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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem.
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Verwandte Technik
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Bei Robotersystemen wie Industrierobotern erregt eine Technologie Aufmerksamkeit, bei der erweiterte Realität (AR, augmented reality) eingesetzt wird, wobei eine Vielfalt an Forschung und Entwicklung durchgeführt wird.
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Diese Art von Robotersystem umfasst beispielsweise eine Konfiguration, bei der anhand eines von einer Bildgebungsvorrichtung aufgenommenen Bilds des Roboters ein computererstelltes (CG, computer generated) Bild eines Roboters erstellt wird und ein Benutzer zum virtuellen Bedienen des CG-Bild-Roboters auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm eine Touch-Bedienung an dem auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm angezeigten CG-Bild ausführt, wodurch der tatsächliche Roboter parallel zu der Betätigung des virtuellen Roboters betätigt wird.
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Es existiert auch eine Technologie zur Anordnung und gleichzeitigen Anzeige dreidimensionaler Modelle eines mit einem Werkzeug bestückten Roboters, eines Werkstücks und von Peripherievorrichtungen, etc. auf einem Bildschirm zum Ausführen eines Einlernens oder einer Simulation eines Roboterprogramms.
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In der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Veröffentlichung Nr.
2019-081242 ist „eine Simulationsvorrichtung“ offenbart, „die das Ausführen einer Simulation durch einen virtuellen Roboter ermöglicht und umfasst: einen Empfangsbereich, der eine Eingabe von Informationen, die sich darauf beziehen, ob ein zu virtualisierendes Objekt parallel zu einer Bewegung des virtuellen Roboters bewegt wird oder nicht, und eine Eingabe von Informationen empfängt, die sich auf einen Anbringungsbereich beziehen, an dem das zu virtualisierende Objekt an dem virtuellen Roboter angebracht ist; den virtuellen Roboter und einen Steuerbereich, der einen Anzeigebereich zur Anzeige des zu virtualisierenden Objekts veranlasst, das an dem von dem Empfangsbereich empfangenen Anbringungsbereich angebracht ist, und das zu virtualisierende Objekt parallel zu der Bewegung des virtuellen Roboters bewegt, wenn der Empfangsbereich die Eingabe von Informationen empfängt, die sich darauf beziehen, ob das zu virtualisierende Objekt parallel zu einer Bewegung des virtuellen Roboters bewegt wird oder nicht“.
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In der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Veröffentlichung Nr.
2019-034352 ist „eine Simulationsvorrichtung“ offenbart, „die mittels eines durch Virtualisieren eines Roboters erhaltenen virtuellen Roboters eine Simulation ausführt und umfasst: ein Steuerelement, das zum Ausführen einer Betriebsanweisung zum Betätigen des virtuellen Roboters in einem Zustand, in dem von dem virtuellen Roboter ein virtuelles Objekt gehalten wird, entsprechend Informationen, die einen externen Punkt betreffen, der an einer anderen Position als der virtuelle Roboter in einem Raum zu der Simulation angeordnet ist, und Informationen geeignet ist, die eine Liniensegment betreffen, das eine äußere Form des virtuellen Objekts aufweist. Das Steuerelement gibt bei der Betätigung des virtuellen Roboters ein Signal zum Veranlassen eines Anzeigeelements zur Anzeige einer ersten Position basierend auf dem externen Punkt auf dem virtuellen Objekt aus“.
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- Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2019-081242
- Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2019-034352
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wenn ein in einem virtuellen Raum erstelltes Roboterprogramm an einem realen Standort angewendet wird, besteht jedoch die Möglichkeit des Auftretens einer Störung aufgrund eines Positionierungsfehlers bei der Anordnung im virtuellen Raum und im realen Raum. Daher bestand dahingehend ein Problem, dass die Anwendung des Roboterprogramms an einem realen Standort eine gesonderte Überprüfung jedes einzelnen Einlernpunkts des Roboterprogramms zur Vornahme von Korrekturen oder das Durchführen einer Kalibrierung beispielsweise durch Dreipunkt-Nachbesserung zum Lernen des Programms durch den Roboter in dem virtuellen Raum nach dem Abgleichen der Anordnung im virtuellen Raum und im realen Raum erforderte, was eine Vielzahl an Arbeitsstunden in Anspruch nahm und einen erheblichen Aufwand an Zeit und Mühe nötig machte.
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Ein Aspekt eines Robotersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist darauf ausgelegt, zu ein Robotersystem sein, das eine Simulationsvorrichtung umfasst, die darauf ausgelegt ist, virtuelle Modelle, die mindestens ein virtuelles Robotermodell umfassen, auf einem Bildschirm anzuordnen, das virtuelle Modell gleichzeitig mit einer realen Anlage anzuzeigen, die mindestens einen realen Roboter umfasst, und ein Einlernen und eine Simulation eines Roboterprogramms auszuführen, wobei die Simulationsvorrichtung umfasst: eine Virtuelle-Modelle-Anzeigeeinheit, die darauf ausgelegt ist, virtuelle Modelle in einem virtuellen Raum auf einem Bildschirm anzuordnen und die virtuellen Modelle gleichzeitig mit einer realen Anlage anzuzeigen; eine Roboterprogramm-Einlerneinheit, die darauf ausgelegt ist, ein Einlernen eines Roboterprogramms in dem virtuellen Raum auszuführen; eine Realer-Raum/Virtuelle-Modelle-Anzeigeeinheit, die darauf ausgelegt ist, die virtuellen Modelle und Einlernpunkte des Roboterprogramms entsprechend einer Positionsbeziehung in dem virtuellen Raum in einem realen Raum anzuzeigen; und eine Virtuelle-Modelle-Anordnungspositions-Korrektureinheit, die darauf ausgelegt ist, Anordnungspositionen der virtuellen Modelle so zu korrigieren, dass sie mit der realen Anlage im realen Raum übereinstimmen.
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Gemäß einem Aspekt des Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, vor Ort eine automatische Korrektur eines Roboterprogramm auszuführen und eine Überprüfung durch eine Simulation auszuführen.
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Dadurch wird es bei der Anwendung eines in einem virtuellen Raum erstellten Roboterprogramms an einem realen Standort möglich, die bei der herkömmlichen Technik bestehende Notwendigkeit der gesonderten Überprüfung jedes einzelnen Einlernpunkts des Roboterprogramms zur Vornahme Korrekturen bzw. der Durchführung einer Kalibrierung durch Dreipunkt-Nachbesserung zum Lernen des Programms durch den Roboter in dem virtuellen Raum nach dem Abgleich der Anordnung in dem virtuellen Raum und im realen Raum auszuräumen. Daher können im Vergleich zu der herkömmlichen Technik die erforderlichen Arbeitsstunden sowie der Aufwand an Zeit und Mühe verringert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Robotersystem (eine Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 3 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der Anordnung und gleichzeitigen Anzeige virtueller Modelle auf einem Bildschirm zum Ausführen eines Einlernens oder einer Simulation eines Roboterprogramms bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 4 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der Anzeige von Einlernpunkten im realen Raum entsprechend einer Positionsbeziehung in dem virtuellen Raum bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 5 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der derartigen Veränderung und Korrektur relativer Positionen, dass Anordnungspositionen der virtuellen Modelle mit der realen Anlage S2 übereinstimmen, durch Ändern und Korrigieren ihrer relativen Positionen bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 6 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der Berechnung einer relativen Positionsabweichung anhand relativer Positionen der virtuellen Modelle vor der Korrektur und einer relativen Position der virtuellen Modelle nach der Korrektur bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 7 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der Korrektur der Einlernpunkte (des Programms) des Roboterprogramms anhand der relativen Positionsabweichung bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 8 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der Durchführung einer Simulation mit korrigierten Anordnungspositionen der virtuellen Modelle und korrigierten Einlernpunkten des Roboterprogramms bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
- 9 ist eine Zeichnung, die einen Zustand einer gegenseitigen Behinderung durch die virtuellen Modelle zeigt, die bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung auftritt;
- 10 ist eine Zeichnung, die einen Zustand der Korrektur der Einlernpunkte des Roboterprogramms zur Vermeidung einer Störung bei der Durchführung einer Simulation unter Verwendung des Robotersystems (der Simulationsvorrichtung) gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt; und
- 11 ist eine Zeichnung, die ein auf einen Roboter der realen Anlage geladenes und ausgeführtes Roboterprogramm zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 1 bis 11 ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Simulationsvorrichtung 2, die zum Ausführen eines Einlernens oder einer Simulation eines Roboterprogramms ein mit einem virtuellen Werkzeugmodell bestücktes virtuelles Robotermodell, ein virtuelles Werkstückmodell und virtuelle Peripherievorrichtungsmodelle (nachstehend können diese Modelle als virtuelle Modelle bezeichnet werden) auf einem Bildschirm anordnet und gleichzeitig anzeigt.
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Genauer ist Simulationsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darauf ausgelegt, eine Virtuelle-Modelle-Anzeigeeinheit 4 (die eine Virtuelle-Modelle-Anordnungseinheit 3 umfasst), die virtuelle Modelle in einem virtuellen Raum auf einem Bildschirm anordnet und gleichzeitig anzeigt, eine Roboterprogramm-Einlerneinheit 5, die ein Einlernen eines Roboterprogramms in dem virtuellen Raum ausführt, eine Realer-Raum/Virtuelle-Modelle-Anzeigeeinheit 6, die die virtuellen Modelle und die Einlernpunkte des Roboterprogramms entsprechend ihrer Positionsbeziehung in dem virtuellen Raum in einem realen Raum anzeigt, eine Virtuelle-Modelle-Anordnungspositions-Korrektureinheit 7, die die Anordnungspositionen der virtuellen Modelle so korrigiert, dass sie einem mit einem realen Werkzeug bestückten realen Roboter, einem realen Werkstück und realen Peripherievorrichtungen (nachstehend kann diese Anlage als reale Anlage bezeichnet werden) im realen Raum entsprechen, eine Reale-Anlagen-Anzeigeeinheit (eine Virtuelle-Modelle-Anordnungseinheit 3), die die die reale Anlage überlagernden virtuellen Modelle anzeigt, eine Relative-Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 8, die anhand relativer Positionen der virtuellen Modelle vor der Korrektur und relativer Positionen der virtuellen Modelle nach der Korrektur eine relative Positionsabweichung berechnet, und eine Roboterprogramm-Korrektureinheit 9 zu umfassen, die anhand der relativen Positionsabweichung die Einlernpunkte des Roboterprogramms korrigiert.
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Ferner umfasst die Simulationsvorrichtung 2 des Robotersystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Simulations-Ausführeinheit 10, die eine Simulation des Roboterprogramms durch die virtuellen Modelle ausführt, eine Virtuelle-Modelle-Störungserfassungseinheit 11, die eine Störung unter den virtuellen Modellen bei der Simulation des Roboterprogramms erfasst, eine Roboterprogramm-Störungsvermeidungseinheit 12, die zur Vermeidung einer Störung die Einlernpunkte des Roboterprogramms korrigiert, und eine Roboterprogramm-Sendeeinheit 13, die das Roboterprogramm an einen realen Roboter sendet.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, werden bei dem Robotersystem 1 (der Simulationsvorrichtung 2) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die in der vorstehenden Konfiguration besteht, virtuelle Modelle auf einem Bildschirm angeordnet und gleichzeitig angezeigt, und ein Einlernen und eine Simulation des Roboterprogramms werden ausgeführt. Durch die Simulation wird bestätigt, dass in dem in dem virtuellen Raum erstellten Roboterprogramm keine Störung auftritt.
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Als nächstes werden, wie in 2 und 4 gezeigt, ein mit einem virtuellen Werkzeugmodell bestücktes virtuelles Robotermodell, ein virtuelles Werkstückmodell, virtuelle Peripherievorrichtungsmodelle (ein virtuelles Modell S1) und Einlernpunkte R des Roboterprogramms entsprechend ihrer Positionsbeziehung in dem virtuellen Raum in einem realen Raum angezeigt. Die Modelle werden unter Verwendung einer Erweiterte-Realitäts-Anzeigevorrichtung 15 wie beispielsweise einer am Kopf anzubringenden Anzeige oder eines Projektors im realen Raum angezeigt. Die Erweiterte-Realitäts-Anzeigevorrichtung 15 umfasst eine Anzeigeeinheit, eine Kommunikationseinheit, eine Speichereinheit, etc.
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Als nächstes wird, wie in 2 und 5 gezeigt, das virtuelle Modell S1 so angezeigt, dass es einen mit einem realen Werkzeug bestückten realen Roboter, ein reales Werkstück und reale Peripherievorrichtungen (eine reale Anlage S2) überlagert, wobei seine relativen Positionen so verändert und korrigiert werden, dass die Anordnungsposition des virtuellen Modells S1 der realen Anlage S2 entspricht.
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Zu diesem Zeitpunkt werden beispielsweise sowohl an dem mit einem virtuellen Werkzeugmodell bestückten virtuellen Robotermodell, dem virtuellen Werkstückmodell als auch den virtuellen Peripherievorrichtungsmodellen (dem virtuellen Modell S1) ein oder mehr Ziele T angeordnet, und an dem mit einem realen Werkzeug bestückten realen Roboter, dem realen Werkstück und den realen Peripherievorrichtungen (der realen Anlage S2) werden jeweils ein oder mehr den Zielen T entsprechende Markierungen M angeordnet. Die Markierungen M werden von einer Erfassungseinrichtung 16 wie einer Kamera erfasst, die in die Erweiterte-Realitäts-Anzeigevorrichtung 15 wie einen Projektor oder eine am Kopf anzubringende Anzeige eingebaut oder getrennt von dieser vorgesehen ist, und die Anordnungsposition wird auf der Seite der Simulationsvorrichtung 2 so korrigiert, dass die Ziele und die Markierungen einander entsprechen.
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Als nächstes wird, wie in 2 und 6 gezeigt, anhand einer relativen Position des virtuellen Modells S1 vor der Korrektur und einer relativen Position des virtuellen Modells S1 nach der Korrektur eine relative Positionsabweichung berechnet. So werden beispielsweise die Markierungen M von der Erfassungseinrichtung 16 wie einer Kamera erfasst, die in die Erweiterte-Realitäts-Anzeigevorrichtung 15 wie einen Projektor oder eine am Kopf anzubringenden Anzeige eingebaut oder getrennt von dieser vorgesehen ist, und die Position jedes Objekts der realen Anlage S2 und die relative Position jedes Objekts in Bezug auf den realen Roboter, anders ausgedrückt die Position des virtuellen Modells S1 und die relative Position jedes Objekts in Bezug auf den virtuellen Roboter nach der Korrektur werden berechnet. Ferner werden die Position des virtuellen Modells S1, die relative Position jedes Objekts in Bezug auf den virtuellen Roboter und die relative Positionsabweichung in Bezug auf den Roboter vor und nach der Korrektur berechnet, da die Position des virtuellen Modells S1 und die relative Position jedes Objekts in Bezug auf den virtuellen Roboter vor der Korrektur erkennbar sind.
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Als nächstes werden, wie in 2 und 7 gezeigt, die Einlernpunkte (das Programm) des Roboterprogramms anhand der relativen Positionsabweichung korrigiert. Darüber hinaus wird, wie in 8 gezeigt, mittels des virtuellen Modells S1, dessen Anordnungsposition korrigiert wurde, eine Simulation des Roboterprogramms ausgeführt, dessen Einlernpunkte R korrigiert wurden.
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Zu diesem Zeitpunkt kann, wie in 9 und 10 gezeigt, ein Benutzer eine Steuerkonsole oder dergleichen bedienen, um zur Vermeidung einer Störung die Einlernpunkte R des Roboterprogramms zu korrigieren, wenn bei der Simulation eine Störung an dem mit dem virtuellen Werkzeugmodell bestückten virtuellen Robotermodell, dem virtuellen Werkstückmodell und den virtuellen Peripherievorrichtungsmodellen (an dem virtuellen Modell S1) auftritt. Wenn beispielsweise das virtuelle Werkstückmodell und die virtuellen Peripherievorrichtungsmodelle (das virtuelle Modell S1) einander behindern, wenn das mit dem virtuellen Werkzeugmodell bestückte virtuelle Robotermodell das virtuelle Werkstückmodell transportiert, kann der Benutzer zur Vermeidung einer Störung die Position und die Ausrichtung der Einlernpunkte R korrigieren oder einen zusätzlichen Einlernpunkt R' einfügen.
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Ist durch die Simulation einmal bestätigt, dass keine Störung auftritt, wird das Roboterprogramm auf den Roboter der realen Anlage S2 geladen und ausgeführt, wie in 11 gezeigt.
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Somit ermöglicht das Robotersystem 1 (die Simulationsvorrichtung 2) gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei der Anwendung eines in einem virtuellen Raum erstellten Roboterprogramms an einem realen Standort das Wegfallen der Notwendigkeit einer gesonderten Überprüfung der jedes einzelnen Einlernpunkts R des Roboterprogramms vor Ort zur Vornahme von Korrekturen bzw. der Durchführung einer Kalibrierung beispielsweise durch eine Drei-Punkt-Nachbesserung zum Lernen des Programms durch den Roboter in dem virtuellen Raum nach dem Abgleich der Anordnung in dem virtuellen Raum und im realen Raum, wodurch eine automatische Korrektur des Roboterprogramms vor Ort und das Durchführen einer Überprüfung durch eine Simulation ermöglicht werden.
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Daher können durch das Robotersystem 1 (die Simulationsvorrichtung 2) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erforderlichen Arbeitsstunden und der Aufwand an Zeit und Mühe im Vergleich zu der herkömmlichen Technik reduziert werden, und eine Überprüfung durch eine Simulation kann leicht, effizient und präzise ausgeführt werden.
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Vorstehend wurde eine Ausführungsform des Robotersystems beschrieben, doch die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und es sind unterschiedliche Modifikationen möglich, ohne das vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung abgewichen würde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotersystem
- 2
- Simulationsvorrichtung
- 3
- Virtuelle-Modelle-Anordnungseinheit
- 4
- Virtuelle-Modelle-Anzeigeeinheit
- 5
- Roboterprogramm-Einlerneinheit
- 6
- Realer-Raum/Virtuelle-Modelle-Anzeigeeinheit
- 7
- Virtuelle-Modelle-Anordnungspositions-Korrektureinheit
- 8
- Relative-Positionsabweichungs-Berechnungseinheit
- 9
- Roboterprogramm-Korrektureinheit
- 10
- Simulations-Ausführeinheit
- 11
- Virtuelle-Modelle-Störungserfassungseinheit
- 12
- Roboterprogramm-Störungsvermeidungseinheit
- 13
- Roboterprogramm-Sendeeinheit
- 15
- Erweiterte-Realitäts-Anzeigevorrichtung
- S1
- Virtuelles Modell
- S2
- Reale Anlage
- R
- Einlernpunkt
- M
- Markierung
- T
- Ziel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2019081242 [0005, 0006]
- JP 2019034352 [0006]
