DE102021000741A1 - Process for operating a machine and system for carrying out the process - Google Patents
Process for operating a machine and system for carrying out the process Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021000741A1 DE102021000741A1 DE102021000741.7A DE102021000741A DE102021000741A1 DE 102021000741 A1 DE102021000741 A1 DE 102021000741A1 DE 102021000741 A DE102021000741 A DE 102021000741A DE 102021000741 A1 DE102021000741 A1 DE 102021000741A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- curve
- setpoint
- determined
- torque
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
- B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Maschine und Anlage zur Durchführung des Verfahrens,wobei ein an einer Aufnahmeeinheit aufgenommenes Objekt von Antrieben der Maschine entlang einer Bahnkurve bewegbar ist,wobei in einem ersten Verfahrensschritt vor dem Ausführen der Bewegung des Objekts entlang der Bahnkurve ein Sollpositionsverlauf und ein Sollgeschwindigkeitsverlauf bestimmt werden,wobei in einem zweiten, nach dem ersten Verfahrensschritt zeitlich nachfolgenden Verfahrensschritt das Objekt bewegt wird, indem die Antriebe die zeitlich wiederkehrend erfasste Istposition des Objekts auf die zugehörige jeweilige Sollposition des Sollpositionsverlaufs hingeregelt wird,wobei die Abweichung zwischen der jeweiligen Istposition und der Sollposition auf Überschreiten eines zulässigen ersten Maßes überwacht wird und abhängig vom Ergebnis der Überwachung ein Signal zum Anzeigen einer Kollision erzeugt wird.Method for operating a machine and system for carrying out the method, wherein an object picked up on a recording unit can be moved along a trajectory by drives of the machine, a setpoint position profile and a setpoint speed profile being determined in a first method step prior to executing the movement of the object along the trajectory in a second method step following the first method step, the object is moved in that the drives regulate the actual position of the object, which is recorded recurrently, to the associated respective setpoint position of the setpoint position curve, the deviation between the respective actual position and the setpoint position on Exceeding a permissible first dimension is monitored and, depending on the result of the monitoring, a signal to indicate a collision is generated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Maschine und Anlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a machine and a system for carrying out the method.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der JP H08- 229 864 A ist ein Verfahren zur Kollisionserkennung bei einem Industrieroboter bekannt.A method for collision detection in an industrial robot is known from JP H08-229 864 A.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit bei einer Anlage weiterzubilden.The invention is therefore based on the object of developing the safety of an installation.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 oder 4 und bei der Anlage nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the method according to the features specified in
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben einer Maschine, insbesondere Roboter, nach Anspruch 1 sind, dass ein an einer Aufnahmeeinheit, insbesondere an einem Roboterarm, aufgenommenes, insbesondere montiertes, Objekt, insbesondere Endeffektor, von Antrieben der Maschine entlang einer Bahnkurve bewegbar ist,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt vor dem Ausführen der Bewegung des Objekts entlang der Bahnkurve ein Sollpositionsverlauf des jeweiligen Antriebs und ein Sollgeschwindigkeitsverlauf des jeweiligen Antriebs bestimmt werden,
wobei aus dem Sollpositionsverlauf des jeweiligen Antriebs ein jeweiliger Sollgeschwindigkeitsverlauf bestimmt wird,
wobei in einem zweiten, nach dem ersten Verfahrensschritt zeitlich nachfolgenden Verfahrensschritt, das Objekt bewegt wird, indem die Antriebe derart betrieben werden, dass ihre jeweilige zeitlich wiederkehrend erfasste Istposition auf die zugehörige jeweilige Sollposition ihres jeweiligen Sollpositionsverlaufs hingeregelt wird,
wobei aus den am jeweiligen Antrieb erfassten Istpositionen eine jeweilige Istgeschwindigkeit bestimmt wird,
wobei die Abweichung zwischen der Istgeschwindigkeit und Sollgeschwindigkeit des jeweiligen Antriebs auf Überschreiten eines zulässigen ersten Maßes überwacht wird und abhängig vom Ergebnis der Überwachung ein Signal zum Anzeigen einer Kollision erzeugt wird.Important features of the invention in the method for operating a machine, in particular a robot, are that an object, in particular an end effector, received, in particular mounted, on a receiving unit, in particular on a robot arm, can be moved along a trajectory by drives of the machine ,
wherein, in a first method step, before executing the movement of the object along the trajectory, a target position profile of the respective drive and a target speed profile of the respective drive are determined,
whereby a respective set speed curve is determined from the set position curve of the respective drive,
wherein in a second process step that follows the first process step in time, the object is moved by operating the drives in such a way that their respective actual position, which is recorded recurring over time, is adjusted to the associated respective setpoint position of their respective setpoint position curve,
whereby a respective actual speed is determined from the actual positions recorded on the respective drive,
wherein the deviation between the actual speed and the target speed of the respective drive is monitored for exceeding a permissible first level and, depending on the result of the monitoring, a signal for indicating a collision is generated.
Von Vorteil ist dabei, dass bei Überschreiten des zulässigen Maßes eine Kollision detektierbar ist. Da die Bildung der Istgeschwindigkeit und der Vergleich mit der Sollgeschwindigkeit ohne besonderen Aufwand ausführbar ist, ist die Detektion in einfacher Weise ermöglicht und die Sicherheit erhöht. Denn nach Detektion einer Kollision ist entweder ein STO Signal, also ein Versetzen aller Antriebe in einen sicheren Zustand, beispielsweise in den deaktivierten Zustand, ausführbar oder eine Rückziehbewegung entlang der Bahnkurve ausführbar. Denn der bis zur Detektion der Kollision durchfahrene Teil der Bahnkurve war kollisionsfrei. Somit ist ein Rückwärtiges Durchfahren eines Abschnitts der Bahnkurve in sicherer Weise ermöglicht. Auf jeden Fall entspricht das Überwachen der Regelabweichung der Geschwindigkeit der Überwachung der ersten Ableitung des Positionsverlaufs nach der Zeit.The advantage here is that a collision can be detected if the permissible level is exceeded. Since the formation of the actual speed and the comparison with the target speed can be carried out without any special effort, the detection is made possible in a simple manner and the security is increased. After a collision has been detected, either an STO signal can be carried out, i.e. all drives can be placed in a safe state, for example in the deactivated state, or a retraction movement can be carried out along the trajectory. This is because the part of the trajectory traveled through until the collision was detected was collision-free. This enables a section of the trajectory to be traversed backwards in a safe manner. In any case, the monitoring of the control deviation of the speed corresponds to the monitoring of the first derivative of the position profile with respect to time.
Alternativ ist aber auch die Kollisionserkennung nutzbar, um die Anwesenheit eines danach aufzunehmenden Transportguts zu erkennen.Alternatively, however, the collision detection can also be used to detect the presence of a transport item that is to be picked up afterwards.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im ersten Verfahrensschritt ein zeitlicher Sollmomentverlauf bestimmt, indem
- - unter Berücksichtigung des Sollpositionsverlaufs ein positionsabhängiger Momentenverlauf bestimmt wird,
- - unter Berücksichtigung des Sollgeschwindigkeitsverlaufs ein Reibmomentenverlauf und
- - unter Berücksichtigung des Sollbeschleunigungsverlaufs oder Sollgeschwindigkeitsverlaufs ein weiterer Momentenverlauf bestimmt wird,
- - A position-dependent torque curve is determined taking into account the target position curve,
- - taking into account the target speed profile, a friction torque profile and
- - A further torque curve is determined taking into account the set acceleration curve or set speed curve,
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Abweichung zwischen dem jeweiligen Istmoment und dem jeweiligen Sollmoment auf Überschreiten eines zulässigen zweiten Maßes überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung wird ein Signal zum Anzeigen einer Kollision erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Kollision einfach und sicher erkennbar ist. Insbesondere bei Verwendung der genannten Geschwindigkeitsüberwachung jedes einzelnen Antriebs und der genannten Momentenüberwachung jedes einzelnen Antriebs ist die Kollisionserkennung mit einer hohen Sicherheit ausführbar.In an advantageous embodiment, the deviation between the respective actual torque and the respective setpoint torque is monitored for exceeding a permissible second dimension, and a signal to indicate a collision is generated as a function of the result of the monitoring. The advantage here is that the collision can be identified easily and reliably. In particular, when using the mentioned speed monitoring of each individual drive and the mentioned torque monitoring of each individual drive, the collision detection can be carried out with a high level of security.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer Maschine, insbesondere Roboter, nach Anspruch 4 sind, dass ein an einer Aufnahmeeinheit, insbesondere an einem Roboterarm, aufgenommenes, insbesondere montiertes, Objekt, insbesondere Endeffektor, von Antrieben der Maschine entlang einer Bahnkurve bewegbar ist,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt vor dem Ausführen der Bewegung des Objekts entlang der Bahnkurve ein Sollpositionsverlauf des jeweiligen Antriebs und ein Sollgeschwindigkeitsverlauf des jeweiligen Antriebs bestimmt werden,
wobei aus dem Sollpositionsverlauf des jeweiligen Antriebs ein jeweiliger Sollgeschwindigkeitsverlauf bestimmt wird,
wobei in einem zweiten, nach dem ersten Verfahrensschritt zeitlich nachfolgenden Verfahrensschritt, das Objekt bewegt wird, indem die Antriebe derart betrieben werden, dass ihre jeweilige zeitlich wiederkehrend erfasste Istposition auf die zugehörige jeweilige Sollposition ihres jeweiligen Sollpositionsverlaufs hingeregelt wird,
wobei aus den am jeweiligen Antrieb erfassten Istpositionen eine jeweilige Istgeschwindigkeit bestimmt wird,
wobei im ersten Verfahrensschritt ein zeitlicher Sollmomentverlauf bestimmt wird, indem
- - unter Berücksichtigung des Sollpositionsverlaufs ein positionsabhängiger Momentenverlauf bestimmt wird,
- - unter Berücksichtigung des Sollgeschwindigkeitsverlaufs ein Reibmomentenverlauf und
- - unter Berücksichtigung des Sollbeschleunigungsverlaufs oder Sollgeschwindigkeitsverlaufs ein weiterer Momentenverlauf bestimmt wird,
wobei die Abweichung zwischen dem jeweiligen Istmoment und dem jeweiligen Sollmoment auf Überschreiten eines zulässigen zweiten Maßes überwacht wird und abhängig vom Ergebnis der Überwachung ein Signal zum Anzeigen einer Kollision erzeugt wird.Important features in the method for operating a machine, in particular a robot, are that an object, in particular an end effector, which is received, in particular mounted, on a receiving unit, in particular on a robot arm, can be moved along a path by drives of the machine,
wherein, in a first method step, before executing the movement of the object along the trajectory, a target position profile of the respective drive and a target speed profile of the respective drive are determined,
whereby a respective set speed curve is determined from the set position curve of the respective drive,
wherein in a second process step that follows the first process step in time, the object is moved by operating the drives in such a way that their respective actual position, which is recorded recurring over time, is adjusted to the associated respective setpoint position of their respective setpoint position curve,
whereby a respective actual speed is determined from the actual positions recorded on the respective drive,
wherein in the first method step a temporal setpoint torque curve is determined by
- - A position-dependent torque curve is determined taking into account the target position curve,
- - taking into account the target speed profile, a friction torque profile and
- - A further torque curve is determined taking into account the set acceleration curve or set speed curve,
wherein the deviation between the respective actual torque and the respective setpoint torque is monitored for exceeding a permissible second dimension and, depending on the result of the monitoring, a signal for indicating a collision is generated.
Von Vorteil ist dabei, dass auch im Bereich der zweiten Ableitung des Positionsverlaufs nach der Zeit eine Kollision detektierbar ist. Eine Berechnung des Rucks, also der dritten Ableitung ist somit vermeidbar. Zur Bildung der zu überwachenden Differenz muss allerdings eine Modellierung des durch Reibung bedingten Moments ausgeführt werden und zusätzlich der positionsabhängige Anteil des Moments bestimmt werden, also der durch die Hebelwirkung der Knickarme der als Roboter ausgeführten Maschine oder der anderweitig durch die Position entsprechend dem Hebelgesetz bewirkte Drehmomentanteil. Zusätzlich ist auch die zweite Ableitung des Positionsverlaufs nach der Zeit zu bestimmen.The advantage here is that a collision can also be detected in the area of the second derivative of the position profile with respect to time. A calculation of the jerk, i.e. the third derivative, can therefore be avoided. In order to generate the difference to be monitored, however, the torque caused by friction must be modeled and the position-dependent component of the torque must also be determined, i.e. the torque component caused by the lever action of the articulated arms of the machine designed as a robot or the torque component otherwise caused by the position in accordance with the lever law . In addition, the second derivative of the position curve according to time must also be determined.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Abweichung zwischen der Istgeschwindigkeit und Sollgeschwindigkeit des jeweiligen Antriebs auf Überschreiten eines zulässigen ersten Maßes überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung wird ein Signal zum Anzeigen einer Kollision erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Überwachung in einfacher Weise ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the deviation between the actual speed and the setpoint speed of the respective drive is monitored for exceeding a permissible first level, and a signal to indicate a collision is generated as a function of the result of the monitoring. The advantage here is that monitoring is made possible in a simple manner.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im ersten Verfahrensschritt ein zeitlicher Sollmomentverlauf bestimmt, indem
- - unter Berücksichtigung des Sollpositionsverlaufs ein positionsabhängiger Momentenverlauf bestimmt wird,
- - unter Berücksichtigung des Sollgeschwindigkeitsverlaufs ein Reibmomentenverlauf und
- - unter Berücksichtigung des Sollbeschleunigungsverlaufs oder Sollgeschwindigkeitsverlaufs ein weiterer Momentenverlauf bestimmt wird,
- - a position-dependent torque curve is determined taking into account the target position curve,
- - taking into account the target speed profile, a friction torque profile and
- - A further torque curve is determined taking into account the set acceleration curve or set speed curve,
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Abweichung zwischen dem jeweiligen Istmoment und dem jeweiligen Sollmoment auf Überschreiten eines zulässigen zweiten Maßes überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung wird ein Signal zum Anzeigen einer Kollision erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Überwachung in einfacher Weise ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the deviation between the respective actual torque and the respective setpoint torque is monitored for exceeding a permissible second dimension, and a signal to indicate a collision is generated as a function of the result of the monitoring. The advantage here is that monitoring is made possible in a simple manner.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hängt das erste und/oder zweite Maß vom der jeweiligen Sollposition zugeordneten Krümmungsradius der Bahnkurve ab, insbesondere ist also nicht konstant. Von Vorteil ist dabei, dass abhängig von der steigenden Anforderung an die Regelung größere Regelabweichungen zugelassen werden, da diese in diesen Bahnkurvenabschnitten nicht kollisionsbedingt, sondern durch die Form der Bahnkurve bedingt sind.In an advantageous embodiment, the first and / or second dimension depends on the radius of curvature of the trajectory assigned to the respective target position, so in particular it is not constant. The advantage here is that, depending on the increasing demands on the control system, larger control deviations are permitted, since these are not due to collisions in these trajectory curve sections, but rather due to the shape of the trajectory curve.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste und/oder zweite Maß in einem Zeitabschnitt nach dem Starten der Bewegung des Objekts größer als zu einem zeitlich nach dem Zeitabschnitt angeordneten Zeitpunkt,
wobei der Zeitabschnitt den Zeitpunkt des Startens der Bewegung des Objekts enthält. Von Vorteil ist dabei, dass zu Beginn der Bewegung eine hohe Beschleunigung des Objektes erforderlich und somit größere Regelabweichungen vorhanden, insbesondere notwendig, sind und somit ohne Kollision höhere Regelabweichungen zuzulassen sind.In an advantageous embodiment, the first and / or second dimension in a time segment after the start of the movement of the object is greater than at a point in time arranged after the time segment,
wherein the time segment contains the point in time of the start of the movement of the object. The advantage here is that a high acceleration of the object is required at the beginning of the movement and therefore larger control deviations are present, in particular necessary, and thus higher control deviations are to be permitted without a collision.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hängt das erste und/oder zweite Maß von der Sollposition der Bahnkurve derart ab,
dass das erste und/oder zweite Maß an einer ersten Sollposition der Bahnkurve größer ist als an einer zweiten Sollposition der Bahnkurve. Von Vorteil ist dabei, dass die durch die Bahnkurvenform bedingten unterschiedlichen Regelabweichungen berücksichtigbar sind und somit kollisionsbedingte Überschreitungen klar separierbar sind von Bahnkurvenform-Regelabweichungen, beispielsweise beschleunigungs-bedingten Regelabweichungen.In an advantageous embodiment, the first and / or second dimension depends on the target position of the trajectory in such a way that
that the first and / or second dimension at a first target position of the trajectory is greater than at a second target position of the trajectory. The advantage here is that the different control deviations caused by the trajectory curve shape can be taken into account and thus collision-related excesses can be clearly separated from trajectory curve shape control deviations, for example, acceleration-related control deviations.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hängt das erste und/oder zweite Maß von der einer jeweiligen Sollposition zugeordneten Masse des Endeffektors ab, insbesondere wird es bei größerer Masse kleiner. Von Vorteil ist dabei, dass nach Aufnahme eines Transportguts durch den Endeffektor das Maß verringerbar ist, weil die größere Trägheit bei Bewegungsabschnitten mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Beschleunigung Regelabweichungen erschwert.In an advantageous embodiment, the first and / or second dimension depends on the mass of the end effector assigned to a respective target position; in particular, it becomes smaller with a larger mass. The advantage here is that after a transport item has been picked up by the end effector, the dimension can be reduced, because the greater inertia makes control deviations more difficult for movement sections with high speed and low acceleration.
Wichtige Merkmale bei der Anlage zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens weist die Anlage die Maschine und ein Objekt, insbesondere einen Endeffektor, auf,
wobei die Maschine die Antriebe und eine Aufnahmeeinheit, insbesondere einen Roboterarm, zur Aufnahme, insbesondere zum Anmontieren, des Objekts, insbesondere eines Endeffektors, aufweist,
wobei jeder der Antriebe jeweils einen von einem Wechselrichter gespeisten Elektromotor aufweist und ein jeweiliges Mittel zur Erfassung der Winkellage einer Rotorwelle des jeweiligen Elektromotors und einen Motorstromsensor aufweist,
wobei jeder Antrieb mittels einer Signalleitung mit einer Steuerung der Maschine verbunden ist.Important features of the system for carrying out the aforementioned method, the system has the machine and an object, in particular an end effector,
wherein the machine has the drives and a receiving unit, in particular a robot arm, for receiving, in particular for mounting, the object, in particular an end effector,
each of the drives each having an electric motor fed by an inverter and having a respective means for detecting the angular position of a rotor shaft of the respective electric motor and a motor current sensor,
each drive being connected to a control of the machine by means of a signal line.
Von Vorteil ist dabei, dass die Überwachung auf Kollision von der Steuerung beeinflussbar ist, indem das erste und/oder zweite Maß der Steuerung der Antriebe vorgegeben wird. Die Überwachung auf Überschreiten des ersten und/oder zweiten Maßes ist von dem Umrichter selbst oder alternativ auch von der Steuerung ausführbar. Die Überwachung im Umrichter auszuführen, hat den Vorteil, dass eine schnelle und direkte Überwachung ermöglicht ist. Die Ausführung der Überwachung in der Steuerung hat den Vorteil, dass aus den Istgeschwindigkeiten der einzelnen Antriebe unter Berücksichtigung der Kinematik der Maschine die Geschwindigkeit des Objekts bestimmbar ist und entsprechend auch das auf das Objekt wirkende Sollmoment. Somit ist die betragsmäßige Differenz zwischen Sollmoment und Istmoment in einfacher Weise überwachbar und/oder die Differenz zwischen Istgeschwindigkeit und Sollgeschwindigkeit.The advantage here is that the monitoring for collisions can be influenced by the control by specifying the first and / or second measure of the control of the drives. Monitoring for exceeding the first and / or second dimension can be carried out by the converter itself or, alternatively, also by the controller. Carrying out the monitoring in the converter has the advantage that fast and direct monitoring is possible. The implementation of the monitoring in the control has the advantage that the speed of the object can be determined from the actual speeds of the individual drives, taking into account the kinematics of the machine, and accordingly also the setpoint torque acting on the object. The difference in amount between the setpoint torque and the actual torque can thus be monitored and / or in a simple manner the difference between the actual speed and the target speed.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Maschine ein Roboter, insbesondere Knickarmroboter. Von Vorteil ist dabei, dass die Antriebe die einzelnen Glieder des Roboters antreiben und aus den einzelnen Istpositionen und Istgeschwindigkeiten die Istposition und Istgeschwindigkeit des vom Roboter an der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Objekts bestimmbar ist.In an advantageous embodiment, the machine is a robot, in particular an articulated arm robot. The advantage here is that the drives drive the individual links of the robot and the actual position and actual speed of the object picked up by the robot on the pickup unit can be determined from the individual actual positions and actual speeds.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the subclaims. The invention is not restricted to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further sensible possible combinations of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or the figures, in particular from the task and / or the task posed by comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In
der 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Maschine schematisch dargestellt.
- In the
1 a method according to the invention for operating a machine is shown schematically.
Die Maschine weist von jeweiligen Wechselrichtern gespeiste, elektrische Antriebe auf, umfassend Elektromotoren oder von Elektromotoren angetriebene Getriebe.The machine has electric drives fed by respective inverters, including electric motors or gearboxes driven by electric motors.
Vorzugsweise ist die Maschine als Roboter, insbesondere Roboterarm oder Knickarmroboter, ausgeführt oder als serielle und/oder parallele Kinematik.The machine is preferably designed as a robot, in particular a robot arm or articulated arm robot, or as serial and / or parallel kinematics.
Von einer von den elektrischen Antrieben angetriebenen Aufnahmevorrichtung der Maschine ist ein Objekt aufnehmbar und mittels entsprechendem Ansteuern der Antriebe auf einer Bahnkurve bewegbar. Als Objekt ist auch ein Endeffektor verstehbar, der an einem Roboterarm als Aufnahmeeinheit anmontiert ist.An object can be picked up by a pick-up device of the machine driven by the electric drives and can be moved on a trajectory by means of corresponding control of the drives. An end effector that is mounted on a robot arm as a receiving unit can also be understood as an object.
Die Bahnkurve wird vor Ausführung der Bewegung des Objekts als Sollpositionsverlauf in einer mit den Antrieben verbundenen Steuerung bestimmt, wobei dabei auch ein Sollgeschwindigkeitsverlauf vorgegeben ist; denn der Sollpositionsverlauf umfasst die Angabe der zum jeweiligen Zeitpunkt zu erreichenden Position des Objekts. Der Sollpositionsverlauf und somit auch der Sollgeschwindigkeitsverlauf ist vorzugsweise derart bestimmt, dass sie ruckarm ist, insbesondere also der Ruck unter einem Ruck-Schwellwert bleibt. Der Ruck ist insbesondere als dritte Ableitung des Sollpositionsverlaufs nach der Zeit bestimmt.Before the movement of the object is carried out, the trajectory is determined as a target position profile in a controller connected to the drives, with a target speed profile also being specified; because the target position profile includes the specification of the position of the object to be reached at the respective point in time. The setpoint position curve and thus also the setpoint speed curve is preferably determined in such a way that it has little jerk, in particular that the jerk remains below a jerk threshold value. The jerk is determined, in particular, as the third derivative of the desired position curve with respect to time.
Während der danach ausgeführten Bewegung des Objekts entlang der Bahnkurve wird zeitlich wiederkehrend, insbesondere also quasi-kontinuierlich, die Istposition jedes Antriebs erfasst, so dass der jeweilige Antrieb die erfasste Istposition auf die zugehörige Sollposition hinregelt. Ebenso wird aber auch die Istgeschwindigkeit jedes Antriebs, also jeder Maschinenachse, bestimmt, insbesondere aus dem zeitlichen Verlauf der Istpositionen, und mit der zugehörigen Sollgeschwindigkeit verglichen und bei Überschreiten eines zulässigen Maßes an Abweichung eine Warninformation angezeigt oder ein sicherer Zustand angestrebt.During the movement of the object along the trajectory that is then carried out, the actual position of each drive is recorded repeatedly, in particular quasi-continuously, so that the respective drive regulates the recorded actual position to the associated setpoint position. However, the actual speed of each drive, i.e. each machine axis, is also determined, in particular from the temporal course of the actual positions, and compared with the associated setpoint speed and warning information is displayed or a safe state is sought if a permissible degree of deviation is exceeded.
Während der danach ausgeführten Bewegung des Objekts entlang der Bahnkurve werden die Istposition und die Istgeschwindigkeit des Objekts bestimmt, in dem unter Berücksichtigung der Kinematik der Maschine aus den zum jeweiligen Zeitpunkt erfassten Positionen der jeweiligen Antriebe, insbesondere der jeweiligen Antriebsachsen, und dem zeitlichen Verlauf der Positionen die Istposition und die Istgeschwindigkeit des Objekts bestimmt werden.During the movement of the object along the trajectory that is then carried out, the actual position and the actual speed of the object are determined, taking into account the kinematics of the machine from the positions of the respective drives recorded at the respective point in time, in particular the respective drive axes, and the temporal progression of the positions the actual position and the actual speed of the object can be determined.
Wie in
Außerdem wird das von den Antrieben bewirkte jeweilige Istmoment bestimmt. Alternativ oder zusätzlich wird stets, insbesondere also zeitlich wiederkehrend, die Differenz aus Istmoment und Sollmoment bestimmt und bei Überschreiten eines zweiten Maßes an Abweichung zwischen diesem Istmoment und dem Sollmoment ein dem Detektieren einer Kollision entsprechender Zustand eines Ausgangssignals bewirkt.The actual torque produced by the drives is also determined. Alternatively or additionally, the difference between the actual torque and the setpoint torque is always determined, in particular recurring over time, and an output signal corresponding to the detection of a collision is brought about when a second degree of deviation between this actual torque and the setpoint torque is exceeded.
Wie in
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird nur die Geschwindigkeit bezüglich des Überschreitens des ersten Maßes überwacht.In a first exemplary embodiment, only the speed with regard to exceeding the first dimension is monitored.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird nur das Moment bezüglich des Überschreitens des zweiten Maßes überwacht.In a second exemplary embodiment, only the moment is monitored with regard to exceeding the second dimension.
In einem dritten Ausführungsbeispiel werden sowohl die Geschwindigkeit als auch das Moment überwacht, wobei allerdings die beiden Maße jeweils betragsmäßig kleiner als die bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Maße sind. Denn durch die Überwachung zweier Größen ist immer noch eine sichere Kollisionserkennung erreichbar.In a third exemplary embodiment, both the speed and the torque are monitored, although the two dimensions are each smaller in terms of amount than the dimensions used in the first and second exemplary embodiments. Because by monitoring two variables, reliable collision detection can still be achieved.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das erste und/oder zweite Maß nicht konstant, sondern von der Position abhängig. Denn je größer der Krümmungsradius der Bahnkurve im Bereich der Position ist, desto größer ist das erste und/oder zweite Maß. Somit wird bei größerer Auslastung des Reglers des Antriebs der dann im Betrieb, insbesondere bei schnellem Durchfahren der Bahnkurve, größeren Regelabweichung Rechnung getragen. Aber auch beim Starten, also Beschleunigen des zuvor ruhenden Objekts, wird vom Startzeitpunkt aus eine Zeitspanne lang jeweils ein größerer Wert für das erste und/oder zweite Maß vorgegeben als nach Ablauf dieser Zeitspanne. Somit wird auch den bei hohen Beschleunigungswerten anfänglich auftretenden größeren Regelabweichungen Rechnung getragen.In a further exemplary embodiment, the first and / or second dimension is not constant, but rather depends on the position. Because the greater the radius of curvature of the trajectory in the area of the position, the greater the first and / or second dimension. In this way, when the drive controller is used to a greater extent, the greater control deviation is taken into account during operation, in particular when the trajectory is traversed quickly. But even when starting, that is to say accelerating the object that was previously at rest, a larger value is specified for the first and / or second dimension for a period of time from the starting time than after this period of time has elapsed. This also takes into account the larger control deviations that initially occur with high acceleration values.
Abhängig vom Ausgangssignal des Vergleichsmittels
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Mittel zur Bestimmung der GeschwindigkeitMeans for determining the speed
- 22
- Mittel zur Bestimmung der BeschleunigungMeans for determining the acceleration
- 33
- Mittel zur Bestimmung des DrehmomentsMeans for determining the torque
- 44th
- VergleichsmittelComparison means
- 55
- Mittel zur Bestimmung eines positionsabhängigen Moments, insbesondere abhängig von der Kinematik der MaschineMeans for determining a position-dependent moment, in particular as a function of the kinematics of the machine
- 66th
- Mittel zur Bestimmung eines Reibmoments Means for determining a frictional torque
- X_SollX_set
- SollpositionTarget position
- V_SollV_Soll
- SollgeschwindigkeitTarget speed
- a_Solla_Soll
- SollbeschleunigungTarget acceleration
- M_SollM_Soll
- SollmomentTarget torque
- X_IstX_is
- SollpositionTarget position
- V_lstV_lst
- SollgeschwindigkeitTarget speed
- KK
- KollisionssignalCollision signal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2017/097664 A1 [0002]WO 2017/097664 A1 [0002]
- DE 102013016019 B3 [0003]DE 102013016019 B3 [0003]
- EP 1477284 B1 [0004]EP 1477284 B1 [0004]
- DE 102014019187 A1 [0005]DE 102014019187 A1 [0005]
- EP 0188109 B1 [0006]EP 0188109 B1 [0006]
- DE 102008024950 A1 [0007]DE 102008024950 A1 [0007]
- DE 102004026185 A1 [0008]DE 102004026185 A1 [0008]
- DE 60313006 T2 [0009]DE 60313006 T2 [0009]
- DE 69410190 T2 [0010]DE 69410190 T2 [0010]
- DE 68919801 T2 [0011]DE 68919801 T2 [0011]
- GB 2106279 A [0012]GB 2106279 A [0012]
- DE 102008054312 A1 [0013]DE 102008054312 A1 [0013]
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020001356.2 | 2020-03-03 | ||
DE102020001356 | 2020-03-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021000741A1 true DE102021000741A1 (en) | 2021-09-09 |
Family
ID=77388836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021000741.7A Pending DE102021000741A1 (en) | 2020-03-03 | 2021-02-15 | Process for operating a machine and system for carrying out the process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021000741A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114161477A (en) * | 2021-12-03 | 2022-03-11 | 厦门驱动未来科技有限公司 | Industrial robot collision detection method |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2106279A (en) | 1981-09-19 | 1983-04-07 | Prutec Ltd | Automated machine safety |
EP0188109B1 (en) | 1984-12-17 | 1991-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Robot control system |
DE68919801T2 (en) | 1988-03-10 | 1995-05-04 | Fanuc Ltd | METHOD FOR DETERMINING THE COLLISION OF MOVING OBJECTS DRIVEN BY MEANS OF SERVOMOTORS. |
DE69410190T2 (en) | 1993-02-10 | 1998-09-03 | Fanuc Ltd | METHOD FOR DETECTING AND CONTROLLING A LOAD ON A SERVOMOTOR |
DE102004026185A1 (en) | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Kuka Roboter Gmbh | Method and apparatus for operating a machine, such as a multi-axis industrial robot |
DE60313006T2 (en) | 2002-08-06 | 2007-12-13 | Assembléon N.V. | METHOD FOR DETECTING A FUNCTIONAL INTERFERENCE DURING THE MOVEMENT OF A PART BY A DRIVE SYSTEM AND DEVICE FOR CARRYING OUT SUCH A METHOD |
EP1477284B1 (en) | 2002-02-18 | 2008-12-31 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Drive control method and drive controller |
DE102008024950A1 (en) | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for controlling a manipulator |
DE102008054312A1 (en) | 2008-11-03 | 2010-05-06 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for reliable detection of a kinematic variable of a manipulator |
DE102013016019B3 (en) | 2013-09-25 | 2015-03-19 | Festo Ag & Co. Kg | Method for operating a multi-unit manipulator |
DE102014019187A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for controlling a drive arrangement for moving a, in particular robotically guided, tool |
WO2017097664A1 (en) | 2015-12-08 | 2017-06-15 | Kuka Roboter Gmbh | Method for detecting a collision of a robotic arm having an object, and robot having a robotic arm |
-
2021
- 2021-02-15 DE DE102021000741.7A patent/DE102021000741A1/en active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2106279A (en) | 1981-09-19 | 1983-04-07 | Prutec Ltd | Automated machine safety |
EP0188109B1 (en) | 1984-12-17 | 1991-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Robot control system |
DE68919801T2 (en) | 1988-03-10 | 1995-05-04 | Fanuc Ltd | METHOD FOR DETERMINING THE COLLISION OF MOVING OBJECTS DRIVEN BY MEANS OF SERVOMOTORS. |
DE69410190T2 (en) | 1993-02-10 | 1998-09-03 | Fanuc Ltd | METHOD FOR DETECTING AND CONTROLLING A LOAD ON A SERVOMOTOR |
EP1477284B1 (en) | 2002-02-18 | 2008-12-31 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Drive control method and drive controller |
DE60313006T2 (en) | 2002-08-06 | 2007-12-13 | Assembléon N.V. | METHOD FOR DETECTING A FUNCTIONAL INTERFERENCE DURING THE MOVEMENT OF A PART BY A DRIVE SYSTEM AND DEVICE FOR CARRYING OUT SUCH A METHOD |
DE102004026185A1 (en) | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Kuka Roboter Gmbh | Method and apparatus for operating a machine, such as a multi-axis industrial robot |
DE102008024950A1 (en) | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for controlling a manipulator |
DE102008054312A1 (en) | 2008-11-03 | 2010-05-06 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for reliable detection of a kinematic variable of a manipulator |
DE102013016019B3 (en) | 2013-09-25 | 2015-03-19 | Festo Ag & Co. Kg | Method for operating a multi-unit manipulator |
DE102014019187A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for controlling a drive arrangement for moving a, in particular robotically guided, tool |
WO2017097664A1 (en) | 2015-12-08 | 2017-06-15 | Kuka Roboter Gmbh | Method for detecting a collision of a robotic arm having an object, and robot having a robotic arm |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114161477A (en) * | 2021-12-03 | 2022-03-11 | 厦门驱动未来科技有限公司 | Industrial robot collision detection method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005015317B4 (en) | Method and control device for targeted reaction in contact between a machine element of a machine with an object | |
EP2839934B1 (en) | Method for controlling a robot | |
DE102010044644B4 (en) | Method for collision detection for a drive unit | |
EP2347309B1 (en) | Method and device for reliably capturing a kinematic parameter of a manipulator | |
EP1607192B1 (en) | Method and system for estimating the wear of robot arm joints | |
DE102016110370A1 (en) | SERVO MOTOR STOP CONTROL TO CONTROL AND STOP A SERVO MOTOR DURING AN EMERGENCY STOP | |
DE102008021671A1 (en) | Method and device for monitoring a manipulator | |
EP3554772B1 (en) | Collision monitoring of a robot | |
EP3037221A2 (en) | Method and manipulator assembly for conditional stopping of at least one manipulator on a sheet | |
DE102021000741A1 (en) | Process for operating a machine and system for carrying out the process | |
EP2355957B1 (en) | Method and device for controlling a manipulator system | |
EP3037219A2 (en) | Secure robot with path progress variables | |
EP3137948B1 (en) | Device and method for failsafe monitoring of a moving machine part | |
EP2126536B1 (en) | Device and method for a functional test of a brake | |
DE102010051413B4 (en) | Drive system and method for operating a drive system for an axis of a machine or plant | |
EP3272004B1 (en) | Method for collision monitoring | |
DE102014226914B4 (en) | Override based predictive speed capping | |
EP3291028B1 (en) | Storage handling device and method for controlling the storage handling device | |
DE102021002021A1 (en) | Method for operating a lifting device and lifting device for carrying out a method | |
DE102020202837A1 (en) | CONTROL SYSTEM OF INDUSTRIAL ROBOT | |
DE102021003002A1 (en) | Method for operating a system and system, comprising a stack of objects, a robot, a sensor and a receiving means | |
DE10338593A1 (en) | Monitoring or controlling slowing-down path of traveling gear or traversing shaft in robot, press, stamp etc., by taking account of limit curve generated from two or more movement parameters | |
DE102010011788A1 (en) | Method for operating a drive system and drive system | |
EP2549234B1 (en) | Device and method for secure motion detection with tolerance threshold | |
DE102019000422A1 (en) | Method for testing a drive system with a first brake and drive system |