DE102019102293B4 - Coordination of two cooperative robotic manipulators - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten Robotermanipulators (20), aufweisend die Schritte:- Positionieren (S1) eines ersten Endeffektors (11) des ersten Robotermanipulators (10) an einem ersten Ort einer Last (30) und Positionieren eines zweiten Endeffektors (21) des zweiten Robotermanipulators (20) an einem zweiten Ort der Last (30), sodass die Last (30) vom ersten Endeffektor (11) und vom zweiten Endeffektor (21) gegenüberliegend kontaktiert wird,- Andrücken (S2) des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) jeweils gegen die Last (30) zum Halten der Last (30),- Erfassen und Abspeichern (S3) einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors (11) und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors (21) und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) durch eine Erfassungseinheit (40),- Manuelles Führen (S4) der Last (30) entlang einer Lastbahn,- Während des manuellen Führens der Last (30): Ansteuern (S5) des ersten Robotermanipulators (10) und/oder des zweiten Robotermanipulators (20) zum Halten der Last (30) durch eine Rechen- und Steuereinheit (50), sodass die erste Position relativ zur Last (30) und die zweite Position relativ zur Last (30) und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird,- Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern (S6) einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators (10), und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors (21) und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators (20), jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit (60).Method for teaching mutually coordinated movement patterns of a first robotic manipulator (10) and a second robotic manipulator (20), comprising the steps: - positioning (S1) of a first end effector (11) of the first robotic manipulator (10) at a first location of a load (30 ) and positioning a second end effector (21) of the second robotic manipulator (20) at a second location of the load (30) such that the load (30) is contacted oppositely by the first end effector (11) and the second end effector (21),- pressing (S2) of the first end effector (11) and the second end effector (21) each against the load (30) to hold the load (30), - detecting and storing (S3) a first position of the pressed first end effector (11) and one second position of the pressed second end effector (21) and / or a relative position between the first position and the second position and / or a holding force of the first end effector (11) and the second end effect ector (21) against the load (30) by a detection unit (40), - manually guiding (S4) the load (30) along a load path, - during the manual guiding of the load (30): controlling (S5) the first robotic manipulator (10) and/or the second robot manipulator (20) for holding the load (30) by an arithmetic and control unit (50), so that the first position relative to the load (30) and the second position relative to the load (30) and /or the relative position is maintained and/or the holding force is not fallen below,- During the manual guidance of the load: detecting and storing (S6) a first path of the first end effector and/or a first set of poses of the first robotic manipulator (10), and detecting a second trajectory of the second end effector (21) and/or a second pose set of the second robotic manipulator (20), each by a trajectory acquisition unit (60).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators sowie ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators.The invention relates to a method for teaching in mutually coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator, and a system for teaching in mutually coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator.
Insbesondere dann, wenn ein erster Robotermanipulator und ein zweiter Robotermanipulator kooperativ zusammen eine Aufgabe erledigen sollen, stellt sich die Frage nach der Koordination des ersten Robotermanipulators relativ zum zweiten Robotermanipulator. Beispielsweise wenn eine Last vom ersten Robotermanipulator und vom zweiten Robotermanipulator zusammen gehoben und transportiert werden soll, ist es entscheidend, dass der erste und der zweite Robotermanipulator koordiniert zusammenarbeiten.In particular, when a first robotic manipulator and a second robotic manipulator are to cooperatively complete a task, the question of the coordination of the first robotic manipulator relative to the second robotic manipulator arises. For example, if a load is to be lifted and transported by the first robotic manipulator and the second robotic manipulator together, it is crucial that the first and second robotic manipulator work together in a coordinated manner.
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Die WO 2018 / 091 103 A1 betrifft ein Roboterarmsystem mit einem ersten Arm und einem zweiten Arm, wobei eine Steuereinheit des Roboterarmsystems ausgeführt ist, eine Gewichtskraft eines Objekts zu ermitteln. Der zweite Arm kann automatisch zur Untersützung hinzugezogen werden, wenn die Gewichtskraft des Objekts einen bestimmten Grenzwert übersteigt.WO 2018/091 103 A1 relates to a robotic arm system with a first arm and a second arm, a control unit of the robotic arm system being designed to determine a weight of an object. The second arm can be automatically called in for support if the weight of the object exceeds a certain limit.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch einen Einlernvorgang (engl. „Teaching“, auch „Teach-In“) eine Bewegungsbahn für einen ersten Robotermanipulator und eine zur ersten Bewegungsbahn koordinierte zweite Bewegungsbahn eines zweiten Robotermanipulators zum Bewegen einer Last durch den ersten Robotermanipulator synchron und zusammen mit dem zweiten Robotermanipulator vorzugeben.The object of the invention is to use a teaching process to synchronously and to be specified together with the second robot manipulator.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend die Schritte:
- - Positionieren eines ersten Endeffektors des ersten Robotermanipulators an einem ersten Ort einer Last und Positionieren eines zweiten Endeffektors des zweiten Robotermanipulators an einem zweiten Ort der Last, sodass die Last vom ersten Endeffektor und vom zweiten Endeffektor gegenüberliegend kontaktiert wird,
- - Andrücken des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors jeweils gegen die Last zum Halten der Last,
- - Erfassen und Abspeichern einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last durch eine Erfassungseinheit,
- - Manuelles Führen der Last entlang einer Lastbahn,
- - Während des manuellen Führens der Last: Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators zum Halten der Last durch eine Rechen- und Steuereinheit, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird,
- - Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators, und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators, jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit.
- - Positioning a first end effector of the first robotic manipulator at a first location of a load and positioning a second end effector of the second robotic manipulator at a second location of the load, so that the load is contacted oppositely by the first end effector and the second end effector,
- - pressing the first end effector and the second end effector against the load to hold the load,
- - Detecting and storing a first position of the pressed first end effector and a second position of the pressed second end effector and / or a relative position between the first position and the second position and / or a holding force of the first end effector and the second end effector against the load by a detection unit ,
- - Manually guiding the load along a load path,
- - During manual guidance of the load: Controlling the first robotic manipulator and/or the second robotic manipulator to hold the load by an arithmetic and control unit, so that the first position relative to the load and the second position relative to the load and/or the relative position are maintained and /or the holding force is not undercut,
- - During manual guidance of the load: detecting and storing a first path of the first end effector and/or a first set of poses of the first robotic manipulator, and detecting a second path of the second end effector and/or a second set of poses of the second robotic manipulator, each by a path detection unit.
Die Last kann ein Werkstück, ein Rohteil, eine Kiste oder ein anderes Objekt sein, das durch den ersten Robotermanipulator und den zweiten Robotermanipulator kooperativ zu transportieren ist.The load may be a workpiece, blank, box, or other object to be cooperatively transported by the first robotic manipulator and the second robotic manipulator.
Der erste Robotermanipulator und der zweite Robotermanipulator sind insbesondere zwei eigenständige Robotermanipulatoren, d. h. jeder der Robotermanipulatoren könnte auch eigenständig Aufgaben erledigen und wird von seiner eigenen Steuereinheit angesteuert. The first robotic manipulator and the second robotic manipulator are in particular two independent robotic manipulators, i. H. each of the robotic manipulators could also perform tasks independently and is controlled by its own control unit.
Alternativ bevorzugt sind der erste Robotermanipulator und der zweite Robotermanipulator auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet und werden von einer gemeinsamen Steuereinheit angesteuert. Die Erfindung bezieht sich auf beide Alternativen.Alternatively, the first robotic manipulator and the second robotic manipulator are preferably arranged on a common platform and are controlled by a common control unit. The invention relates to both alternatives.
Vorteilhaft erfolgt das Andrücken des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors jeweils gegen die Last zum Halten der Last entweder durch manuelles Andrücken, bei dem es dem Anwender überlassen ist, eine erforderliche Haltekraft aufzubringen, sodass die Last durch den ersten Endeffektor und den zweiten Endeffektor zuverlässig gehalten wird, oder alternativ dazu automatisiert, durch Ansteuerung des ersten Robotermanipulators oder auch des zweiten Robotermanipulators. Im letzteren Fall, d. h. im Falle der Ansteuerung zumindest einer der Robotermanipulatoren wird vorteilhaft automatisiert eine ausreichend hohe Haltekraft auf die Last aufgebracht.Advantageously, the first end effector and the second end effector are each pressed against the load to hold the load either by manual pressing, in which case it is up to the user to apply a required holding force, so that the load is reliably held by the first end effector and the second end effector is, or alternatively automated, by controlling the first robotic manipulator or the second robotic manipulator. In the latter case, i. H. if at least one of the robot manipulators is activated, a sufficiently high holding force is advantageously automatically applied to the load.
Unter dem Begriff des „Posensatzes“ wird vorteilhaft eine Zeitreihe von Posen des jeweiligen Robotermanipulators verstanden. Demnach wird, insbesondere in jedem einzelnen Zeitschritt einer Vielzahl von Zeitschritten während des Durchlaufens der jeweiligen Bahn, eine Pose des jeweiligen Robotermanipulators erfasst und abgespeichert. Eine Pose wird insbesondere durch einen Vektor von Gelenkwinkeln abgespeichert, sodass eine beliebige der abgespeicherten Posen des Posensatzes zu einem beliebigen Zeitpunkt eindeutig wiederhergestellt werden kann. Aus dem jeweiligen Posensatz ergibt sich daher eindeutig die jeweilige Bahn. Während bei der ersten Alternative eine Bahn des jeweiligen Endeffektors explizit erfasst wird, zum Beispiel durch ein optisches Erfassungssystem, so wird beim Erfassen eines Posensatzes insbesondere ein vollständiger Satz von Gelenkwinkeln des jeweiligen Robotermanipulators erfasst. Wird der jeweilige Posensatz gemäß dem jeweiligen Datensatz abgefahren, so ergibt sich von selbst wiederum die zugehörige Bahn des jeweiligen Endeffektors. Der erste Posensatz ist dementsprechend insbesondere eine Zeitreihe von Gelenkwinkeln, die der erste Robotermanipulator beim Abfahren des Endeffektors entlang der ersten Bahn eingenommen hat. Gleiches gilt entsprechend für den zweiten Posensatz.The term “set of poses” is advantageously understood to mean a time series of poses of the respective robot manipulator. Accordingly, a pose of the respective robot manipulator is recorded and stored, in particular in each individual time step of a large number of time steps while running through the respective path. In particular, a pose is stored by a vector of joint angles such that any of the stored poses of the pose set can be uniquely restored at any point in time. From the respective set of poses, therefore, the respective path clearly results. While in the first alternative a path of the respective end effector is explicitly recorded, for example by an optical detection system, when a pose set is recorded, a complete set of joint angles of the respective robot manipulator is recorded. If the respective set of poses is traversed in accordance with the respective data set, the associated path of the respective end effector results automatically. Accordingly, the first set of poses is in particular a time series of joint angles that the first robot manipulator has assumed when traversing the end effector along the first path. The same applies to the second set of poses.
Insbesondere bei elastisch verformbaren Lasten kann es vorteilhaft ausreichend sein, lediglich die jeweilige Position des jeweiligen angedrückten Endeffektors zu speichern, da durch die Elastizität der Last selbst eine Haltekraft zwischen dem ersten Endeffektor und dem zweiten Endeffektor auf die Last erzeugt wird.In the case of elastically deformable loads in particular, it may advantageously be sufficient to store only the respective position of the respective pressed end effector, since the elasticity of the load itself generates a holding force on the load between the first end effector and the second end effector.
Bevorzugt wird unter dem manuellen Führen ein Vorgang verstanden, bei dem ein Anwender insbesondere seine Hand auf die Last legt und durch Aufbringen einer Kraft auf die Last diese in eine gewünschte Richtung bewegt.Manual guidance is preferably understood to mean a process in which a user places his or her hand on the load and moves it in a desired direction by applying a force to the load.
Eine jeweilige Bahn eines jeweiligen Endeffektors beschreibt im Gegensatz zu einer Trajektorie lediglich den geometrischen Pfad des jeweiligen Endeffektors, ohne dabei eine Zeitinformation eines jeweiligen Ortes auf dem Pfad zu beinhalten. Dagegen beinhaltet eine Trajektorie den geometrischen Pfad der Bahn, wobei jeder Ort auch einer Zeitinformation zugeordnet ist, zu welchem Zeitpunkt der Ort durchfahren wird.In contrast to a trajectory, a respective path of a respective end effector only describes the geometric path of the respective end effector End effector, without containing any time information of a respective location on the path. A trajectory, on the other hand, contains the geometric path of the path, with each location also being assigned time information as to the point in time at which the location is traversed.
Das Erfassen der ersten Bahn oder das Erfassen des ersten Posensatzes für die erste Bahn jeweils durch die Bahnerfassungseinheit erfolgen bevorzugt durch Positionssensoren, insbesondere an den Gelenken des jeweiligen Robotermanipulators. Selbiges gilt für das Erfassen der zweiten Bahn bzw. des zweiten Posensatzes für die zweite Bahn. Auch das Erfassen und Abspeichern einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors jeweils durch die Erfassungseinheit erfolgen bevorzugt durch Positionssensoren, insbesondere an den Gelenken des jeweiligen Robotermanipulators.The detection of the first path or the detection of the first set of poses for the first path by the path detection unit is preferably carried out by position sensors, in particular on the joints of the respective robot manipulator. The same applies to capturing the second track or the second set of poses for the second track. The detection and storage of a first position of the pressed first end effector and a second position of the pressed second end effector by the detection unit is preferably carried out by position sensors, in particular on the joints of the respective robot manipulator.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass eine erste Bahn eines ersten Robotermanipulators und eine zweite Bahn eines zweiten Robotermanipulators in Relation zueinander sehr einfach durch einen Anwender bestimmbar sind. Insbesondere dadurch, dass der Anwender nur die Last manuell führen muss, ist ein sehr einfacher aber trotzdem genauer Einlernvorgang möglich.It is an advantageous effect of the invention that a first path of a first robotic manipulator and a second path of a second robotic manipulator can be determined very easily by a user in relation to one another. In particular, because the user only has to guide the load manually, a very simple but nevertheless precise teach-in process is possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die Schritte auf:
- - Erfassen und Abspeichern einer ersten Orientierung des angedrückten ersten Endeffektors relativ zur Last und einer zweiten Orientierung des angedrückten zweiten Endeffektors relativ zur Last,
- - Während des manuellen Führens der Last: Ansteuern des ersten Robotermanipulators und des zweiten Robotermanipulators zum Halten der Last, sodass die erste Orientierung des ersten Endeffektors relativ zur Last und die zweite Orientierung des zweiten Endeffektors relativ zur Last beibehalten werden.
- - detecting and storing a first orientation of the pressed first end effector relative to the load and a second orientation of the pressed second end effector relative to the load,
- - While guiding the load manually: Controlling the first robotic manipulator and the second robotic manipulator to hold the load such that the first orientation of the first end effector relative to the load and the second orientation of the second end effector relative to the load are maintained.
Eine Orientierung eines jeweiligen Endeffektors relativ zur Last wird bevorzugt durch Lagewinkel ausgedrückt, insbesondere durch Eulerwinkel.An orientation of a respective end effector relative to the load is preferably expressed by position angles, in particular by Euler angles.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus dem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend die Schritte:
- - Positionieren eines ersten Endeffektors des ersten Robotermanipulators an einem ersten Ort einer Last und Positionieren eines zweiten Endeffektors des zweiten Robotermanipulators an einem zweiten Ort der Last, sodass die Last vom ersten Endeffektor und vom zweiten Endeffektor gegenüberliegend kontaktiert wird,
- - Andrücken des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors jeweils gegen die Last zum Halten der Last,
- - Erfassen und Abspeichern einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last und einer ersten Orientierung des angedrückten ersten Endeffektors relativ zur Last und einer zweiten Orientierung des angedrückten zweiten Endeffektors relativ zur Last durch eine Erfassungseinheit,
- - Manuelles Führen der Last entlang einer Lastbahn,
- - Während des manuellen Führens der Last: Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators zum Halten der Last durch eine Rechen- und Steuereinheit, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird und sodass die erste Orientierung des ersten Endeffektors relativ zur Last und die zweite Orientierung des zweiten Endeffektors relativ zur Last beibehalten werden,
- - Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators, und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators, jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit.
- - Positioning a first end effector of the first robotic manipulator at a first location of a load and positioning a second end effector of the second robotic manipulator at a second location of the load, so that the load is contacted oppositely by the first end effector and the second end effector,
- - pressing the first end effector and the second end effector against the load to hold the load,
- - detecting and storing a first position of the pressed first end effector and a second position of the pressed second end effector and/or a relative position between the first position and the second position and/or a holding force of the first end effector and the second end effector against the load and a first Orientation of the pressed first end effector relative to the load and a second orientation of the pressed second end effector relative to the load by a detection unit,
- - Manually guiding the load along a load path,
- - During manual guidance of the load: Controlling the first robotic manipulator and/or the second robotic manipulator to hold the load by an arithmetic and control unit, so that the first position relative to the load and the second position relative to the load and/or the relative position are maintained and /or the holding force is not fallen below and so that the first orientation of the first end effector relative to the load and the second orientation of the second end effector relative to the load are maintained,
- - During manual guidance of the load: detecting and storing a first path of the first end effector and/or a first set of poses of the first robotic manipulator, and detecting a second path of the second end effector and/or a second set of poses of the second robotic manipulator, each by a path detection unit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Positionieren des ersten Endeffektors an dem ersten Ort der Last durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators und/oder das Positionieren des zweiten Endeffektors an dem zweiten Ort der Last durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators. According to a further advantageous embodiment, the first end effector is positioned at the first load location by manually guiding the first robot manipulator and/or the second end effector is positioned at the second load location by manually guiding the second robot manipulator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Positionieren des ersten Endeffektors an dem ersten Ort der Last durch Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder das Positionieren des zweiten Endeffektors an dem zweiten Ort der Last durch Ansteuern des zweiten Robotermanipulators.According to a further advantageous embodiment, the first end effector is positioned at the first location of the load by controlling the first robotic manipulator and/or the second end effector is positioned at the second location of the load by controlling the second robotic manipulator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Andrücken des ersten Endeffektors und/oder des zweiten Endeffektors gegen die Last zum Halten der Last durch manuelles Andrücken.According to a further advantageous embodiment, the first end effector and/or the second end effector is/are pressed against the load to hold the load by manual pressing.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators auf ein Eingabesignal eines Anwenders hin.According to a further advantageous embodiment, the first robotic manipulator and/or the second robotic manipulator is actuated in response to an input signal from a user.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Andrücken des ersten Endeffektors und/oder des zweiten Endeffektors gegen die Last zum Halten der Last durch Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators.According to a further advantageous embodiment, the first end effector and/or the second end effector is/are pressed against the load to hold the load by actuating the first robotic manipulator and/or the second robotic manipulator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Robotermanipulator und/oder der zweite Robotermanipulator während des manuellen Führens der Last schwerkraftkompensiert geregelt, und der erste Robotermanipulator und/oder der zweite Robotermanipulator werden zum Halten der Last kraftgeregelt und/oder impedanzgeregelt nachgeführt, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten werden.According to a further advantageous embodiment, the first robot manipulator and/or the second robot manipulator is gravity-compensated during manual guidance of the load, and the first robot manipulator and/or the second robot manipulator are force-controlled and/or impedance-controlled to hold the load, so that the first position relative to the load and the second position relative to the load and/or the relative position are maintained and/or the holding force is not fallen below.
Bei einer schwerkraftkompensierten Regelung eines jeweiligen Robotermanipulators werden insbesondere die Antriebe des jeweiligen Robotermanipulators so angesteuert, dass die Schwerkraft des jeweiligen Robotermanipulators selbst zu keiner Beschleunigung der jeweiligen Glieder des jeweiligen Robotermanipulators führt. Die Regelung erlaubt vorteilhaft einem Anwender zusätzlich, die jeweiligen Glieder und auch den Endeffektor des jeweiligen Robotermanipulators frei im Raum zu bewegen.In the case of a gravity-compensated regulation of a respective robot manipulator, in particular the drives of the respective robot manipulator are controlled in such a way that the gravity of the respective robot manipulator itself does not lead to any acceleration of the respective limbs of the respective robot manipulator. The regulation advantageously also allows a user to move the respective links and also the end effector of the respective robot manipulator freely in space.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend einen ersten Robotermanipulator, einen zweiten Robotermanipulator, eine Erfassungseinheit, eine Rechen- und Steuereinheit und eine Bahnerfassungseinheit, wobei die Erfassungseinheit zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Position eines an einem ersten Ort der Last angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position eines an einem zweiten Ort der Last angedrückten zweiten Endeffektors und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last ausgeführt ist, und wobei die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgeführt ist, während eines manuellen Führens der Last entlang einer Lastbahn den ersten Robotermanipulator und/oder den zweiten Robotermanipulator zum Halten der Last derart anzusteuern, dass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird, und wobei die Bahnerfassungseinheit zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators, und zum Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators ausgeführt ist.Another aspect of the invention relates to a system for teaching mutually coordinated movement patterns of a first robotic manipulator and a second robotic manipulator, having a first robotic manipulator, a second robotic manipulator, a detection unit, an arithmetic and control unit and a path detection unit, the detection unit for detecting and storing a first position of a first end effector pressed at a first location of the load and a second position of a second end effector pressed at a second location of the load and/or a relative position between the first position and the second position and/or a holding force of the first end effector and the second end effector is designed against the load, and wherein the arithmetic and control unit is designed to use the first robotic manipulator and/or the second robotic manipulator to hold the during manual guiding of the load along a load path Controlling the load in such a way that the first position relative to the load and the second position relative to the load and/or the relative position is maintained and/or the holding force is not undershot, and the path detection unit for detecting and storing a first path of the first end effector and/or a first set of poses of the first robotic manipulator, and for detecting a second trajectory of the second end effector and/or a second set of poses of the second robotic manipulator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgeführt, während des manuellen Führens der Last entlang der Lastbahn den ersten Robotermanipulator schwerkraftkompensiert geregelt anzusteuern, und den zweiten Robotermanipulator zum Halten der Last zum Nachführen anzusteuern, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten werden.According to a further advantageous embodiment, the arithmetic and control unit is designed to control the first robot manipulator in a gravity-compensated manner while the load is being manually guided along the load path, and to control the second robot manipulator for holding the load for tracking, so that the first position relative to the load and the second position relative to the load and/or the relative position is maintained and/or the holding force is not fallen below.
Nachführen heißt in diesem Zusammenhang daher, dass der zweite Robotermanipulator so angesteuert wird, dass auch während des manuellen Führens der Last die Last eigenständig zwischen dem ersten Endeffektor und dem zweiten Endeffektor verbleibt, ohne dass dazu das Aufbringen einer Kraft des die Last führenden Anwenders notwendig wäre.In this context, tracking means that the second robot manipulator is controlled in such a way that the load remains independently between the first end effector and the second end effector even while the load is being guided manually, without the user guiding the load having to apply a force .
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Systems ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.Advantages and preferred developments of the proposed system result from an analogous and analogous transfer of the statements made above in connection with the proposed method.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if appropriate with reference to the drawing. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Es zeigen:
-
1 ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
2 ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a method for teaching mutually coordinated movement patterns of a first robotic manipulator and a second robotic manipulator according to an embodiment of the invention, and -
2 a system for teaching mutually coordinated movement patterns of a first robotic manipulator and a second robotic manipulator according to a further exemplary embodiment of the invention.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The representations in the figures are schematic and not to scale.
- - Positionieren S1 eines ersten Endeffektors 11 des ersten Robotermanipulators 10 an einem ersten Ort einer Last 30 und Positionieren eines zweiten Endeffektors 21 des zweiten Robotermanipulators 20 an einem zweiten Ort der Last 30, sodass die Last 30 vom ersten Endeffektor 11 und vom zweiten Endeffektor 21 gegenüberliegend kontaktiert wird,
- - Andrücken S2 des ersten Endeffektors 11 und des zweiten Endeffektors 21 jeweils gegen die Last 30 zum Halten der Last 30,
- - Erfassen und Abspeichern S3 einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors 11 und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors 21 und einer Haltekraft des ersten Endeffektors 11 und des zweiten Endeffektors 21 gegen die Last 30 jeweils durch eine Erfassungseinheit 40,
- - Manuelles Führen S4 der Last 30 entlang einer Lastbahn, wobei der erste Robotermanipulator 10 und der zweite Robotermanipulator 20 während des manuellen Führens der Last 30 schwerkraftkompensiert geregelt ist,
- - Während des manuellen Führens der Last 30: Ansteuern S5 des ersten Robotermanipulators 10 und des zweiten Robotermanipulators 20 zum Halten der Last 30 durch eine Rechen- und Steuereinheit 50, sodass die erste Position relativ zur Last 30 und die zweite Position relativ zur Last 30 beibehalten und die Haltekraft nicht unterschritten wird, wobei der zweite Robotermanipulator 20 zum Halten der Last 30 nachgeführt wird, sodass die erste Position relativ zur Last 30 und die zweite Position relativ zur Last 30 beibehalten und gleichzeitig die Haltekraft nicht unterschritten wird,
- - Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern S6 eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators 10 für die erste Bahn, und Erfassen eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators 20 für die zweite Bahn, jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit 60.
- - Positioning S1 a first end effector 11 of the first
robotic manipulator 10 at a first location of a load 30 and positioning a second end effector 21 of the secondrobotic manipulator 20 at a second location of the load 30 so that the load 30 is opposite from the first end effector 11 and from the second end effector 21 is contacted, - - Pressing S2 of the first end effector 11 and the second end effector 21 against the load 30 to hold the load 30,
- - detecting and storing S3 a first position of the pressed first end effector 11 and a second position of the pressed second end effector 21 and a holding force of the first end effector 11 and the second end effector 21 against the load 30 each by a detection unit 40,
- - Manual guiding S4 of the load 30 along a load path, the first
robotic manipulator 10 and the secondrobotic manipulator 20 being controlled in a gravity-compensated manner during the manual guiding of the load 30, - - During manual guidance of the load 30: control S5 of the first
robotic manipulator 10 and the secondrobotic manipulator 20 to hold the load 30 by an arithmetic and control unit 50, so that the first position relative to the load 30 and the second position relative to the load 30 are maintained and the holding force is not fallen below, thesecond robot manipulator 20 being tracked to hold the load 30, so that the first position relative to the load 30 and the second position relative to the load 30 are maintained and at the same time the holding force is not fallen below, - - During manual guidance of the load: detection and storage S6 of a first set of poses of the first
robotic manipulator 10 for the first path, and detection of a second set of poses of the secondrobotic manipulator 20 for the second path, each by a path detection unit 60.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Systemsystem
- 1010
- erster Robotermanipulatorfirst robotic manipulator
- 1111
- erster Endeffektorfirst end effector
- 2020
- zweiter Robotermanipulatorsecond robotic manipulator
- 2121
- zweiter Endeffektorsecond end effector
- 3030
- Lastload
- 4040
- Erfassungseinheitregistration unit
- 5050
- Rechen- und Steuereinheitcomputing and control unit
- 6060
- Bahnerfassungseinheit web acquisition unit
- S1S1
- Positionierenpositioning
- S2S2
- Andrückenpressing
- S3S3
- Erfassen und AbspeichernCapture and save
- S4S4
- Manuelles FührenManual guidance
- S5S5
- Ansteuerndriving
- S6S6
- Erfassen und AbspeichernCapture and save
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