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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Roboterarms gemäß dem geltenden Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie einen beweglichen Roboterarm.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits bewegliche Roboterarme bekannt, welche beispielsweise im Kraftfahrzeugbau am Fließband eingesetzt werden, um Teile des Kraftfahrzeugs zusammenzubauen. Ferner sind auch aus dem Logistikbereich bereits bewegliche Roboter bekannt, welche beispielsweise angelieferte Bauteile aus entsprechenden Kisten entnehmen können und diese in vorgefertigte Ablagen einbringen können. Insbesondere im Logistikbereich ändert sich die Position und Art von angelieferten Bauteilen und Kisten sehr häufig, so dass ein Einlernen des Roboterarms oft zeitaufwändig ist und manuell durchgeführt werden muss.
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Die
EP 2 417 561 B1 beschreibt einen zweidimensionalen Symbolcode zur Darstellung binärer Daten, der aus mehreren nebeneinander angeordneten graphischen Symbolen aufgebaut ist, wobei der Symbolcode aus genau zwei verschiedenen Symbolen gleicher Fläche gebildet ist, die sich in ihrer flächigen Helligkeitsverteilung unterscheiden und jeweils einen Wert eines binären Datenworts kodieren. Die Symbole weisen eine komplementäre Helligkeitsverteilung auf. In einem Verfahren zum Lesen dieses zweidimensionalen Codes wird auf den Symbolcode ein Filter angewendet, welcher mit der Helligkeitsverteilung eines der beiden komplementären Symbole übereinstimmt, wobei im Falle einer Übereinstimmung das eine Symbol und im Falle einer Nichtübereinstimmung das andere Symbol erkannt wird.
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Die
DE 11 2016 002 057 T5 offenbart eine motorisierte mobile Plattform umfassend einen gelenkig angebrachten Roboterarm und einen Triangulationsscanner zur Durchführung von dreidimensionalen Messungen, wobei der Roboterarm und der Triangulationsscanner lösbar mit Verbindungsstücken verkoppelt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie einen beweglichen Roboterarm zu schaffen, mittels welchen komfortabel eine Arbeitsumgebung für den Roboterarm definiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie durch einen beweglichen Roboterarm gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Roboterarms. Es erfolgt das Bereitstellen zumindest eines optischen Symbols in einer Arbeitsumgebung des Roboterarms. Es wird zumindest das eine optische Symbol mittels einer Kamera des Roboterarms erfasst. Es wird das erfasste Symbol mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Roboterarms ausgewertet. In Abhängigkeit von dem ausgewerteten optischen Symbol wird die Arbeitsumgebung für den Roboterarm durch den Roboterarm definiert.
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Insbesondere kann somit in Abhängigkeit von dem zumindest einen optischen Symbol die Arbeitsumgebung definiert werden, wobei der Roboterarm dann hochflexibel die Arbeitsumgebung bestimmen beziehungsweise definieren kann. Beispielsweise kann der Roboterarm das optische Symbol erfassen und in Abhängigkeit davon dann bestimmen, dass es sich hierbei um ein Hindernis oder beispielsweise um einen Aufnahmebereich handelt. Sollte sich nun die Arbeitsumgebung verändern, beispielsweise aufgrund einer Neuaufstellung des Roboterarms und/oder aufgrund von neuen Anlieferungen, so kann durch die Veränderung des optischen Symbols, beispielsweise durch die Positionsveränderung des optischen Symbols, dem beweglichen Roboterarm mitgeteilt werden, dass sich die Arbeitsumgebung verändert hat, wobei dieser wiederum sich selbst die Arbeitsumgebung neu definieren kann.
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Somit kann hochflexibel und automatisiert der Roboterarm selbständig die Arbeitsumgebung definieren, wodurch beispielsweise ein Einlernen des Roboterarms über komplizierte CAD-Programme verhindert ist. Dadurch ist der Roboterarm insbesondere hochflexibel im Bereich Logistik einsetzbar.
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Bei dem zumindest einen optischen Symbol kann es sich beispielsweise um eine Art QR-Code handeln. Insbesondere können dabei beispielsweise sogenannte ArUco Marker, ChiliTec oder dergleichen verwendet werden, um die entsprechende Arbeitsumgebung beziehungsweise den Arbeitsraum zu definieren.
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Insbesondere wird somit die Arbeitsumgebung durch das zumindest eine optische Symbol markiert. Beispielsweise kann jeder Ablage- beziehungsweise Aufnahmebereich durch zumindest ein optisches Symbol markiert werden, wodurch der bewegliche Roboterarm beispielsweise die genaue Größe des Ablagebereichs sowie dessen Verortung erkennen kann. Dadurch können eine einfache Definition und ein Einlernen des Arbeitsraums für den beweglichen Roboterarm realisiert werden. Ferner kann ein menschliche Fehler verhindert werden, und es ist auch keine Vorbildung für beispielsweise fachfremde Personen, welche den Roboterarm bedienen, mehr nötig.
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Gemäß einer vorteilhafte Ausgestaltungsform wird mittels des zumindest einen optischen Symbols ein Hindernis für den Roboterarm in der Arbeitsumgebung beschrieben. Bei einem Hindernis handelt es sich insbesondere um einen Bereich in der Arbeitsumgebung, welcher durch den Roboterarm nicht durchfahren beziehungsweise überfahren werden soll. Beispielsweise kann es sich bei einem Hindernis um eine Säule handeln, welche den Roboterarm bei Berührung beschädigen könnte. Somit kann die Säule beispielsweise mit dem optischen Symbol versehen werden, wobei durch Erfassung der Kamera des optischen Symbols erkannt werden kann, dass es sich um die Säule handelt. Beispielsweise kann das optische Symbol eine entsprechende Information enthalten, dass es sich hierbei um ein Hindernis handelt. Durch Auswerten des optischen Symbols kann dann wiederum erkannt werden, dass es sich um ein Hindernis handelt, welchem der Roboterarm auszuweichen hat. Somit können auf einfache Art und Weise und hochflexibel der Arbeitsraum beziehungsweise die Arbeitsumgebung des Roboterarms definiert werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn mittels des zumindest einen optischen Symbols ein Aufnahmebereich für ein durch den Roboterarm zu bewegendes Bauteil in der Arbeitsumgebung beschrieben wird. Beispielsweise kann der Aufnahmebereich ein Bereich der Anlieferung von Kisten sein. In diesen Kisten können beispielsweise wiederum Bauteile sein, welche vom Roboterarm zu bewegen sind. Beispielsweise kann dann der entsprechende Aufnahmebereich, an welchen diese Kisten angeliefert werden, entsprechend über das zumindest eine optische Symbol markiert werden. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Art Europalette mit dem entsprechenden optischen Symbol versehen sein, so dass der Roboterarm weiß, dass es sich dabei um eine angelieferte Kiste handelt, welche nun der Roboterarm zu bearbeiten hat. Somit kann hochflexibel die Arbeitsumgebung des Roboterarms definiert werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn mittels des zumindest einen optischen Symbols ein Ablagebereich für ein durch den Roboterarm zu bewegendes Bauteil in der Arbeitsumgebung beschrieben wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Ablagebereich um einen Bereich handeln, in welchem das zu bewegende Bauteil für die weitere Logistikkette beziehungsweise für den weiteren Logistikprozess abgelegt werden muss. Hierbei können sowohl der Ablageort, aber auch beispielsweise Kisten, in welche das Bauteil abzulegen ist, entsprechend mit dem QR-Code versehen sein, so dass die Arbeitsumgebung zuverlässig definiert werden kann. Alternativ oder ergänzend kann auch ein nochmals weiterer Ablagebereich definiert werden, so dass der Roboterarm in Abhängigkeit des aufgenommenen Bauteils entscheiden kann, an welchen Ablagebereich das entsprechende Bauteil abzulegen ist. Somit kann hochflexibel die Arbeitsumgebung definiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das zumindest eine optische Symbol mit einem optisch lesbaren Code bereitgestellt und durch Auswerten des optisch lesbaren Codes zumindest eine Information der Arbeitsumgebung für den Roboterarm ausgewertet. Beispielsweise kann es sich um einen QR-Code beziehungsweise Strichcode handeln, welcher durch Auslesen der entsprechenden Information dazu genutzt werden kann, um beispielsweise definieren zu können, ob es sich um einen Aufnahmebereich, ein Hindernis oder um den Ablagebereich handelt. Somit kann dem Roboterarm bereits durch die gelieferte Information ein Hinweis darauf gegeben werden, um welchen Bereich es sich innerhalb der Logistikkette handelt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform werden mittels der Information ein Hindernis und/oder ein Aufnahmebereich und/oder ein Ablagebereich und/oder eine Höhe und/oder eine Tiefe und/oder eine Breite und/oder ein Inhalt beschrieben. Insbesondere kann somit die Information ferner dazu genutzt werden, um auch entsprechende Informationen zur dreidimensionalen Ausdehnung des Bauteils oder einer angelieferten Palette zu liefern. Ferner kann auch innerhalb der Information diese beschreiben, um welchen Inhalt, also beispielsweise um welches Bauteil, es sich handelt. Somit ist es lediglich über das optische Symbol und über die Erfassungseinrichtung, insbesondere die Kamera, bereits ermöglicht, dass der Roboterarm sehr viele Informationen über das aufzunehmende Bauteil erhält und gleichzeitig zuverlässig den Arbeitsbereich beziehungsweise die Arbeitsumgebung definieren kann.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Hindernis und/oder ein Aufnahmebereich und/oder ein Ablagebereich in der Arbeitsumgebung durch zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, optische Symbole beschrieben wird. Bei den optischen Symbolen kann es sich insbesondere auch um sogenannte Marker handeln. Insbesondere kann dann beispielsweise ein jeweiliger Bereich, beispielsweise Aufnahmebereich, durch mehrere Marker markiert werden. Jeder Ablagebereich beziehungsweise Aufnahmebereich kann dann wiederum über drei Marker markiert werden, wodurch der Roboterarm dabei die genaue Größe des Ablagebereichs erkennen kann. Dies kann dann auch noch vertikal durchgeführt werden, um insbesondere auch einen dreidimensionalen Raum zu erzeugen.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn durch die zumindest drei optischen Symbole das Hindernis und/oder der Aufnahmebereich und/oder der Ablagebereich dreidimensional beschrieben wird. Insbesondere kann somit eine einfache dreidimensionale Beschreibung des Hindernisses und/oder des Aufnahmebereichs und/oder des Ablagebereichs realisiert werden, wodurch auf einfache Art und Weise automatisiert die Arbeitsumgebung dreidimensional beschrieben werden kann.
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Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher auch ein computerlesbares Speichermedium mit dem Computerprogrammprodukt.
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Ferner betrifft die Erfindung auch einen beweglichen Roboterarm, mit zumindest einer Kamera und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei der Roboterarm zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Roboterarms durchgeführt.
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Die elektronische Recheneinrichtung weist beispielsweise gegenständliche Merkmale auf, wie beispielsweise Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise oder weitere Bauelemente, welche zum Durchführen des Verfahrens notwendig sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Computerprogrammprodukts sowie des beweglichen Roboterarms anzusehen. Der bewegliche Roboterarm weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche zur Durchführung des Verfahrens notwendig sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt dabei die einzige 1 eine schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform eines beweglichen Roboterarms.
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In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines beweglichen Roboterarms 10. Der bewegliche Roboterarm 10 ist beispielsweise im Logistikprozess eingesetzt. Der Roboterarm 10 ist beispielsweise zum Bewegen eines angelieferten Bauteils, welches vorliegend auf einer Kiste 12 angeliefert wird, in einen Ablagebereich 14 ausgebildet. Vorliegend ist insbesondere die Kiste 12 somit ein Aufnahmebereich 16 für den Roboterarm 10, und der Ablagebereich 14 ist zum Ablegen des aufgenommenen Bauteils aus dem Aufnahmebereich 16 ausgebildet. Der bewegliche Roboterarm 10 weist insbesondere eine Kamera 18, welche vorliegend an einem Roboterkopf ausgebildet ist, sowie eine elektronische Recheneinrichtung 20 auf. Beim Verfahren zum Betreiben des beweglichen Roboterarms 10 erfolgt das Bereitstellen zumindest eines optischen Symbols 22, welches vorliegend insbesondere als QR-Code dargestellt ist, in einer Arbeitsumgebung 24 des Roboterarms 10. Die Kamera 18 erfasst dabei das zumindest eine optische Symbol 22, und das erfasste optische Symbol 22 wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 ausgewertet. Es erfolgt dann das Definieren der Arbeitsumgebung 24 für den Roboterarm 10 durch den Roboterarm 10 in Abhängigkeit von dem ausgewerteten optischen Symbol 22.
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Wie bereits erwähnt, kann mittels des einen optischen Symbols 22 der Aufnahmebereich 16 für ein durch den Roboterarm 10 zu bewegendes Bauteil in der Arbeitsumgebung 24 beschrieben werden. Ferner kann alternativ oder ergänzend mittels des zumindest einen optischen Symbols 22 der Ablagebereich 14 für das durch den Roboterarm 10 zu bewegende Bauteil in der Arbeitsumgebung 24 beschrieben werden. Nochmals alternativ oder ergänzend kann beispielsweise auch mittels des zumindest einen optischen Symbols 22 ein Hindernis 26, beispielsweise eine Säule, in der Arbeitsumgebung 24 beschrieben werden.
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Wie in der 1 dargestellt, wird das zumindest eine optische Symbol 22 mit einem optisch lesbaren Code bereitgestellt, und durch Auswerten des optisch lesbaren Codes kann zumindest eine Information der Arbeitsumgebung 24 für den Roboterarm 10 ausgewertet werden. Insbesondere kann mittels der Information das Hindernis 24 und/oder der Aufnahmebereich 16 und/oder der Ablagebereich 14 und/oder eine Höhe und/oder eine Tiefe und/oder eine Breite und/oder ein Inhalt beschrieben werden. Beispielsweise kann eine Höhe und/oder eine Tiefe und/oder eine Breite des Ablagebereichs 14 oder des Aufnahmebereichs 16 oder des Hindernisses 26 beschrieben werden. Ferner kann auch der Inhalt, beispielsweise welches Bauteil innerhalb der Kiste 12 angeordnet ist, mit dem optischen Symbol 22 beschrieben werden.
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Ferner ist insbesondere gezeigt, dass das Hindernis 26 und/oder der Aufnahmebereich 16 und/oder der Ablagebereich 14 in der Arbeitsumgebung 24 durch zumindest zwei, insbesondere durch zumindest drei, insbesondere durch zumindest vier optische Symbole 22 beschrieben werden kann. Insbesondere kann der dreidimensionale Raum durch die mehreren optischen Symbole 22, welche auch als Marker bezeichnet werden, beschrieben werden. Jeder Ablagebereich 14 sowie Aufnahmebereich 16 kann durch drei Marker markiert werden, wodurch der Roboterarm 10 die genaue Größe des Ablagebereichs 14 und/oder des Aufnahmebereichs 16 erkennen kann. Dies kann auch noch vertikal durchgeführt werden, um dann wiederum den dreidimensionalen Raum zu erzeugen. Insbesondere können somit durch die zumindest vier optischen Symbole 22 das Hindernis 26 und/oder der Aufnahmebereich 16 und/oder der Ablagebereich 14 dreidimensional beschrieben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Roboterarm
- 12
- Kiste
- 14
- Ablagebereich
- 16
- Aufnahmebereich
- 18
- Kamera
- 20
- elektronische Recheneinrichtung
- 22
- optisches Symbol
- 24
- Arbeitsumgebung
- 26
- Hindernis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2417561 B1 [0003]
- DE 112016002057 T5 [0004]
