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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer ortsabhängigen Funktion eines Robotermanipulators, sowie einen solchen Robotermanipulator mit einer Recheneinheit zum Ausführen des Verfahrens.
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Im Stand der Technik sind Robotermanipulatoren und verschiedenste Methoden der Ansteuerung, Arten der Werkstückbearbeitung mit diesen, bzw. generell verschiedene Methoden bei der Ausführung von Funktionen an den Robotermanipulatoren bekannt.
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So betrifft beispielsweise die
DE 20 2019 104 426 U1 ein Robotersystem zum Bearbeiten eines Werkstücks, wobei das Robotersystem einen Robotermanipulator mit einem Endeffektor und eine Recheneinheit aufweist, wobei der Endeffektor zum Bearbeiten des Werkstücks ausgeführt ist und wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, den Robotermanipulator so anzusteuern, dass er von einem Anwender manuell führbar ist, eine jeweils aktuelle Position des Endeffektors zu ermitteln, wenn der Anwender über eine Eingabeeinheit ein Signal während des manuellen Führens dazu gibt, die jeweils aktuelle Position des Endeffektors als jeweiligen Referenzpunkt abzuspeichern, einen jeweiligen in einem für die Recheneinheit bereitgestellten CAD-Modell des Werkstücks vordefinierten Ort des Werkstücks dem jeweiligen Referenzpunkt zuzuordnen, auf Basis der Zuordnung des jeweiligen Orts zu dem jeweiligen Referenzpunkt eine Transformation zwischen einem robotereigenen Koordinatensystem und einem im CAD-Modell des Werkstücks definierten Koordinatensystemen des Werkstücks zu ermitteln, und auf Basis der Transformation den Robotermanipulator zum Bearbeiten des Werkstücks gemäß einer bezüglich des CAD-Modells vorgegebenen Aufgabe anzusteuern.
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Ferner betrifft die
DE 20 2019 104 109 U1 ein Robotersystem mit einem Robotermanipulator, wobei der Robotermanipulator eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern aufweist und an den Gliedern Aktuatoren zum Bewegen der Glieder gegeneinander angeordnet sind, wobei das Robotersystem eine Steuereinheit zum Ansteuern der Aktuatoren, eine Posenerfassungseinheit zum Erfassen einer Pose des Robotermanipulators, und eine Speichereinheit zum Abspeichern von durch manuelles Führen des Robotermanipulators eingelernten Posen bezüglich eines Referenzpunktes des Robotermanipulators aufweist, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, die Aktuatoren des Robotermanipulators so anzusteuern, dass zumindest eine der abgespeicherten Posen das Optimum einer lokalen Quelle oder lokalen Senke ist, und die lokale Quelle und die lokale Senke jeweils ein Kraftfeld definieren, sodass der Referenzpunkt des Robotermanipulators beim erneuten manuellen Führen auf die zumindest eine der abgespeicherten Posen hin im Falle der Senke von der jeweiligen zumindest einen der abgespeicherten Posen angezogen und im Falle der Quelle von der jeweiligen zumindest einen der abgespeicherten Posen abgestoßen wird.
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Die
DE 10 2017 215 114 A1 betrifft außerdem ein Manipulatorsystem, mit einem robotischen Manipulator, wobei der Manipulator Sensoren zum Erkennen einer Kraft und/oder eines Drehmoments aufweist, die von außen auf den Manipulator aufgebracht wird, wobei durch ein Aufbringen einer Kraft und/oder eines Drehmoments von außen auf den Manipulator Befehle für den Manipulator erzeugbar sind, wobei das Manipulatorsystem ferner eine Augmented-Reality-Anzeigevorrichtung aufweist, durch die ein Anzeigen von Stellen am Manipulator erfolgt, an denen durch das Aufbringen einer Kraft und/oder eines Drehmoments von außen ein Befehl für den robotischen Manipulator erzeugt wird.
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Die
DE 10 2015 012 959 B4 betrifft ein Robotersystem mit zumindest einem Roboterarm, einer Steuereinheit zur Steuerung des Roboterarms und einer Roboterarm-Sensorik, wobei die Steuerung und Roboterarm-Sensorik so ausgelegt sind, dass sie auf vorherbestimmte, über Berührung durch einen Benutzer aufbringbare Kräfte und Momente, die auf den Roboterarm wirken, so reagieren, dass das Robotersystem mindestens eine vorherbestimmte Operation ausführt, die diesen Kräften und Momenten zugeordnet ist, wobei die Kräfte und Momente einer Steuerung auf der graphischen Benutzeroberfläche einer Anzeigevorrichtung des Robotersystems zugeordnet sind.
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Die
DE 20 2014 010 055 U1 betrifft ein Robotersystem, aufweisend einen Roboter und eine Robotersteuerung, wobei das Robotersystem eingerichtet ist zum Feststellen, ob sich der Roboter zumindest einer vordefinierten Grenze annähert, und zum Ausgeben einer Rückmeldung, in Reaktion auf das Feststellen.
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Die
DE 10 2012 205 279 A1 betrifft schließlich ein Verfahren zum Steuerung eines Roboters, der mindestens ein Drehmoment- und/oder kraftgeregeltes Gelenk aufweist, wobei das tatsächlich an dem Gelenk auftretende Drehmoment oder die tatsächlich an dem Gelenk auftretende Kraft gemessen und/oder bestimmt wird, wobei eine Abweichung zwischen dem tatsächlich auftretenden Drehmoment und/oder der tatsächlich auftretenden Kraft und dem im Rahmen der Drehmomentregelung kommandierten Drehmoment bzw. der im Rahmen der Kraftregelung kommandierten Kraft angezeigt wird, auf einer Anzeigevorrichtung, auf der eine virtuelle Darstellung des Robotergelenks dargestellt ist, wobei die Drehmomentabweichung und/oder die Kraftabweichung auf der Anzeigevorrichtung unmittelbar an dem betreffenden Gelenk angezeigt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Überprüfung einer örtlichen Definition einer ortsabhängigen Funktion eines Robotermanipulators zu ermöglichen.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer ortsabhängigen Funktion eines Robotermanipulators, wobei die ortsabhängige Funktion vorgegeben ist und vom Robotermanipulator in einem Betriebsmodus des Robotermanipulators im späteren Betrieb des Robotermanipulators dann ausgeführt wird, wenn sich ein Referenzpunkt am Robotermanipulator innerhalb eines vorgegebenen Bereichs des Arbeitsraums des Robotermanipulators befindet, aufweisend die Schritte in einem Prüfmodus des Robotermanipulators:
- - Vorgeben eines punktförmigen oder flächigen oder räumlichen Zielbereichs relativ zum vorgegebenen Bereich durch eine Recheneinheit des Robotermanipulators,
- - Ermitteln einer aktuellen Relativposition des Referenzpunkts des Robotermanipulators relativ zum Zielbereich durch die Recheneinheit,
- - auf Basis der ermittelten Relativposition: kontinuierliches Ausgeben einer Anweisung an einen Anwender durch eine Ausgabeeinheit darüber, wie, insbesondere in welche Richtung, der Anwender den Referenzpunkt des Robotermanipulators manuell zu führen hat, sodass der Referenzpunkt des Robotermanipulators den vorgegebenen Zielbereich erreicht, und
- - Kontinuierliches Ausgeben einer Information an der Ausgabeeinheit darüber, ob sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators aktuell innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, wobei die ortsabhängige Funktion während des Ausgebens der Information nicht ausgeführt wird.
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Bevorzugt wird vom Robotermanipulator im späteren Betrieb die vorgegebene Funktion in einem Betriebsmodus des Robotermanipulators dann ausgeführt, wenn sich der Referenzpunkt am Robotermanipulator innerhalb eines vorgegebenen Bereichs des Arbeitsraums des Robotermanipulators befindet. Weiterhin bevorzugt weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf:
- - Betreiben des Robotermanipulators in einem Betriebsmodus, wobei überwacht wird, ob sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, und wenn sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet: Ausführen der vorgegebenen Funktion.
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Bevorzugt wird beim Betreiben des Robotermanipulators in einem Betriebsmodus keine Information an der Ausgabeeinheit mehr ausgegeben, ob sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators aktuell innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet.
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Der Arbeitsraum des Robotermanipulators ist derjenige Raum im Umfeld des Robotermanipulators, der durch das distale Ende des Robotermanipulators, insbesondere den Endeffektor, geometrisch erreichbar ist. Daher wird der Arbeitsraum bevorzugt relativ zur Position eines Sockels des Robotermanipulators definiert. Der vorgegebene Bereich des Arbeitsraums stellt daher eine Untermenge von Positionen innerhalb dieses Arbeitsraumes dar. Der vorgegebene Bereich ist insbesondere eine echte Teilmenge des Arbeitsraumes und füllt bevorzugt nie den ganzen Arbeitsraum aus.
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Der Referenzpunkt am Robotermanipulator ist ein eigens definierter gedachter Punkt am Robotermanipulator, das heißt, dass sich der Referenzpunkt körperfest mit einem Glied oder einem Endeffektor des Robotermanipulators mitbewegt.
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Die ortsabhängige Funktion wird vom Robotermanipulators im Betriebsmodus dann ausgeführt, wenn sich dieser Referenzpunkt innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet. Der Begriff „innerhalb“ umfasst bevorzugt auch den Rand des vorgegebenen Bereichs. Die ortsabhängige Funktion wird daher im späteren Betrieb des Robotermanipulators unter der oben genannten Bedingung automatisch ausgeführt. Hierfür werden bevorzugt Gelenkwinkelsensoren oder globale Positionssensoren (wie ein sogenanntes „motion capture system“) verwendet, um die jeweils aktuelle Position des Referenzpunktes des Robotermanipulators im späteren Betrieb kontinuierlich (oder näherungsweise in einer ausreichend hohen Frequenz diskreter Zeitschritte) zu bestimmen. Diese Position des Referenzpunktes des Robotermanipulators wird daher insbesondere in den Koordinaten eines erdfesten Koordinatensystems angegeben, besonders bevorzugt in den Koordinaten eines Koordinatensystems, das gedacht am Sockel des Robotermanipulators fixiert ist.
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Bevorzugt liegt der Zielbereich innerhalb des vorgegebenen Bereichs. Wiederum schließt der Begriff „innerhalb“ den Rand des vorgegebenen Bereichs ein, sodass der Zielbereich bevorzugt auch auf dem Rand des vorgegebenen Bereichs liegt. Alternativ bevorzugt liegt der Zielbereich in der Nähe des vorgegebenen Bereichs.
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Der Zielbereich dient insbesondere dazu, den Anwender insbesondere von außerhalb des vorgegebenen Bereichs in den vorgegebenen Bereich oder durch den vorgegebenen Bereich zu führen. Da der vorgegebene Bereich zunächst für den Anwender nicht sichtbar ist, wird kontinuierlich eine Anweisung ausgegeben, in welche Richtung der Anwender den Referenzpunkt des Robotermanipulators zu verschieben hat, sodass der Referenzpunkt des Robotermanipulators den Zielbereich erreicht. Bevorzugt wird daher der Zielbereich innerhalb des vorgegebenen Bereichs vorgegeben.
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Dass das Ausgeben dieser Anweisung kontinuierlich erfolgt, bedeutet insbesondere, dass eine visuelle Anzeige über eine gewisse Zeitdauer angezeigt bleibt, oder aber im Falle einer Sprachausgabe zumindest eine Sprachausgabe erfolgt, oder mehrere, falls notwendig. Mehrere Sprachausgaben sind insbesondere dann notwendig, wenn der Anwender nicht unmittelbar den Robotermanipulator manuell so führt, dass der Referenzpunkt den Zielbereich erreicht.
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Bevorzugt gilt der Zielbereich vom Referenzpunkt dann als erreicht, wenn sich
- - im Falle eines punktförmigen Zielbereichs der Referenzpunkt innerhalb einer vorgegebenen Umgebung, insbesondere innerhalb eines vorgegebenen Radius, um den punktförmigen Zielbereich befindet;
- - im Falle eines flächigen Zielbereichs der Referenzpunkt auf der Fläche des Zielbereichs befindet oder den flächigen Zielbereich durchstoßen hat;
- - im Falle eines räumlichen Zielbereichs der Referenzpunkt innerhalb des räumlichen Zielbereichs befindet.
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Dass der Zielbereich relativ zum vorgegebenen Bereich definiert wird, bedeutet, dass der Zielbereich nicht mit dem Robotermanipulators mitbewegt wird, sondern eine konstante Relativposition zum vorgegebenen Bereich aufweist, wobei der vorgegebene Bereich wiederum bevorzugt ortsfest in einem erdfesten Koordinatensystem, insbesondere in einem Koordinatensystem des Sockels des Robotermanipulators, ist.
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Vorteilhaft wird der Zielbereich so vorgegeben, dass der Referenzpunkt des Robotermanipulators aus seiner aktuellen Position auf seinem Weg zum Zielbereich den vorgegebenen Bereich durchfährt oder in diesen vorgegebenen Bereich einfährt.
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In anderen Worten erfolgt das Vorgeben des punktförmigen oder flächigen oder räumlichen Zielbereichs relativ zum vorgegebenen Bereich durch eine Recheneinheit des Robotermanipulators so, dass der Anwender den Referenzpunkt des Robotermanipulators in oder durch den vorgegebenen Bereich führt.
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„Manuelles Führen“ des Robotermanipulators heißt, dass der Anwender durch direkte Krafteinwirkung auf eines der Glieder oder auf den Endeffektor des Robotermanipulators diesen bewegt. Ein Joystick oder ein ähnliches Eingabegerät ist dabei nicht notwendig.
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Durch das kontinuierliche Ausgeben der Information der Ausgabeeinheit, ob sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators bereits in dem vorgegebenen Bereich befindet, findet ein Überprüfen statt, ob der vorgegebene Bereich tatsächlich sich im Arbeitsbereich dort befindet, wo ihn der Anwender vermutet.
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Es ist deshalb eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass Position und Ausdehnung eines vorgegebenen Bereichs, der im späteren Betrieb des Robotermanipulators zur Aktivierung einer vorgegebenen Funktion dient, durch manuelles Führen eines Anwenders leicht überprüfbar ist, indem der Anwender durch die ausgegebene Anweisung entsprechend geführt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der vorgegebene Bereich ein unzulässiger Bereich, wobei die ortsabhängige Funktion das Abstoßen des Referenzpunkts vom unzulässigen Bereich weg ist und das Abstoßen durch Aufbringen einer Gegenkraft des Robotermanipulators gegen das manuelle Führen des Anwenders erfolgt. Der unzulässige Bereich ist insbesondere ein volumenförmiger Teilbereich des Arbeitsraumes, der vom Referenzpunkt des Robotermanipulators nicht angefahren werden soll. Daher wird bevorzugt von den Aktuatoren des Robotermanipulators eine solche sich am Referenzpunkt äußernde Kraft erzeugt, sodass der Referenzpunkt scheinbar von selbst vom unzulässigen Bereich wegbewegt. Dies erzeugt vorteilhaft beim manuellen Führen des Robotermanipulators eine haptische Rückmeldung, sodass der Anwender im späteren Betrieb des Robotermanipulators durch Abstoßen der Glieder und/oder des Endeffektors mit seiner Führung von diesem unzulässigen Bereich ferngehalten wird. Nach der erfindungsgemäßen Lösung wird die abstoßende Kraft noch nicht beim Anfahren des unzulässigen Bereichs zum Überprüfen dieser Funktion ausgeführt. Vielmehr kann der Anwender den Referenzpunkt in den unzulässigen Bereich führen und wird darüber durch das kontinuierliche Ausgeben der Information an der Ausgabeeinheit benachrichtigt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die ortsabhängige Funktion zumindest eine der folgenden:
- - Ansteuern eines Endeffektors des Robotermanipulators insbesondere zum Bearbeiten eines Werkstücks;
- - Aktivieren einer Beschränkung bezüglich einer kinematischen Größe des Robotermanipulators;
- - Aktivieren einer Beschränkung bezüglich einer Kraft und/oder eines Moments, die/das vom Robotermanipulator auf die Umgebung ausgeübt wird;
- - Aktivieren einer Beschränkung bezüglich eines Antriebmoments eines Antriebsmotors des Robotermanipulators insbesondere eines Gelenks des Robotermanipulators;
- - Aktivieren einer Beschränkung bezüglich eines Betriebsparameters des Endeffektors des Robotermanipulators;
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Der Endeffektor, der zum Bearbeiten eines Werkstücks ausgeführt ist, umfasst insbesondere eines aus: Bohrer, Fräser, Schleifer, Lackierdüse. Sinngemäß ist der Betriebsparameter des Endeffektors beispielsweise eine Drehgeschwindigkeit des Bohrers, eine Verfahr-Geschwindigkeit des Fräsers, eine Intensität des Schleifers oder ein Durchfluss an flüssigem Lack. Die kinematische Größe des Robotermanipulators ist insbesondere eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung des Referenzpunktes des Robotermanipulators.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ausgeben der Anweisung durch zumindest eine der Folgenden:
- - akustische Ausgabe mit sprachlichen Anweisungen;
- - visuelle Ausgabe an einem Bildschirm durch Visualisieren des Arbeitsraums mit Darstellung der relativen Position zwischen dem Zielbereich und der aktuellen Position des Referenzpunkts des Robotermanipulators;
- - visuelle Ausgabe an einer Brille mit virtueller Realitätsfunktion mit räumlicher Darstellung der relativen Position zwischen dem Zielbereich und der aktuellen Position des Referenzpunkts des Robotermanipulators;
- - Aufprägen eines Bewegungspfads mit verringertem Widerstand gegen ein manuelles Führen des Robotermanipulators durch einen Anwender mittels einer entsprechenden Ansteuerung von Aktuatoren des Robotermanipulators.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ausgeben der Information, ob sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators aktuell innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, durch zumindest einen der folgenden Ausgabemodi:
- - akustische Ausgabe mit sprachlicher Bestätigung;
- - akustische Ausgabe eines Bestätigungssignals, insbesondere eines vorgegebenen Tones oder Tonmusters;
- - visuelle Ausgabe eines Bestätigungssymbols an einem Bildschirm;
- - visuelle Ausgabe eines Bestätigungssymbols an einer Brille mit virtueller Realitätsfunktion ;
- - haptische Ausgabe durch hochfrequente Ansteuerung zumindest eines Aktuators des Robotermanipulators zum Erzeugen einer Vibration am Robotermanipulator für den den Robotermanipulator manuell führenden Anwender;
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine Vielzahl von Zielbereichen vorgegeben, wobei ein neuer Zielbereich innerhalb des vorgegebenen Bereichs durch die Recheneinheit des Robotermanipulators vorgegeben wird, wenn der jeweils vorhergehende Zielbereich durch den Referenzpunkt des Robotermanipulators erreicht wurde, sodass der Anwender durch eine Abfolge von Zielbereichen geführt wird. Durch die wiederholte Vorgabe von Zielbereichen und dem Wiederholen der weiteren Verfahrensschritte wird vorteilhaft erreicht, dass der Anwender den vorgegebenen Bereich an einer Vielzahl von Prüfstellen auf Position und Ausdehnung des vorgegebenen Bereichs überprüft. Vorteilhaft werden hierbei eine Vielzahl von Zielbereichen jeweils auf dem Rand des vorgegebenen Bereichs definiert, Insbesondere dann, wenn der vorgegebene Bereich ein Volumen ist, das sich zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb des Arbeitsraums befindet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der vorgegebene Bereich ein volumenförmiger Bereich, wobei der Zielbereich eine Wand des volumenförmigen Bereichs ist. Insbesondere in Verbindung mit der vorhergehenden Ausführungsform werden bevorzugt mehrere, bevorzugt alle, Wände des Volumen des vorgegebenen Bereichs nacheinander als jeweiliger Zielbereich definiert, sodass sämtliche Außenwände des volumenförmigen vorgegebenen Bereichs vom Anwender geprüft werden können. Während der Begriff der Wand bei einem Quader oder einer Pyramide beispielsweise intuitiv klar definiert ist, wird unter der Wand eines kugelförmigen vorgegebenen Bereichs die kugelförmige Hülle der Kugel verstanden, die ebenfalls analog zu einem Quader an mehreren Stellen durch jeweilige punktförmige Zielbereiche durchfahren wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden auf einer Vielzahl von Außenflächen des volumenförmigen Bereichs jeweilige Zielbereiche so vorgegeben, dass der Anwender den Referenzpunkt des Robotermanipulators durch das Volumen des volumenförmigen Bereichs zwischen gegenüberliegenden Außenflächen führt. Gemäß dieser Ausführungsform wird der vorgegebene Bereich vollständig durchfahren, sodass der Anwender unmittelbar Rückmeldung über die gegenüberliegenden Seiten des Bereichs erhält, um dessen Ausdehnung zu verifizieren.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der vorgegebene Bereich eine virtuelle Wand, wobei die Vielzahl der Zielbereiche so vorgegeben wird, sodass der Anwender den Referenzpunkt des Robotermanipulators durch die virtuelle Wand aus mehreren Richtungen hindurchführt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Robotermanipulator, wobei eine Recheneinheit des Robotermanipulators dazu ausgeführt ist, den Robotermanipulator in einem Betriebsmodus dann zum Ausführen einer vorgegebenen ortsabhängigen Funktion im späteren Betrieb des Robotermanipulators anzusteuern, wenn sich ein Referenzpunkt am Robotermanipulator innerhalb eines vorgegebenen Bereichs des Arbeitsraums des Robotermanipulators befindet, wobei die Recheneinheit weiterhin in einem Prüfmodus dazu ausgeführt ist, einen punktförmigen oder flächigen oder räumlichen Zielbereich relativ zum vorgegebenen Bereich vorzugeben, eine aktuelle Relativposition des Referenzpunkts des Robotermanipulators relativ zum Zielbereich zu ermitteln, und auf Basis der ermittelten Relativposition eine Ausgabeeinheit zum kontinuierlichen Ausgeben einer Anweisung an einen Anwender darüber anzusteuern, wie, insbesondere in welche Richtung, der Anwender den Referenzpunkt des Robotermanipulators manuell zu führen hat, sodass der Referenzpunkt des Robotermanipulators den vorgegebenen Zielbereich erreicht, und wobei die Recheneinheit zum Ansteuern der Ausgabeeinheit zum kontinuierlichen Ausgeben einer Information darüber ausgeführt ist, ob sich der Referenzpunkt des Robotermanipulators aktuell innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, und den Robotermanipulator zum Ausführen der ortsabhängigen Funktion nicht anzusteuern während des Ausgebens der Information.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Robotermanipulators ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.
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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.
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Es zeigen:
- 1 ein Verfahren zum Überprüfen einer ortsabhängigen Funktion eines Robotermanipulators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 2 einen Robotermanipulator mit einer Recheneinheit zum Ausführen des Verfahrens nach 1.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt ein Verfahren zum Überprüfen einer ortsabhängigen Funktion eines Robotermanipulators 1. Das Verfahren wird mittels einer Recheneinheit 3 des Robotermanipulators 1 ausgeführt. Ein solcher Robotermanipulator 1 mit einer entsprechenden Recheneinheit 3 ist in der 2 dargestellt. Daher können die folgenden Verfahrensschritte auch anhand der 2 nachvollzogen werden, in der insbesondere die physischen Elemente dargestellt sind, mithilfe deren das beschriebene Verfahren ausgeführt wird. Die ortsabhängige Funktion „Abstoßen aus unzulässigem Bereich“ ist zunächst vorgegeben. Sie wird vom Robotermanipulator 1 im späteren Betrieb des Robotermanipulators 1 dann ausgeführt, wenn sich der Referenzpunkt 5 am Robotermanipulator 1 innerhalb des quaderförmigen vorgegebenen Bereichs des Arbeitsraums des Robotermanipulators 1 befindet. Das Abstoßen erfolgt im Betriebsmodus des Robotermanipulators 1 dann durch Aufbringen einer Gegenkraft des Robotermanipulators 1 gegen das manuelle Führen des Anwenders im Bereich des Quaders. Im zunächst ausgeführten Prüfmodus des Robotermanipulators 1 wird der unzulässige Bereich noch nicht durch Abstoßen geprägt, sondern es wird das Hineinfahren des Referenzpunktes des Robotermanipulators 1 erlaubt und ein entsprechendes Signal darüber an den Anwender mittels der folgenden Schritte ausgegeben: Eine Recheneinheit 3 des Robotermanipulators 1 gibt in einem ersten Schritt S1 dazu einen ersten flächigen Zielbereich 6 relativ zum vorgegebenen Bereich vor, in 1 die obere Fläche des Quaders. Hierauf folgt das Ermitteln S2 einer aktuellen Relativposition des Referenzpunkts 5 des Robotermanipulators 1 relativ zum Zielbereich 6 durch die Recheneinheit 3. Auf Basis der ermittelten Relativposition erfolgt das kontinuierliche Ausgeben S3 einer visuellen Anweisung an einen Anwender darüber, in welche Richtung der Anwender den Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 manuell zu führen hat, sodass der Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 den vorgegebenen Zielbereich 6 erreicht. Diese visuelle Ausgabe in Form eines Pfeils erfolgt an einer Ausgabeeinheit 9, die ein Bildschirm eines Anwenderrechners ist. Der Anwender wird durch das kontinuierliche Ausgeben S4 einer Information an der Ausgabeeinheit 9 darüber informiert, ob sich der Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 aktuell innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, wobei die ortsabhängige Funktion während des Ausgebens der Information, das heißt im Prüfmodus, nicht ausgeführt wird. Hat der Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 den ersten Zielbereich 6, in 1 die obere Fläche des Quaders, erreicht oder schon durchdrungen, wird ein zweiter Zielbereich 6, in 1 die untere Fläche des Quaders, vorgegeben. Die oben genannten Verfahrensschritte werden wiederholt ausgeführt, sodass der Anwender mit dem Endeffektor 7 von der oberen Seite des Quaders vollständig durch das Volumen des vorgegebenen Bereichs zu der Unterseite des Quaders geführt wird, wobei der Anwender aufgrund der freien Beweglichkeit des Robotermanipulators 1 und durch wiederholtes Führen des Referenzpunkts 5 durch diese Außenseiten nachvollziehen kann und damit verifizieren kann, an welchen Positionen die Außenseiten des Quaders enden.
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2 zeigt einen solchen Robotermanipulator 1, wobei eine Recheneinheit 3 des Robotermanipulators 1 dazu ausgeführt ist, den Robotermanipulator 1 in einem Betriebsmodus dann zum Ausführen einer vorgegebenen ortsabhängigen Funktion anzusteuern, wenn sich ein Referenzpunkt 5 am Robotermanipulator 1 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs des Arbeitsraums des Robotermanipulators 1 befindet. Die Recheneinheit 5 ist ferner zu den Verfahrensschritten im Prüfmodus, wie unter 1 erläutert, ausgeführt. Vergleiche daher die Erklärungen unter 1. Die Recheneinheit 5 gibt den flächigen Zielbereich 6 relativ zum vorgegebenen Bereich vor und ermittelt eine jeweils aktuelle Relativposition des Referenzpunkts 5 des Robotermanipulators 1 relativ zum Zielbereich 6. Auf Basis der ermittelten Relativposition wird von ihr eine Ausgabeeinheit 9 zum kontinuierlichen Ausgeben einer Anweisung an einen Anwender angesteuert, wie, insbesondere in welche Richtung, der Anwender den Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 manuell zu führen hat, sodass der Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 den jeweiligen vorgegebenen Zielbereich 6 erreicht. Die Recheneinheit 3 steuert ferner die Ausgabeeinheit 9 zum kontinuierlichen Ausgeben einer Information darüber an, ob sich der Referenzpunkt 5 des Robotermanipulators 1 aktuell innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, ohne dass dabei die ortsabhängige Funktion ausgeführt wird. Die ortsabhängige Funktion wird vielmehr nach der Verifikation der Ausdehnung des Quaders im regulären Betriebsmodus des Robotermanipulators 1 ang esteu ert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotermanipulator
- 3
- Recheneinheit
- 5
- Referenzpunkt
- 6
- Zielbereich
- 7
- Endeffektor
- 9
- Ausgabeeinheit
- S1
- Vorgeben
- S2
- Ermitteln
- S3
- Ausgeben
- S4
- Ausgeben
