotermanipulators 1 erkannt werden können, die Pins 9 nicht zu beschädigen.
Ist kein Fehler in der Ausrichtung zwischen Chip 5 und Chipaufnahme 7 erkennbar, wird in einem weiteren Schritt 104, der in den 5b und 5c dargestellt ist, die Einfügebewegung vollendet, indem der Robotermanipulator 1 den Chip 5 vollständig einfügt, bis auf Grund von zumindest einer vorgegebenen idealen Grenzwertbedingung G_i , bspw. einer sich bei einem vollständig in die Chipaufnahme 7 eingefügtem Chip 5 ergebenden Gegenkraft, oder auf Grund einer idealen Kraft-/Momentensignatur und/oder Positions-/Geschwindigkeitssignatur S_i eine Steuereinheit des Roboters erkennt, dass der Chip 5 unter Verwirklichung aller elektrischen Kontakte in die Chipaufnahme 7 eingesetzt wurde.
Bei diesem Prozess kann der Robotermanipulator 1, um gewisse, wenn auch sehr minimale Toleranzabweichungen ausgleichen zu können und um sicherzustellen, dass alle Pins 9 mit den diesen zugeordneten Kontaktflächen in der Chipaufnahme 7 in Kontakt gelangen, eine Folge von aufwärts und abwärts gerichteten translatorischen Bewegungen, die sich hinsichtlich Kraftverlauf, Positionsänderungen, d.h. wie weit die Auf- bzw. Abwärtsbewegungen erfolgen sollen, und/oder Bewegungsgeschwindigkeiten unterscheiden, durchführen. Dies ist durch den Doppelpfeil in 5b schematisch angedeutet.
Erkennt die Sensorik des Roboters, bspw. durch die in den Gelenken des Robotermanipulators 1 angeordneten Drehmoment- und ggfs. Kraftsensoren, dass ein Einfügen des Chips 5 in die Chipaufnahme 7 nicht ohne Weiteres möglich ist, weil der Chip 5 bzw. die Pins 9 nicht exakt in die Einfügeöffnung 8 im Zuge der translatorischen Einfügebewegung entlang der Einfügetrajektorie T eingreifen, was ebenfalls durch entsprechende vorgegebene Grenzwertbedingungen G_i und/oder Signaturen S_i definiert sein kann, kann der Robotermanipulator 1 gemeinsam mit seinem Effektor 2 kraftgeregelte und/oder impedanzgeregelte Dreh-/Kippbewegungen und/oder laterale translatorische Bewegungen ausführen (in den Figuren nicht dargestellt), bis der Chip 5 mit seinen Pins 9 in die Einfügeöffnung 8 genau eingreift und bevor der Robotermanipulator 1 die abschließende translatorische Einfügebewegung vollführt.
Der Robotermanipulator 1 ist folglich so ausgestaltet, dass er beim Einfügeprozess die Einfügeöffnung 8 selbst „fühlt“ bzw. „ertastet“. Die Dreh-/Kippbewegungen können dabei wenige Grad bis weniger als 1 Grad zur Soll-Orientierung O_soll und die lateralen Bewegungen wenige Millimeter oder nur eine Bruchteil davon zur Soll-Orientierung O_soll umfassen.
Nachdem der Chip 5 vollständig eingefügt wurde, geben die Greiferelemente 3 den Chip 5 in einem weiteren Schritt 105 frei (durch Pfeile angedeutet), und der Robotermanipulator 1 bewegt sich von der Chipaufnahme 7 entlang einer Ausgangstrajektorie A nach oben, wie in den 6a und 6b durch den Pfeil dargestellt ist. Die Ausgangstrajektorie A ist vorzugsweise deckungsgleich mit der Einfügetrajektorie T.
An der Prüfanlage 6 werden nun ein oder mehrere Funktionstests durchgeführt, und diese sendet nach Beendigung der Funktionstests einen Befehl an die Steuereinheit des Roboters, der in einem weiteren Schritt 106 bewirkt, dass sich der Robotermanipulator 1 wieder entlang der Einfügetrajektorie T nach unten bewegt, um den dann geprüften Chip 5 zu greifen (durch Pfeile angedeutet) und aus der Chipaufnahme 7 zu entnehmen, wie in den 7a und 7b dargestellt ist.
Je nach Testergebnis bewegt der Robotermanipulator 1 dann in einem abschließenden Schritt 107 den Chip 5 zurück in die Ablagevorrichtung 4, dort entweder an die gleiche oder an eine andere Stelle, oder zu einer weiteren Ablagevorrichtung für Ausschuss, wie die 8a und 8c darstellen.
Alle Bewegungen der Schritte 101 bis 107 lassen sich beliebig oft für das Prüfen immer weiterer Chips 5 aus der Ablagevorrichtung 4 wiederholen. Da die Ablagevorrichtung 4 mehrere, parallel bzw. in Reihe angeordnete Aufnahmen 11 bzw. Schlitze für die Chips 5 aufweist, kann in einem Speicher der Steuereinheit des Roboters ein die Ablagevorrichtung 4 wiedergebendes Muster hinterlegt sein. So genügt es beim Teachen bzw. Programmieren des Roboters, nur eine einzige Aufnahme 11, bspw. rechts vorne, einzugeben und zu speichern, wobei das Roboterprogramm der Steuereinheit dann automatisch den jeweils nächsten Chip 5 aufnimmt.
Die Bewegungen des Robotermanipulators 1 in allen vorhergehend geschilderten Verfahrensschritten 101 bis 107 selbst sind kraft- und/oder impedanzgeregelt und können von einem Benutzer dem Roboter geteacht oder programmiert werden, vorzugsweise durch eine vorgegebene App-Steuerung, die einzelne Verfahrensschritte innerhalb des gesamten erfindungsgemäßen Verfahrens abbildet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich derartige Prüfverfahren, insbesondere für elektronische Bauteile mit Kontaktflächen, automatisieren und zuverlässig durchführen, wodurch sich die Gesamtzeit für das Einfügen und die Entnahme des Chips sowie für die Prüfzeit auf Grund der schnellen Bestückung auf ein Minimum reduzieren lässt.
Das vorhergehend geschilderte Verfahren ermöglicht die vollautomatisierte Prüfung von Chipelementen, wie insbesondere RAM-Speicherchips, und sonstigen elektronischen Halbleiterbauelementen bei erheblicher Verkürzung der Taktzeiten. Die Gefahr von Ausschuss infolge der Prüfung durch falsches manuelles Handling lässt sich dadurch vollständig ausschließen. Darüber hinaus kann ein für das Verfahren vorgesehener Roboter bevorzugt der Leichtbauweise ohne Probleme in Reinräumen zum Einsatz kommen. Die Sicherheit und dadurch Wirtschaftlichkeit der notwendigerweise durchzuführenden Funktionsprüfungen von Halbleiterbauelementen und dergleichen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich erhöht.

Claims

Verfahren zum Einfügen eines Gegenstandes (5), der zumindest eine elektrisch leitende Kontaktfläche (9) aufweist, in eine Gegenstandsaufnahme (7), die eine elektrisch leitende Kontaktfläche aufweist, wobei der Gegenstand (5) und die Gegenstandsaufnahme (7) so ausgebildet sind, dass zwischen diesen eine lösbare Steckverbindung ausgebildet werden kann, mittels eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators (1) eines Roboters und zur Steuerung des Robotermanipulators (1), wobei der Robotermanipulator (1) an seinem distalen Ende einen Effektor (2) aufweist, der zur Aufnahme und/oder zum Greifen des Gegenstandes (5) ausgebildet ist, und wobei in Bezug auf die Gegenstandsaufnahme (7) und den einzufügenden Gegenstand (5) eine Einfügetrajektorie (T) und entlang der Einfügetrajektorie (T) für Orte (R_T) der Einfügetrajektorie (T) eine Soll-Orientierung (O_soll(R_T)) des einzufügenden Gegenstandes (5) definiert sind, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Aufnehmen des Gegenstandes (5) durch den Effektor (2) aus einer Ablagevorrichtung (4) (Schritt 101), b) Überführen des Gegenstands (5) mittels des Robotermanipulators (1) in eine Ausgangsposition der Einfügetrajektorie (T) (Schritt 102), c) Bewegen des Gegenstands (5) mittels des Robotermanipulators (1) entlang der Einfügetrajektorie (T) zu der Gegenstandsaufnahme (7), bis der Gegenstand (5) eine Einfügeöffnung (8) der Gegenstandsaufnahme (7) erreicht (Schritt 103), d) Einfügen des Gegenstands (5) mittels des Robotermanipulators (1) in die Gegenstandsaufnahme (7) unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen Bewegungen in der Soll-Orientierung (O_soll (R_T)) der Einfügetrajektorie (T) (Schritt 104), bis die zumindest eine Kontaktfläche (9) des Gegenstands (5) und die zumindest eine Kontaktfläche der Gegenstandsaufnahme (7) unter Ausbildung der Steckverbindung miteinander in einem elektrisch leitenden Kontakt stehen, wobei das Erkennen des Zustands, wie weit die Ausbildung der Steckverbindung fortgeschritten ist, und/oder das Erkennen, ob die Ausbildung der Steckverbindung erfolgreich abgeschlossen ist, dadurch definiert ist, dass zumindest eine vorgegebene Grenzwertbedingung (G_i) für ein am Effektor (2) wirkendes Moment und/oder eine am Effektor (2) wirkende Kraft erreicht oder überschritten wird, und/oder eine bereitgestellte Kraft-/Momenten-Signatur (S_i) und/oder eine Positions-/Geschwindigkeitssignatur (S_i) am Effektor (2) erreicht oder überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt d) während des Einfügens des Gegenstands (5) mittels des Robotermanipulators (1) eine variierende Folge von einander gegenläufigen translatorischen Bewegungen entlang der Einfügetrajektorie (T) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem mittels des Robotermanipulators (1) die gegenläufigen translatorischen Bewegungen mit unterschiedlichen Kraftverläufen, Positionsänderungen und/oder Geschwindigkeiten ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem bei Kontakt des Gegenstands (5) mit der Einfügeöffnung (8) der Gegenstandsaufnahme (7) mittels des Robotermanipulators (1) relativ zu der Soll-Orientierung (O_soll(R_T)) der Einfügetrajektorie (T) kraftgeregelte und/oder impedanzgeregelte Dreh-/Kippbewegungen und/oder translatorische laterale Bewegungen ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem, sofern beim Bewegen und/oder Einfügen des Gegenstandes (5) mittels des Robotermanipulators (1) entlang der Einfügetrajektorie (T) in der Einfügerichtung in die Gegenstandsaufnahme (7) ein Fehler auftritt, das Bewegen des Gegenstandes (5) mittels des Robotermanipulators (1) in die Gegenstandsaufnahme (7) mit einer veränderten Einfügetrajektorie (T*) und/oder mit veränderten Parametern für die kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen und/oder Dreh-/Kippbewegungen des Gegenstands (5) relativ zur Soll-Orientierung (O_soll(R_T)) wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter aufweisend die Verfahrensschritte e) nach der Ausbildung der Steckverbindung zwischen dem Gegenstand (5) und der Gegenstandsaufnahme (7) Freigeben des Gegenstandes (5) durch den Effektor (2), und f) Wegbewegen des Effektors (2) von der Gegenstandsaufnahme (7) mittels des Robotermanipulators (1) entlang einer vorgegebenen Ausgangstrajektorie (A) (Schritt 105).
Verfahren nach Anspruch 6, weiter aufweisend die Verfahrensschritte g) erneutes Aufnehmen des Gegenstands (5) durch den Effektor (2), h) Entnehmen des Gegenstands (5) mittels des Robotermanipulators (1) aus der Gegenstandsaufnahme (7) unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen Bewegungen in einer Soll-Orientierung der Ausgangstrajektorie (A) (Schritt 106), und i) Überführen des Gegenstands (5) in eine Ablagevorrichtung (4) (Schritt 107).
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem im Schritt h) beim Entnehmen des Gegenstands (5) mittels des Robotermanipulators (1) relativ zu der Ausgangstrajektorie (A) kraftgeregelte und/oder impedanzgeregelte Dreh-/Kippbewegungen und/oder translatorische laterale Bewegungen ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem, sofern beim Entnehmen des Gegenstandes (5) mittels des Robotermanipulators (1) entlang der Ausgangstrajektorie (A) aus der Gegenstandsaufnahme (7) ein Fehler auftritt, das Entnehmen des Gegenstandes (5) mittels des Robotermanipulators (1) aus der Gegenstandsaufnahme (7) mit einer veränderten Ausgangstrajektorie (A*) und/oder mit veränderten Parametern für die kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten translatorischen und/oder Dreh-/Kippbewegungen des Gegenstands (5) relativ zur Soll-Orientierung wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Eingangstrajektorie (T) zumindest teilweise der Ausgangstrajektorie (A) entspricht.
Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, wobei die Steuersignale so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt wird.
Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, wenn der Programmcode auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Computer-Programm mit Programmcodes zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft.
Roboter mit einem aktorisch angetriebenen Robotermanipulator (1), wobei der Robotermanipulator (1) an seinem distalen Ende einen Effektor (2) aufweist, der zur Aufnahme eines Gegenstandes (5) ausgeführt ist, aufweisend eine Steuereinheit, die derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführbar ist.
Verwendung eines Roboters nach Anspruch 15 zum Durchführen von Funktionstests von elektronischen Bauteilen (5), die zumindest einen elektrisch leitenden Pin (9) aufweisen.