DE102020006839A1

DE102020006839A1 - System und Verfahren zum manuellen Anlernen elnes Robotermanipulators

Info

Publication number: DE102020006839A1
Application number: DE102020006839.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Spenninger; Niklas Böhme; Tobias Ende; Tim Rokahr; Saskia Golz
Original assignee: Franka Emika GmbH
Current assignee: Franka Emika GmbH
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder Aufgabenfolge, die von zumindest einem Robotermanipulator (6) in Bezug auf einen Gegenstand (4) unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft (FSoll) und/oder zumindest einem Solldrehmoment (MSoll) ausgeführt werden soll, mittels eines Erfassungsgeräts (1;12;15), das als im Raum frei bewegliche Einheit und getrennt von dem Robotermanipulator (6) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder Aufgabenfolge, die von zumindest einem Robotermanipulator in Bezug auf einen Gegenstand bzw. auf ein Objekt unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft und/oder zumindest einem Solldrehmoment ausgeführt werden soll.
Zum Programmieren von Robotern jeglicher Ausgestaltung sind grundsätzlich mehrere Verfahren bekannt, die jedoch in der Regel für den technischen Laien kaum durchführbar und insbesondere für Kleinbetriebe daher in wirtschaftlicher Hinsicht unattraktiv sind. Div. Hersteller erlauben nur die Programmierung ihrer Roboter über hierfür speziell vorgesehene Programmiertools mit hersteller- und roboterabhängigen Programmcodes. Zu nennen ist hierbei beispielsweise die Eingabe über Schnittstellen wie Computer (Codeprogrammierung, App-Steuerung), Teach-Panels oder direkt am Manipulator sowie bspw. das Teachen, d.h. das Führen des Robotermanipulators per Hand durch einen Benutzer, was jedoch nicht für positionsgeregelte Roboter, wie Industrieroboter, geeignet ist und daher eher bei nachgiebigkeitsgeregelten Manipulatoren zum Einsatz kommt.
Bei Aufgaben oder Aufgabenfolgen („Tasks“), die ein Robotermanipulator, in der Regel mittels seines Endeffektors, entlang einer Bahn bzw. Trajektorie ausführen soll, kann, bei nachgiebigkeitsgeregelten Robotern, ein Benutzer zwar diese Trajektorie beim Anlernvorgang („Teach-In“) abfahren, weitere Parameter, wie das Aufbringen von singulären Kräften oder Kraftverläufen sowie Drehmomenten, die Ansteuerung und Integration von Werkzeugen, die Ausrichtung des Werkzeugs oder Endeffektors usw. geht jedoch über eine derartige einfache Bahnprogrammierung hinaus und ist nicht Bestandteil eines solchen manuellen Anlernvorgangs. Derartige komplexe Zusatzprogrammierungen müssen nach wie vor von hierfür speziell ausgebildeten Experten im Rahmen der herstellerseitigen und roboterspezifischen Programmierung durchgeführt werden.
Aus dem Deutschen Patent Nr. 10 2018 114 644 ist z.B. ein Verfahren bekannt, welches einen manuellen Anlernvorgang für einen nachgiebigkeitsgeregelten Robotermanipulator zur Ausführung einer bahnbasierten Aufgabe gestattet, indem beim manuellen Führen des Manipulators gleichzeitig Kräfte und Momente über jeweilige Sensorvorrichtungen erfasst werden, die an dem distalen Endglied des Roboterarms, einem Roboterflansch, vorgesehen sind. Hierzu muss sich der Roboter bereits an Ort und Stelle der auszuführenden Aufgabe bzw. Aufgabenfolge befinden, um mit dem zu manipulierenden Gegenstand zusammenwirken zu können, wodurch das Einsatzspektrum in räumlicher Hinsicht eher beschränkt ist.
Hinzu kommt, dass es hierfür eine spezifische Sensorvorrichtung unmittelbar am Roboterflansch des Roboterarms braucht, der dann konstruktiv entsprechend im Vorfeld ausgestaltet werden muss. Bestehende Robotersysteme am Markt, insbesondere nachgiebigkeitsgeregelte Manipulatoren weisen derartige Vorrichtungen bisher nicht auf.
Ausgehend davon stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der ein in Fragen der Roboterprogrammierung eher technischer Laie in die Lage versetzt wird, einen Roboter auf einfache Art und Weise hinsichtlich des gewünschten Arbeitsortes, wie Trajektorien, und gleichzeitig hinsichtlich der im Verlauf der Trajektorien darüber hinaus gehenden, durch den Roboter auszuübenden Tätigkeiten, die sich durch Parameter wie Kräfte und Drehmomente definieren, zu programmieren, insbesondere ausschließlich über ein manuell zu vollführendes Anlernen und ohne Zuhilfenahme des Roboters.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem System zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder Aufgabenfolge (auch „Task“ genannt), die von zumindest einem Robotermanipulator in Bezug auf einen Gegenstand unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft und/oder zumindest einem Solldrehmoment ausgeführt werden soll, nach Anspruch 1 und mit einem entsprechenden Verfahren nach Anspruch 15.
Demzufolge betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt ein System zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder Aufgabenfolge, die von zumindest einem Robotermanipulator in Bezug auf einen Gegenstand bzw. auf ein Objekt unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft und/oder zumindest einem Solldrehmoment ausgeführt werden soll, aufweisend:

- zumindest einen Robotermanipulator, der aus einer Vielzahl von über Gelenke miteinander verbundenen und relativ zueinander beweglichen Armgliedern besteht und an seinem distalen Ende einen Endeffektor aufweist, der ausgebildet ist, mit dem Gegenstand bei der Ausführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge unter Ausübung von der zumindest einen Sollkraft und/oder dem zumindest einen Solldrehmoment zusammenzuwirken;
- zumindest eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, den zumindest einen Robotermanipulator zur Ausführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge zu steuern;
- ein durch einen Benutzer manuell handhabbares Erfassungsgerät, das ausgebildet ist, mit der Steuereinheit zu kommunizieren und mit dem Gegenstand zusammenzuwirken, indem der Benutzer die auszuführende Aufgabe oder Aufgabenfolge mit dem Erfassungsgerät in Bezug auf den Gegenstand unter Ausübung von zumindest einer Benutzerkraft und/oder von zumindest einem Benutzerdrehmoment manuell durchführt;
- zumindest eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage des Erfassungsgeräts bei der manuellen Durchführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge;

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei unter einer „Aufgabe“ (bzw. „Task“) jegliche Operation oder Tätigkeit zu verstehen, die ein Robotermanipulator mittels seines Endeffektors gegenüber einem Gegenstand oder Objekt, was im weitesten Sinne auch einen menschlichen Körper umfassen kann, unter Kontakt oder berührungslos durch Interaktion ausführen kann. Dies kann dabei nur an einem Punkt im Raum bzw. in einem vorgesehenen Koordinatensystem erfolgen oder auch über mehrere Punkte hinweg, sprich entlang einer Trajektorie. Unter „Aufgabenfolge“ soll dabei verstanden werden, dass mehrere gleichartige oder sich in ihrer Art und/oder Quantität unterscheidende Einzelaufgaben entlang einer solchen Trajektorie aufeinanderfolgen können.
Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein Erfassungsgerät vorgesehen ist, das von einem Benutzer manuell handhabbar und von dem Robotermanipulator getrennt als eine separate, eigenständige Einheit ausgebildet ist.
Dieses Erfassungsgerät, dem in gestalterischer Hinsicht im Prinzip keine Grenzen gesetzt sind, ist darüber hinaus ausgebildet, um mit einer Steuereinheit des Robotermanipulators zu kommunizieren, was drahtgebunden, vorzugsweise jedoch drahtlos (z.B. über Bluetooth) erfolgen kann.
Das Erfassungsgerät ist gemäß der Erfindung des Weiteren ausgebildet, eine Benutzerkraft und/oder ein Benutzerdrehmoment, vorzugsweise beides und vorzugsweise in Bezug auf alle sechs Freiheitsgrade mittels zumindest einer Sensorvorrichtung zu erfassen, wenn der Benutzer das Erfassungsgerät manuell führt, so dass es in Bezug auf die Aufgaben bzw. Aufgabenfolgen in vorgesehener Weise mit dem Gegenstand zusammenwirken kann.
Die Sensorvorrichtung kann je nach der vom Robotermanipulator am Ende zu vollführenden Aufgabe konzipiert sein, nur die Kraft in der z-Richtung, die in allen drei Raumrichtungen wirkenden Kräfte, das Drehmoment nur um die z-Achse oder alle Drehmomente um die Achsen in den drei Raumrichtungen zu messen. Als Sensoren können Dehnmessstreifen ebenso wie Einrichtungen zum Einsatz kommen, die kapazitive, induktive, optische oder piezoelektrische Messprinzipien oder Kombinationen davon anwenden.
Gemäß der Erfindung soll die Sensorvorrichtung jedoch vorzugsweise als eine inertiale Messeinheit ausgebildet sein, die alle sechs möglichen kinematischen Freiheitsgrade berücksichtigt, also eine räumliche Kombination von mehreren Inertialsensoren, wie Kraftmesssensoren, ggfs. Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, die jeweils orthogonal aufeinander stehen bzw. orthogonal zueinander angebracht sind.
In einer Ausführungsform kann eine solche inertiale Messeinheit in dem Erfassungsgerät fest integriert sein. In einer weiteren Ausführungsform kann diese an dem Erfassungsgerät angebracht werden.
Wie bereits erwähnt kommuniziert das Erfassungsgerät mit der Steuereinheit, so dass die von dem Benutzer mittels dieses Erfassungsgerät beim Anlernvorgang erfassten Benutzerkräfte und Benutzerdrehmomente in das in der Steuereinheit hinterlegte Programm eingelesen und von diesem entsprechend verarbeitet werden können, so dass im Anschluss dann der Robotermanipulator die von dem Erfassungsgerät vollführten Bewegungen hinsichtlich Position und Ausrichtung zusammen mit den aufgenommen Kraft- und Drehmomentapplikationen selbst an dem entsprechenden Gegenstand „nachahmt“.
Die Steuereinheit selbst kann dabei in einem Mastercontroller des Robotermanipulators integriert sein, wobei der Mastercontroller selbst Bestandteil des Robotermanipulators oder extern dazu vorgesehen sein kann. Die Steuereinheit kann auch in dem Robotermanipulator als separate Einheit integriert sein. Es ist auch denkbar, dass die Steuereinheit in einer Steuerung von zumindest einem Gelenk des Robotermanipulators integriert ist bzw. dass sich die Steuereinheit über mehrere Gelenke hinweg verteilt, d.h. das Erfassungsgerät kann ggfs. mit den Steuerungen mehrerer Gelenke des Roboterarms gleichzeitig oder aufeinanderfolgend kommunizieren. In Abhängigkeit der roboterseitigen Bewegungssteuerung, in der Regel basierend auf einem Dynamikmodell des Robotermanipulators und ggfs. seiner Umgebung und des zu bearbeitenden Gegenstands, werden in der Steuerung eines jeden Gelenks die entsprechenden Solldrehmomente errechnet, die jedes Gelenk dann ausüben soll. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass für derartige drehmomentgesteuerte Robotermanipulatoren die Daten nicht von einer Hauptsteuerung (z.B. Mastercontroller) oder nur von einer Steuerung eines ersten Gelenks, bspw. dem letzten Gelenk am distalen Ende des Roboterarms, über das roboterseitige Bussystem „durchgeschleift“ werden müssen, was in Bezug auf die Kommunikation ansonsten andere Anforderungen an die gesamte Architektur, von der Firmware in den einzelnen Gelenken bis zur Software für die gesamte Bewegungssteuerung, bedingen würde.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuereinheit als externe Einheit ausgestaltet ist, die ausgebildet ist, mit einem Mastercontroller und/oder einer Steuerung von zumindest einem Gelenk des Robotermanipulators zu kommunizieren. Dies hat den Vorteil, dass der Anlernvorgang mittels des Erfassungsgeräts und der eigenständigen Steuereinheit auch relativ weit entfernt von dem Robotermanipulator durchgeführt werden kann, und der Robotermanipulator erst zur tatsächlichen Erfüllung der Aufgaben an den eigentlichen Arbeitsort gebracht und dort an entsprechender Stelle montiert wird.
Grundsätzlich ermöglicht die Drahtloskommunikation, dass sich die Steuereinheit an beliebigen Orten befinden kann, bspw. auch in einer stationären Hauptsteuerung, die ausgelegt ist, mehrere, gleichartige Robotermanipulatoren gleichzeitig ansteuern zu können, die sich bspw. an einer gemeinsamen Produktionsstraße befinden und jeweils an einem identischen Gegenstand die gleichen Aufgaben ausführen sollen. Das Erfassungsgerät kann auch über ein lokales oder weltweites Netzwerk (5G; Industrie 4.0) mit mehreren dieser Roboter und deren Steuereinheiten kommunizieren. So ist es auch denkbar, dass ein Benutzer an einem Mustergegenstand bzw. einem Modell die Aufgaben bzw. Aufgabenfolgen durchführt, und die sich daraus ergebenden Daten von Benutzerkräften und/oder Benutzerdrehmomenten in weltweit verteilten Produktionsstätten durch die Robotereinheiten vor Ort und deren Steuerungen oder über eine zentrale Hauptsteuerung zur Ausführung der Aufgaben bzw. Aufgabenfolgen unter Ausübung der Sollkräfte und/oder Solldrehmomente entsprechend umsetzt.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Erfassungsgerät, das bspw. eine entsprechende ergonomische Gestalt aufweisen kann, zumindest ein Eingabemittel und/oder zumindest ein Feedback-Mittel und/oder zumindest ein Anzeigemittel für den Benutzer auf. Mittels eines Eingabemittels, wie Schalter, eine sensitive (kapazitive) Beschichtung oder dergleichen, kann ein Benutzer die Aufnahmeprozesse starten, unterbrechen oder beenden. Ein Feedback-Mittel kann dazu dienen, dem Benutzer Fehler beim Erfassen der Parameter anzuzeigen oder ihm mitzuteilen, dass genügend Daten für den Anlernprozess aufgenommen wurden. Das Feedback kann auf optische, akustische und/oder haptische Weise erfolgen. Ebenso kann ein Anzeigemittel vorgesehen sein, das dem Benutzer diverse zur Auswahl anstehende Operationen zeigt und Rückmeldungen liefert. Auch ist es denkbar, dass das Erfassungsgerät bspw. an seinem proximalen Ende ein Display aufweist. Darüber hinaus kann die Eingabe durch den Benutzer auch über eine Sprachsteuerung erfolgen, die direkt vom Erfassungsgerät aufgenommen wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das Erfassungsgerät als eine Aufnahmevorrichtung ausgestaltet, die ausgebildet ist, zumindest ein Werkzeug aufzunehmen, mit Hilfe von welchem die Aufgabe oder Aufgabenfolge in Bezug auf den Gegenstand durch den zumindest einen Robotermanipulator ausgeführt werden soll.
Das Erfassungsgerät ist quasi wie ein Adapter ausgebildet, der Werkzeuge jeglicher Art aufnehmen kann, wie Schraubenzieher, Laseroptiken, Schweißpistolen, Widerhalter, Druckelemente, Schleif- oder Poliermechanismen, Oberflächentaster, Lackier- oder Sprühpistolen usw.. Je nach von dem Robotermanipulator auszuführenden Aufgaben sind der Art der Werkzeuge hier keine Grenzen gesetzt. Die Steuerung des Systems berücksichtigt die Dimensionen der aufgenommenen Werkzeuge entsprechend, d.h. insbesondere den Abstand des tatsächlich mit dem Gegenstand interagierenden Arbeitspunkts (Tool Center Point TCP) zu der im Erfassungsgerät integrierten Sensorvorrichtung. Die Kalibrierung ist dann so ausgelegt, dass die Dimensionen und ggfs. das Gewicht des aufgenommenen Werkzeugs berücksichtigt werden.
Mit der Ausgestaltung des Erfassungsgeräts als eine Aufnahmevorrichtung geht ein wesentlicher Vorteil einher. So kann der Anlernvorgang an Arbeitsorten durchgeführt werden, an denen der Robotermanipulator erst nachträglich angeordnet werden muss, wie bspw. an schwer zugänglichen Stellen im Bereich der Montage. Die Steuereinheit, quasi ein externer, mobiler Rechner oder Hub, befindet sich hierfür ebenfalls vor Ort. Erst danach wird der Robotermanipulator an dem entsprechenden Arbeitsort angeordnet, wobei über eine entsprechende Auswahl der einzelnen Koordinatensysteme und durch die notwendigen Kalibrierungen die finale Lage des Robotermanipulators arbeitsplatzbezogen bestimmt werden kann. Hierbei können beim Anlernvorgang auch weitere Einrichtungen zur Bestimmung der Lage des Erfassungsgeräts vor Ort zum Einsatz kommen, wie Kamera-, Ultraschall-, Radar-, Lidar- und Lasersysteme, um die räumlichen Gegebenheiten insgesamt zu erfassen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Erfassungsgerät ausgebildet sein, von dem Benutzer getragen zu werden. Denkbar wäre hier eine Art Handschuh oder Armmanschette, in der die Sensorvorrichtung(en) integriert ist/sind, während der Benutzer das entsprechende Werkzeug greift und führt und die Aufgaben am Gegenstand ausführt. Auch wäre es möglich, dass auf dem Handschuh oder der Armmanschette, die ggfs. vorzugsweise steif ausgebildet sind, Sensorvorrichtungen in der Form von inertialen Messeinheiten lösbar aber verliersicher mittels Klemmmechanismen angebracht werden. Auch ist es denkbar, dass derartige Sensorvorrichtungen oder inertiale Messeinheiten unmittelbar am Werkzeug befestigt werden, womit das Werkzeug quasi selbst das Erfassungsgerät bildet.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Zusammenhang mit jedem Robotertyp zum Einsatz kommen, so auch mit positionsgeregelten Industrierobotern, vorzugsweise richtet sich dieses jedoch an nachgiebigkeits- bzw. impedanz- bzw. drehmomentgeregelte Robotermanipulatoren, oder auch an Roboter, die Drehmomentsensoren in ihren Achsen aufweisen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder einer Aufgabenfolge, die von zumindest einem Robotermanipulator in Bezug auf einen Gegenstand unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft und/oder zumindest einem Solldrehmoment ausgeführt werden soll, wobei zumindest ein durch einen Benutzer manuell handhabbares Erfassungsgerät vorgesehen ist, das ausgestaltet ist, mit dem Gegenstand zusammenzuwirken, indem der Benutzer die auszuführende Aufgabe oder Aufgabenfolge mit dem Erfassungsgerät in Bezug auf den Gegenstand manuell durchführt,
wobei das Erfassungsgerät als im Raum frei bewegliche Einheit getrennt von dem Robotermanipulator ausgebildet ist, aufweisend die Schritte:

- Ausführen der Aufgabe oder Aufgabenfolge in Bezug auf den Gegenstand durch den Benutzer mittels des Erfassungsgeräts;
- Erfassen von zumindest einer Benutzerkraft und/oder zumindest einem Benutzerdrehmoment während dem Ausführen der Aufgabe oder der Aufgabenfolge; und
- Bestimmen einer Sollkraft auf Basis der erfassten Benutzerkraft und/oder eines Solldrehmoments auf Basis des erfassten Benutzerdrehmoments.

In der einfachsten Form entspricht die anschließend von dem Robotermanipulator über seinen Endeffektor ausgeübte Sollkraft der zuvor aufgenommenen Benutzerkraft sowie das Solldrehmoment dem Benutzerdrehmoment. Der diesbezügliche Ort kann lediglich ein Punkt im vorgegebenen Koordinatensystem sein, z.B. die Ausübung einer Druckkraft an nur einer Stelle, oder aber eine zweidimensionale oder dreidimensionale, gerade oder gebogene Punktfolge oder Linie, was eine Trajektorie definiert, mit entsprechenden Datensätzen von Benutzerkräften und Benutzerdrehmomenten, wie beispielsweise das Einfügen einer Dichtlippe zwischen zwei Gegenständen.
In der Regel ist ein Benutzer jedoch nicht in der Lage, beim Führen des Erfassungsgeräts kontinuierlich und gleichmäßig diese Benutzerkräfte und Benutzerdrehmomente aufzubringen, vielmehr variieren diese in ihrer Quantität, insbesondere wenn das Erfassungsgerät entlang einer Trajektorie bewegt wird.
Daher ist es in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung vorgesehen, dass in Bezug auf die auszuführende Aufgabe ein Dynamikmodell in der Regel in der Steuereinheit hinterlegt ist.
Ein solches Dynamikmodell umfasst Daten in Bezug auf die Kinematik des zum Einsatz kommenden Robotermanipulators, die Art des zum Einsatz kommenden Werkzeugs, den zu bearbeitenden Gegenstand und/oder zumindest ein Koordinatensystem, welches dem gesamten Arbeitsraum, in dem der Robotermanipulator dann den Gegenstand abschließend bearbeiten soll, zugeordnet ist.
Hierzu muss die Lage (Position und Ausrichtung) des Erfassungsgeräts im Verhältnis zu dem zumindest einen Koordinatensystem bekannt sein. Diese lässt sich von außen über bekannte Tracking-Systeme (Kamera usw.) erfassen oder vorzugsweise gemäß der Erfindung über die Beschleunigungswerte des Erfassungsgeräts selbst beim manuellen Anlernvorgang, die sich über die integrierte inertiale Messeinheit detektieren lassen, bestimmen. Eine notwendige Kalibrierung des Systems kann dadurch erfolgen, dass die Ausgangslage des Erfassungsgeräts zum Endeffektor oder zu der Basis des Robotermanipulators festgelegt wird.
Wie erwähnt, hat ein Benutzer was die Kraft- und Drehapplikationen beim Anlernvorgang angeht nur ein subjektives Empfinden und kann keine Maximalwerte oder konstanten Werte kontinuierlich ausüben. Gewisse Tätigkeiten im Rahmen der Aufgaben erfordern jedoch, dass an einem gewissen Punkt oder entlang mehrerer Punkte einer Trajektorie stets und sicher eine minimale Kraft bzw. ein minimales Drehmoment nicht unterschritten, eine maximale Kraft bzw. ein maximales Drehmoment nicht überschritten oder zumindest eine konstante Kraft bzw. ein konstantes Drehmoment ausgeübt werden.
Aus diesen Gründen sind vorzugsweise in dem Dynamikmodell Grenzwertbedingungen hinterlegt, so dass die zumindest eine Benutzerkraft und/oder das zumindest eine Benutzerdrehmoment mit diesen vordefinierten Grenzwertbedingungen verglichen werden können. Diese vordefinierten Grenzwertbedingungen werden vorab in Abhängigkeit der Aufgabe oder Aufgabenfolge und/oder in Abhängigkeit des Gegenstands festgelegt.
Gemäß der Erfindung kann damit sichergestellt werden, dass keine Zerstörung des Gegenstands erfolgt und die vom Robotermanipulator ausgeführten Tätigkeiten stets sicher durchgeführt werden, bspw. bei Fügetätigkeiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden, dass sich die Aufgabe oder Aufgabenfolge auf eine Trajektorie bezieht und kontinuierlich ausgeführt wird. Mit anderen Worten, der Benutzer führt das Erfassungsgerät entlang einer Trajektorie, was berührungslos oder unter Kontakt mit dem Gegenstand erfolgen kann. Bspw. kann der Benutzer das Erfassungsgerät in mehreren Bahnen mit Abstand über die Oberfläche eines zu lackierenden Gegenstands führen, um den anschließenden Sprühprozess zu simulieren. Der Benutzer kann das Erfassungsgerät auch von einem Punkt zu einem entfernten Punkt führen, um einen anschließenden Pick-and-Place-Prozess zu simulieren. Unter Kontakt kann der Benutzer das Erfassungsgerät entlang einer Schweißnaht führen. Denkbar ist auch, dass er mit dem Erfassungsgerät, insbesondere wenn dieses gemäß der Erfindung bevorzugt als eine Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug konzipiert ist, und mit Hilfe dieses dann individualisierten Werkzeugs Teile einfügen, Schrauben eindrehen kann usw.. Es wird deutlich, dass im Prinzip alle Tätigkeiten dem erfindungsgemäßen System und Verfahren offen stehen, so lange sich diese mit einem Robotermanipulator, vorzugsweise einem nachgiebigkeitsgeregelten Knickarmroboter mit sieben Achsen, durchführen lassen und der zu bearbeitende Gegenstand sich mit dem Erfassungsgerät „abtasten“ lässt.
In einer Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung bezieht sich die Aufgabe oder Aufgabenfolge auf eine Trajektorie und diese wird schrittweise nur in Bezug auf Einzelpunkte entlang dieser Trajektorie ausgeführt, wobei das Verfahren weiter den Schritt aufweist:

- Bestimmen der Trajektorie und der Sollkräfte und/oder Solldrehmomente durch Anwendung eines Interpolationsverfahrens auf Basis der Einzelpunkte.

Dabei werden, nachdem die Benutzerkräfte und/oder Benutzerdrehmomente in Bezug auf diese Einzelpunkte aufgenommen wurden, nach dem Führen des Erfassungsgeräts in der Steuereinheit die Interpolationen, also nicht in Echtzeit, durchgeführt. Denkbar hierfür ist bspw. die Spline-Interpolation oder die Anwendung von parameterbasierten Funktionen, wie z.B. auf Basis von DMPs (Dynamical Movement Primitives).
Aus den genannten Verfahren errechnet die Steuereinheit, unter Berücksichtigung der vordefinierten Grenzwertbedingungen, dann einen Kraft- und/oder Drehmomentverlauf bzw. entsprechende Kraft- und Drehmomentkurven über die gesamte Trajektorie. Diese berechneten Kurvenverläufe können dann im System bei Bedarf abgerufen werden.
Diesem Verfahren kommt eine eigenständige erfinderischen Bedeutung zu, weshalb die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt auch ein System nach zumindest einem der vorhergehend geschilderten Ausführungen betrifft, bei dem die Steuereinheit mit einer Eingabevorrichtung für den Benutzer zusammenwirkt, wobei die Eingabevorrichtung zumindest ein Programmiermodul der Steuereinheit dem Benutzer anzeigt, das ausgestaltet ist,

- Benutzerkräfte und/oder Benutzerdrehmomente in Einzelpunkten entlang einer Trajektorie zu erfassen und zu speichern, die durch den Benutzer über das Erfassungsgerät bei der Ausführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge aufgenommen werden; und
- unter Anwendung eines Interpolationsverfahrens oder von parameterbasierten Funktionen wie DMPs aus diesen singulären Daten die Trajektorie und den Verlauf der Sollkräfte und/oder den Verlauf der Solldrehmomente entlang der Trajektorie zu berechnen.

Hierbei können die entsprechenden Grenzwertbedingungen aus dem hinterlegten Dynamikmodell mit einfließen, so dass das Programmiermodul exakt den Kraftverlauf und/oder den Drehmomentverlauf unter Berücksichtigung der Minimalwerte, Maximalwerte oder auch Konstantwerte interpoliert bzw. berechnet.
Diese Verläufe bzw. Kurven in Bezug auf Sollkräfte und/oder Solldrehmomente können dann von einem Benutzer aus der Steuereinheit jederzeit abgerufen werden, damit der Robotermanipulator abschließend die gewünschte Aufgabe oder Aufgabenfolge, sprich Operation oder Tätigkeit zusammen mit dem Gegenstand bzw. mit dem Objekt ausführt.
Der Vorteil der Verwendung von Interpolationsmethoden oder DMP-Verfahren liegt darin, dass der Benutzer durch das Erfassungsgerät weniger Daten aufnehmen muss. Der Anlernprozess gestaltet sich dadurch wirtschaftlicher. Darüber hinaus können Fehler bei der Eingabe mittels des Erfassungsgeräts systemseitig leichter korrigiert werden.
Es wird deutlich, dass mittels des Erfassungsgeräts Positions- und Krafttrajektorien simultan aufgezeichnet werden können, und zwar körperlich entkoppelt von dem Robotermanipulator selbst. Selbst wenn dieser als kollaborativer Roboter ausgeführt ist, bedarf es einiges an Kraftaufwand und Geschick, damit der Benutzer diesen Roboter zum Anlernen führen kann. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Erfassungsgeräts wird die Programmierung des Roboters durch reines Vormachen wesentlich vereinfacht und um eine Vielfaches beschleunigt, was die Wirtschaftlichkeit erhöht, wodurch ein solcher Roboter auch für Kleinunternehmen attraktiv wird. Eine nachträgliche, numerische Eingabe von Kraftrichtungen und Kraftgrößen entfällt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Benutzer mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens dem Roboter nicht nur zeigt, wo er etwas, sondern auch welche Aufgabe er dort ausführen soll.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der anhand der beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

1 schematisch ein Erfassungsgerät in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
2 schematisch das Verhalten des Erfassungsgeräts im Zusammenhang mit einer inertialen Messeinheit;
3 schematisch ein System gemäß der Erfindung bestehend aus einem Erfassungsgerät, einem Robotermanipulator und einer Steuereinheit;
4 schematisch ein Erfassungsgerät in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
5 schematisch ein Werkzeug mit einer daran befestigten Sensorvorrichtung;
6 schematisch die Abhängigkeiten eines Systems gemäß der Erfindung;
7 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der Erfindung; und
8 schematisch ein Trajektorienverlauf mit Einzelpunkten.

In der 1 ist schematisch ein Erfassungsgerät 1 in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt, das eine ergonomische Stiftform aufweist, so dass es von einem Benutzer beim manuellen Anlernvorgang leicht gehalten und geführt werden kann.
Das Erfassungsgerät 1 bildet somit eine eigenständige Einheit, die vom Benutzer für den Anlernvorgang handhabbar ist und damit beliebig im Raum frei bewegt werden kann, da sie vom Roboter körperlich entkoppelt ist.
An seinem proximalen Ende weist das Erfassungsgerät 1 einen Sender 2, bspw. einen Bluetooth-Sender, auf, mit dem Signale über erfasste Daten an eine Steuereinheit des Robotermanipulators gesendet werden.
An seinem distalen Ende weist das Erfassungsgerät ein Druckelement 3 oder dergleichen auf, das mit einem Gegenstand 4, an dem anschließend der Robotermanipulator eine Aufgabe oder Aufgabenfolge ausführen soll, in Kontakt steht. Der Gegenstand 4 kann auch in sich nachgiebig sein und bspw. auch ein menschliches Hautgewebe sein.
Der Benutzer vollführt nun mit dem Erfassungsgerät 1 die durch die Pfeile angedeutete aufgabenbezogene Bewegung im Verhältnis zum Gegenstand 4 aus und übt dabei gleichzeitig eine Druckkraft F_B aus. Dies kann gleichzeitig eine Drehung mit einem entsprechenden Drehmoment M_B umfassen.
Auf diese Weise wird eine Aufgabenfolge durch das Erfassungsgerät 1 in Echtzeit aufgezeichnet, die anschließend von dem Robotermanipulator am Gegenstand 4 selbst durchgeführt wird. Die relative Lage des Erfassungsgeräts 1 zu dem Robotermanipulator wird vorab entsprechend durch Festlegung der Koordinatensysteme in der Steuereinheit definiert und das Erfassungsgerät 1 entsprechend im Verhältnis zum Robotermanipulator kalibriert. Während der Ausführung der Aufgabenfolge des Anlernvorgangs kann das Erfassungsgerät 1 über ein externes Trackingsystem (nicht dargestellt) verfolgt werden.
Im Erfassungsgerät 1, wie die 2 zeigt, ist eine Sensorvorrichtung 5 integriert, vorzugsweise so nahe am distalen Ende 3 wie möglich, die ausgelegt ist, die bei der Durchführung des Anlernvorgangs auftretenden, vom Benutzer ausgeübten Kräfte und Drehmomente in allen drei Raumrichtungen zu erfassen. Vorzugsweise handelt es sich um eine inertiale Messeinheit 5, die die Kraft F_x in x-Richtung, das Drehmoment um die x-Achse, die Kraft F_y in y-Richtung, das Drehmoment um die y-Achse und die Kraft F_z in z-Richtung und das Drehmoment um z-Achse misst, die durch den Benutzer mittels des Stifts ausgeübt werden.
Die so erfassten Daten werden dann mittels der Drahtloskommunikation an die Steuereinheit eines Robotermanipulators 6 übertragen, wie dieser in der 3 als ein 7-achsiger Knickarmroboter gezeigt ist, der drehmomentgeregelt ist.
Die Steuereinheit, die der Bestimmung der Sollkräfte und Solldrehmomente auf Basis der durch den manuellen Anlernvorgang mittels des Erfassungsgeräts 1 aufgezeichneten Benutzerkräfte und Benutzerdrehmomente, ggfs. unter Berücksichtigung eines aufgabenbezogenen Dynamikmodells, dient, kann in dem Mastercontroller 7 des Robotermanipulators 6, in dessen Basis 8, in dessen Endeffektor 9, in einer roboterseitigen Eingabevorrichtung 10 oder in einer Steuerung 10 eines Gelenks des Roboterarms integriert sein. Die Steuereinheit kann sich auch über diese unterschiedlichen Ebenen verteilen und das Erfassungsgerät 1 mit allen diesen Untersteuereinheiten gleichzeitig kommunizieren.
In der 4 ist schematisch eine zweite Ausführungsform eines Erfassungsgeräts 12 gemäß der Erfindung gezeigt.
Diese Erfassungsgerät 12 ist als eine Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug 13, hier exemplarisch ein Schraubenzieher, ausgebildet. In dem Erfassungsgerät 12 ist ebenso eine inertiale Messeinheit 5 und ein Sender integriert, so dass die von der Messeinheit 5 aufgenommenen Daten an eine Steuereinheit drahtlos übertragen werden können.
Die Aufnahmevorrichtung ist so konzipiert, dass das jeweils aufgenommene Werkzeug 13 im Verhältnis zu der Messeinheit 5 eine eindeutige Position einnimmt, so dass der mit dem Gegenstand dann zusammenwirkende kraft- und drehmomentübertragende Kontaktpunkt des Werkzeugs 13, der sogenannte Tool Center Point TCP, eindeutig im zugrunde gelegten Koordinatensystem definiert ist. Die Aufnahmevorrichtung kann sogar als ein Werkzeugschnellwechselsystem mit einer Werkzeugerkennung ausgebildet sein, so dass im System eine selbstständige Rekonfiguration für komplexe Aufgabenfolgen ermöglicht wird. Dadurch wird es möglich, dass der Benutzer in Bezug auf den zu bearbeitenden Gegenstand mehrere unterschiedliche Aufgaben mit entsprechenden unterschiedlichen Werkzeugen manuell vormacht.
Die Sensorvorrichtung bzw. inertiale Messeinheit kann auch als separates Teil vorgesehen sein, das ausgebildet ist, an einem Werkzeug nur für den Zweck des Anlernvorgangs angebracht zu werden. Dies ist exemplarisch in der 5 gezeigt.
An einem Werkzeug 14, bspw. einer Sprühpistole oder einer Laseroptik, wird eine inertiale Messeinheit 15 mit einem Sender über einen Klemmmechanismus 16 verliersicher und fest angebracht. Der Benutzer führt dann auf einfache Weise das Werkzeug 14 im Verhältnis zum Gegenstand und simuliert dadurch die vorgegebene Aufgabe. Im vorliegenden Fall ist die inertiale Messeinheit 15 sozusagen das Erfassungsgerät selbst.
In der 6 ist schematisch das System gemäß der Erfindung mit seinen Wechselbeziehungen gezeigt.
Ausgehend von einem Task, sprich einer Aufgabe oder Aufgabenfolge, die von einem Roboter gegenüber einem Objekt ausgeführt werden soll, kennt ein Benutzer die hierfür notwendigen Bewegungen, Kraft- und Drehmomentapplikationen, die er unmittelbar am Objekt bei Kontakt oder relativ dazu ohne Kontakt mit dem Erfassungsgerät oder einem Werkzeug durchzuführen hat. Das Erfassungsgerät detektiert die entsprechenden Benutzerkräfte F_B und Benutzerdrehmomente M_B, die dann an die roboterseitige oder externe Steuereinheit übergeben werden. In dieser ist ggfs. ein Dynamikmodell hinterlegt, das die Aufgabe und den Robotermanipulator hinsichtlich Kinematik und diesbezüglichen Koordinatensysteme abbildet, sowie mögliche Grenzwertbedingungen enthält, die ebenfalls aufgabenbezogen sind, um zu verhindern, dass die manuell angelernten Benutzerkräfte F_B und Benutzerdrehmomente M_B letztendlich der Erfüllung der Aufgabe nicht gerecht werden. Aus diesen Zusammenhängen ergeben sich dann die Sollkräfte F_Soll und Solldrehmomente M_Soll, die der Roboter zur Erfüllung des gleichen Tasks gegenüber dem Gegenstand abschließend ausführt. Tatsächlich können die Sollkräfte den Benutzerkräften F_Soll = F_B und die Solldrehmomente den Benutzerdrehmomenten M_Soll = M_B entsprechen, oder die Sollkräfte F_Soll und Solldrehmomente M_Soll werden vom System unter Berücksichtigung der Grenzwertbedingungen angepasst.
In der 8 ist schematisch das Verfahren gemäß der Erfindung veranschaulicht, das von dem System ausgeführt werden kann.
In einem ersten Schritt S1 wird von einem Benutzer die Aufgabe mit dem Erfassungsgerät durchgeführt. Das Erfassungsgerät detektiert die Benutzerkräfte und Benutzerdrehmomente und übergibt in Schritt S2 die Daten drahtlos an eine Steuereinheit. Ist die Lage des Erfassungsgeräts bekannt, bspw. durch ein in dem Bereich des Arbeitsorts angeordnetes Trackingsystem, erfolgt ein Abgleich der erfassten Daten mit vorgegebenen Grenzwerten und einem hinterlegten aufgabenbezogenen Dynamikmodell in Schritt S4, bevor die Steuereinheit in Schritt S5 dann die Sollkräfte und Solldrehmomente berechnet. Die Lage (d.h. Position und Ausrichtung) des Erfassungsgeräts kann jedoch auch in einem vorgelagerten Schritt S3 aus den Beschleunigungswerten der dann in der Regel als inertiale Messeinheit konzipierten Sensorvorrichtung des Erfassungsgeräts berechnet werden. Abschließend führt in einem Schritt S6 ein Robotermanipulator die Aufgabe und Anwendung der Sollkräfte und Solldrehmomente aus.
Dieses Verfahren wird vorzugsweise in Echtzeit durchgeführt. Es ist jedoch auch eine Abwandlung möglich, indem in einem alternativen Schritt S5' die Bestimmung der Sollkräfte und Solldrehmomente zusammen mit der Bestimmung der zugehörigen Trajektorie durch Interpolationsverfahren, wie insbesondere Spline-Interpolation, oder mathematische Verfahren auf der Grundlage von parameterbasierten Funktionen, wie bspw. auf der Basis von Dynamic Movement Primitives DMPs, realisiert wird.
Ein solches Verfahren kommt zur Anwendung, wenn ein Benutzer mit dem Erfassungsgerät nur einzelne Punkte P₁, ..., P_n am Gegenstand hinsichtlich Kräften FB₁, ..., FB_n und/oder Drehmomenten MB₁, ..., MB_n abnimmt, was in 8 schematisch wiedergegeben ist. Da der Gegenstand als solcher in seinen Dimensionen grundsätzlich bekannt und in dem zugrundgelegten Dynamikmodell hinterlegt ist, lässt sich der weitere Trajektorienverlauf T samt Sollkräften und Solldrehmomenten errechnen. Dies geschieht in der Steuereinheit nicht in Echtzeit. Die dann so berechneten und abgespeicherten Sollkraft- und Solldrehmomentkurven kann der Benutzer dann bei Bedarf abrufen, damit diese vom Robotermanipulator am Objekt ausgeführt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018114644 [0004]

Claims

System zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder Aufgabenfolge, die von zumindest einem Robotermanipulator (6) in Bezug auf einen Gegenstand (4) unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft (F_Soll) und/oder zumindest einem Solldrehmoment (M_Soll) ausgeführt werden soll, aufweisend: - zumindest einen Robotermanipulator (6), der aus einer Vielzahl von über Gelenke miteinander verbundenen und relativ zueinander beweglichen Armgliedern besteht und an seinem distalen Ende einen Endeffektor (9) aufweist, der ausgebildet ist, mit dem Gegenstand (4) bei der Ausführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge unter Ausübung von der zumindest einen Sollkraft (F_Soll) und/oder dem zumindest einen Solldrehmoment (M_Soll) zusammenzuwirken; - zumindest eine Steuereinheit (7-11), die ausgebildet ist, den zumindest einen Robotermanipulator (6) zur Ausführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge zu steuern; - ein durch einen Benutzer manuell handhabbares Erfassungsgerät (1;12;15), das ausgebildet ist, mit der Steuereinheit (7-11) zu kommunizieren und mit dem Gegenstand (4) zusammenzuwirken, indem der Benutzer die auszuführende Aufgabe oder Aufgabenfolge mit dem Erfassungsgerät (1; 12; 15) in Bezug auf den Gegenstand (4) unter Ausübung von zumindest einer Benutzerkraft (F_B) und/oder von zumindest einem Benutzerdrehmoment (M_B) manuell durchführt; - zumindest eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage des Erfassungsgeräts (1;12;15) bei der manuellen Durchführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge; dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsgerät (1;12;15) zumindest eine Sensoreinrichtung (5) aufweist, die ausgebildet ist, die zumindest eine Benutzerkraft (F_B) und/oder das zumindest eine Benutzerdrehmoment (M_B) zu erfassen, wenn dieses die Aufgabe oder Aufgabenfolge in Bezug auf den Gegenstand (4) ausführt; und das Erfassungsgerät (1;12;15) als im Raum frei bewegliche Einheit und getrennt von dem Robotermanipulator (6) ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zur Bestimmung der Lage des Erfassungsgeräts (1;12;15) in dem Erfassungsgerät (1;12;15) integriert ist und die Sensorvorrichtung (5) aufweist.
System nach Anspruch 1, bei dem die die Einrichtung zur Bestimmung der Lage des Erfassungsgeräts (1;12;15) ausgebildet ist, an dem Erfassungsgerät (1;12;15) befestigt zu werden und die Sensorvorrichtung (4) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sensorvorrichtung (4) zumindest eine inertiale Messeinheit mit sechs Freiheitsgraden aufweist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Steuereinheit in einem Mastercontroller (7) des Robotermanipulators (6) integriert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Steuereinheit (8-11) in dem Robotermanipulator (6) integriert ist.
System nach Anspruch 6, bei dem die Steuereinheit in einer Steuerung (11) von zumindest einem Gelenk des Robotermanipulators (6) integriert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Steuereinheit als externe Einheit ausgestaltet ist, die ausgebildet ist, mit einem Mastercontroller und/oder einer Steuerung von zumindest einem Gelenk des Robotermanipulators (6) zu kommunizieren.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassungsgerät (1;12;15) zumindest ein Eingabemittel und/oder zumindest ein Feedback-Mittel und/oder zumindest ein Anzeigemittel für den Benutzer aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinheit (7-11) mit einer Eingabevorrichtung für den Benutzer zusammenwirkt, wobei die Eingabevorrichtung zumindest ein Programmiermodul dem Benutzer anzeigt, das ausgestaltet ist, - Benutzerkräfte (F_B1) und/oder Benutzerdrehmomente (M_Bn) in Einzelpunkten (P₁,...,P_n) entlang einer Trajektorie (T) zu erfassen und zu speichern, die durch den Benutzer über das Erfassungsgerät (1;12;15) bei der Ausführung der Aufgabe oder Aufgabenfolge aufgenommen werden; und - unter Anwendung eines Interpolationsverfahrens oder von parameterbasierten Funktionen wie DMPs aus diesen singulären Daten die Trajektorie (T) und den Verlauf der Sollkräfte (F_Soll) und/oder den Verlauf der Solldrehmomente (M_Soll) entlang der Trajektorie (T) zu berechnen.
System nach Anspruch 10, bei dem das Programmiermodul von der Aufgabe oder Aufgabenfolge und dem Gegenstand (4) abhängige Grenzwertbedingungen aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassungsgerät als eine Aufnahmevorrichtung (12) ausgestaltet ist, die ausgebildet ist, zumindest ein Werkzeug (13) aufzunehmen, mit Hilfe von welchem die Aufgabe oder Aufgabenfolge in Bezug auf den Gegenstand (4) durch den zumindest einen Robotermanipulator (6) ausgeführt werden soll.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassungsgerät (1;12;15) ausgebildet ist, von dem Benutzer getragen zu werden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Robotermanipulator (6) impedanzgeregelt ist.
Verfahren zum manuellen Anlernen einer Aufgabe oder einer Aufgabenfolge, die von zumindest einem Robotermanipulator (6) in Bezug auf einen Gegenstand (4) unter Ausübung von zumindest einer Sollkraft (F_Soll) und/oder zumindest einem Solldrehmoment (M_Soll) ausgeführt werden soll, wobei zumindest ein durch einen Benutzer manuell handhabbares Erfassungsgerät (1;12;15) vorgesehen ist, das ausgestaltet ist, mit dem Gegenstand (4) zusammenzuwirken, indem der Benutzer die auszuführende Aufgabe oder Aufgabenfolge mit dem Erfassungsgerät (1;12;15) in Bezug auf den Gegenstand (4) manuell durchführt, wobei das Erfassungsgerät (1;12;15) als im Raum frei bewegliche Einheit getrennt von dem Robotermanipulator (6) ausgebildet ist, aufweisend die Schritte: - Ausführen der Aufgabe oder Aufgabenfolge in Bezug auf den Gegenstand (4) durch den Benutzer mittels des Erfassungsgeräts (1; 12; 15); - Erfassen von zumindest einer Benutzerkraft (F_B) und/oder zumindest einem Benutzerdrehmoment (M_B) während dem Ausführen der Aufgabe oder der Aufgabenfolge; und - Bestimmen einer Sollkraft (F_Soll) auf Basis der erfassten Benutzerkraft (F_B) und/oder eines Solldrehmoments (M_Soll) auf Basis des erfassten Benutzerdrehmoments (M_B).
Verfahren nach Anspruch 15, weiter aufweisend den Schritt: - Bestimmen der Lage des Erfassungsgeräts (1;12;15) aus den Beschleunigungswerten des Erfassungsgeräts (1;12;15).
Verfahren nach Anspruch 16, weiter aufweisend den Schritt: - Vergleichen der zumindest einen Benutzerkraft (F_B) und/oder des zumindest einen Benutzerdrehmoments (M_B) mit vordefinierten Grenzwertbedingungen.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die vordefinierten Grenzwertbedingungen vorab in Abhängigkeit der Aufgabe oder Aufgabenfolge und/oder in Abhängigkeit des Gegenstands (4) festgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem sich die Aufgabe oder Aufgabenfolge auf eine Trajektorie bezieht und kontinuierlich ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem sich die Aufgabe oder Aufgabenfolge auf eine Trajektorie bezieht und schrittweise in Bezug auf Einzelpunkte (P₁,...,P_n) ausgeführt wird, weiter aufweisend den Schritt: - Bestimmen der Trajektorie (T) und des Verlaufs der Sollkräfte (F_Soll) und/oder des Verlaufs der Solldrehmomente (M_Soll) durch Anwendung eines Interpolationsverfahrens auf Basis der Einzelpunkte (P₁,...,P_n) .
Verfahren nach der Ansprüche 15 bis 18, bei dem sich die Aufgabe oder Aufgabenfolge auf eine Trajektorie bezieht und schrittweise in Bezug auf Einzelpunkte (P₁,...,P_n) ausgeführt wird, weiter aufweisend den Schritt: - Bestimmen der Trajektorie (T) und des Verlaufs der Sollkräfte (F_Soll) und/oder des Verlaufs der Solldrehmomente (M_Soll) durch Anwendung zumindest einer parameterbasierten Funktion.
Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21 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 Ansprüche 15 bis 21 ausgeführt wird.
Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wenn der Programmcode auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Computer-Programm mit Programmcodes zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft.