DE102022110140A1

DE102022110140A1 - Konforme präsentation der nutzlast durch ein robotersystem mit koordinierten seriellen und parallelen robotern

Info

Publication number: DE102022110140A1
Application number: DE102022110140.1A
Authority: DE
Inventors: Muhammad E. Abdallah; Miguel Arturo Saez; James W. Wells
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2042-04-28
Also published as: DE102022110140B4; US11638995B2; CN115582832A; US20230012386A1

Abstract

Ein Robotersystem zur Präsentation einer Nutzlast in einem Arbeitsraum umfasst ein Paar serieller Roboter, die so konfiguriert sind, dass sie mit der Nutzlast verbunden werden können, einen parallelen Roboter, der mit einem distalen Ende eines der seriellen Roboter gekoppelt ist, so dass der parallele Roboter zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast angeordnet ist, einen Sensor, der sich in einer kinematischen Kette befindet, die sich zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast erstreckt, und ein Robotersteuerungssystem, RCS. Der Sensor gibt ein Sensorsignal aus, das auf eine gemessene Eigenschaft der Nutzlast hinweist. Das RCS umfasst eine koordinierte Bewegungssteuerung, die zur Steuerung der seriellen Roboter konfiguriert ist, und eine korrigierende Bewegungssteuerung, die zur Steuerung des parallelen Roboters konfiguriert ist. Die Steuerung des Parallelroboters erfolgt als Reaktion auf das Sensorsignal gleichzeitig mit der Steuerung der Serienroboter, um so die Eigenschaft der Nutzlast in Echtzeit zu verändern.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf Robotersysteme und zugehörige Steuerungsarchitekturen und -methoden für die konforme Präsentation einer relativ starren/nicht konformen Nutzlast innerhalb eines bestimmten Arbeitsbereichs.
Mehrarmige Robotersysteme werden bei der Fertigung und Montage in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, um schwere oder anderweitig sperrige Nutzlasten zu handhaben. Wenn zwei oder mehr Roboter bei der Präsentation der Nutzlast gleichzeitig arbeiten, z. B. durch sicheres Greifen, Anheben, Absenken und Ausrichten der Nutzlast im Arbeitsbereich, werden die Roboter bei der Ausführung der Arbeitsaufgabe als kollaborierend oder kooperierend betrachtet. Die zugehörige Steuerstrategie, die zur Steuerung des Betriebs der Roboter in einer solchen Arbeitsumgebung verwendet wird, wird daher im Fachjargon als kooperative Nutzlaststeuerung bezeichnet.
BESCHREIBUNG
Beschrieben werden hier Robotersysteme und zugehörige kooperative Steuerungsverfahren zur Präsentation einer Nutzlast in einem dreidimensionalen Arbeitsraum unter Verwendung mehrerer Robotertypen, einschließlich mindestens zweier serieller Roboter und mindestens eines parallelen Roboters. Die hier betrachtete Nutzlast kann ein relativ großes, starres und schwerfälliges Objekt sein, z. B. ein teilweise oder vollständig montiertes Fahrzeugchassis. Im Vergleich zu elastischen oder nachgiebigen Nutzlasten, deren Struktur sich verbiegen, biegen oder anderweitig Kräfte absorbieren kann, die bei der robotergestützten Präsentation der Nutzlast auftreten, ist eine starre Nutzlast des hier betrachteten Typs anfälliger für dehnungsbedingte Schäden. Durch leichte oder grobe Positionsfehler während der Positionierungs-/Präsentationssteuerungsmanöver sowie während der anschließenden Ausführung von Arbeitsaufgaben an der präsentierten Nutzlast kann es zu einer unangemessenen Belastung kommen.
Serienroboter, wie z. B. Industrieroboter mit sechs Freiheitsgraden („6-DoF“), verwenden eine offene kinematische Kette, bei der sechs einzelne Gelenke und die verschiedenen Armsegmente oder Glieder des Roboters in Reihe miteinander verbunden sind. Der Begriff „offene Kette“ wird daher üblicherweise verwendet, um sich auf die besondere kinematische Kette zu beziehen, bei der ein distales Endglied mit einem einzigen Drehgelenk verbunden ist. Im Gegensatz dazu verwenden Parallelroboter in der Regel eine kinematische Konfiguration mit geschlossener Kette, bei der die einzelnen Gelenke und Glieder des Parallelroboters parallel geschaltet sind. So kann ein distales Ende eines bestimmten Glieds eines Parallelroboters mit mehreren Drehgelenken verbunden sein. Obwohl Parallelroboter in der Regel kleiner und reaktionsschneller sind als Serienroboter, führt die geschlossene Kinematik des Parallelroboters im Allgemeinen zu einem geringeren Bewegungsumfang und einer höheren Betriebssteifigkeit im Vergleich zu einer offenen kinematischen Kette.
Die hier beschriebenen Lösungen sollen es also ermöglichen, eine starre Nutzlast sanft zu bewegen und genau im Arbeitsraum zu positionieren, d. h. in einer optimal nachgiebigen Weise zum Schutz der Nutzlast. Die gewünschte Bewegung wird durch eine skalierbare Steuerungsarchitektur erreicht, bei der die kollektive Bewegung von drei oder mehr Robotern, d. h. den mindestens zwei seriellen Robotern und dem mindestens einen parallelen Roboter, wie oben erwähnt, durch den Betrieb eines verteilten Steuerungssystems gesteuert wird. Im Rahmen dieser Strategie werden roboterspezifische Bewegungen und Krafteinwirkungen von einer zugehörigen Steuereinheit („Controller“) genau überwacht und in Echtzeit geregelt, um der Nutzlast innerhalb des definierten Arbeitsraums eine sanfte Bewegung zu verleihen.
Was das Steuerungssystem betrifft, so koordiniert eine erste elektronische Steuereinheit, die im Folgenden der Klarheit halber als „koordinierte Bewegungssteuerung“ innerhalb der Architektur eines Robotersteuerungssystems (RCS) bezeichnet wird, die Grob- und Feinbewegungen der einzelnen Gelenke der Serienroboter. Die Serienroboter sind relativ große und schwere Geräte und haben daher eine größere Trägheit und entsprechend langsamere Reaktionszeiten als die hier verwendeten Parallelroboter. Das RCS umfasst auch eine zweite elektronische Steuereinheit, d. h. die „korrigierende Bewegungssteuerung“ des RCS-Rahmens, wobei diese zusätzliche Steuerung auf die Gelenke des kleineren/weniger trägen Parallelroboters gleichzeitig mit der laufenden Steuerung der Serienroboter durch die koordinierte Bewegungssteuerung wirkt. Zusammen gewährleisten die roboterspezifischen Steuerungen eine konforme koordinierte Steuerung der verschiedenen Roboter in Echtzeit und schützen gleichzeitig die strukturelle Integrität der Nutzlast vor unangemessenen Belastungen durch vorübergehende oder anhaltende Positionsfehler.
In einer nicht einschränkenden beispielhaften Konfiguration umfasst das Robotersystem ein Paar serieller Roboter, einen Parallelroboter, einen Kraftsensor und das RCS, wobei letzteres über koordinierte und korrigierende Bewegungssteuerungen verfügt. Die Serienroboter sind so konfiguriert, dass sie mit der Nutzlast zusammenarbeiten und diese im Arbeitsraum präsentieren. Der Parallelroboter ist mit einem distalen Ende eines der Serienroboter verbunden, z. B. über einen Greifer oder einen anderen geeigneten Endeffektor, so dass der Parallelroboter zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast angeordnet ist. Der Kraftsensor, der sich innerhalb einer kinematischen Kette befindet, die sich zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast erstreckt, ist so konfiguriert, dass er ein Kraftsignal ausgibt, das eine Belastung der Nutzlast anzeigt.
Die koordinierte Bewegungssteuerung ist in dieser Ausführungsform so konfiguriert, dass sie die mehrachsige Bewegung der Serienroboter innerhalb des Arbeitsraums steuert. Dies geschieht über einen ersten Satz von Steuersignalen für die Aktoren. Der korrigierende Bewegungsregler ist so konfiguriert, dass er die mehrachsige Bewegung des parallelen Roboters über einen zweiten Satz von Aktuatorsteuersignalen als Reaktion auf ein Kraftsignal des Kraftsensors und gleichzeitig mit der Steuerung der mehrachsigen Bewegung des Paars serieller Roboter steuert, um dadurch die Belastung der Nutzlast in Echtzeit zu verringern.
Der Parallelroboter kann optional als Stewart-Plattform in einer nicht einschränkenden Beispielkonfiguration ausgeführt werden. In anderen Ausführungsformen können Deltaroboter oder andere geeignete Parallelrobotermechanismen verwendet werden.
Im Rahmen der Offenbarung kann ein zusätzlicher Serienroboter mit den Serienrobotern und dem Parallelroboter in Verbindung stehen, wobei der zusätzliche Serienroboter einen Arbeitsvorgang an der Nutzlast innerhalb des Arbeitsraums durchführt. Handelt es sich bei der Nutzlast beispielsweise um ein Fahrzeugchassis, so kann der zusätzliche Serienroboter optional als Schweißroboter ausgebildet sein, der einen Schweißvorgang an dem Fahrzeugchassis durchführen kann.
In einem anderen Aspekt der Offenlegung kann das RCS so konfiguriert sein, dass es das Gewicht der Nutzlast auf der Grundlage der tatsächlichen Position der seriellen Roboter und des parallelen Roboters bestimmt und anschließend das abgeleitete Gewicht in einem Impedanzsteuermodell oder - rahmen verwendet, um den zweiten Satz von Stellgliedsteuersignalen zu bestimmen. Auf diese Weise kann die Höhe der Nutzlast über dem Boden angemessen kompensiert werden.
Der Parallelroboter kann optional zwei oder mehr Parallelroboter umfassen, von denen jeder mit einem entsprechenden distalen Ende eines entsprechenden Roboters des Paares von Serienrobotern verbunden ist.
Hierin werden Ausführungsformen offenbart, bei denen die Korrekturbewegungssteuerung so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf ein Notstoppsignal („Notstopp“) von einer Notstoppvorrichtung die mehrachsige Bewegung des Parallelroboters in eine Standardstoppposition steuert, die die Nutzlast schützt.
Als Reaktion auf ein Steuermodus-Übergangssignal kann die korrigierende Bewegungssteuerung optional so konfiguriert werden, dass sie zwischen einem Positionssteuerungsmodus, in dem der Parallelroboter eine befohlene Position relativ zur Nutzlast einnimmt, und einem Kraftsteuerungsmodus, in dem der Parallelroboter eine befohlene Kraft auf die Nutzlast ausübt, umschaltet.
Hier wird auch ein Robotersteuerungssystem zur Verwendung mit einem Robotersystem mit zwei seriellen Robotern und einem parallelen Roboter beschrieben, wenn eine Nutzlast in einem Arbeitsraum präsentiert wird. Der Parallelroboter ist in diesem Steuerungskontext zwischen der Nutzlast und einem distalen Ende eines der Serienroboter angeordnet. Das System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die koordinierte Bewegungssteuerung und die korrigierende Bewegungssteuerung. Die koordinierte Bewegungssteuerung ist so konfiguriert, dass sie einen ersten Satz von Aktuator-Steuersignalen erzeugt, um die mehrachsige Bewegung der seriellen Roboter zu steuern, wenn die Nutzlast im Arbeitsraum präsentiert wird. Im Gegensatz dazu steht die Korrekturbewegungssteuerung mit der koordinierten Bewegungssteuerung in Verbindung und ist so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf ein Kraftsignal, das eine Belastung der Nutzlast anzeigt, einen zweiten Satz von Aktuatorsteuersignalen ausgibt, die so konfiguriert sind, dass sie die mehrachsige Bewegung eines parallelen Roboters gleichzeitig mit der mehrachsigen Bewegung der seriellen Roboter steuern.
Außerdem wird hier ein entsprechendes Verfahren zur Präsentation der Nutzlast innerhalb des Arbeitsraums offengelegt. Eine repräsentative Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verbinden eines parallelen Roboters mit einem distalen Ende eines ersten seriellen Roboters und das Verbinden des parallelen Roboters mit der Nutzlast, so dass der parallele Roboter zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast angeordnet ist.
Das Verfahren umfasst auch das Verbinden eines zweiten seriellen Roboters mit der Nutzlast. Sobald die Roboter auf diese Weise verbunden sind, umfasst das Verfahren die kooperative Steuerung der Bewegung des ersten seriellen Roboters, des zweiten seriellen Roboters und des Parallelroboters über ein Robotersteuerungssystem. Dies beinhaltet die Ausgabe eines Kraftsignals über einen Kraftsensor, der sich innerhalb einer kinematischen Kette befindet, die sich zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast erstreckt, das eine tatsächliche Belastung der Nutzlast anzeigt.
Danach umfasst das Verfahren die Steuerung der mehrachsigen Bewegung des ersten seriellen Roboters und des zweiten seriellen Roboters über einen ersten Satz von Aktuatorsteuersignalen unter Verwendung einer koordinierten Bewegungssteuerung des Robotersteuerungssystems. Ebenso umfasst das Verfahren die Steuerung der mehrachsigen Bewegung des Parallelroboters über einen zweiten Satz von Aktuatorsteuersignalen in Reaktion auf das Kraftsignal gleichzeitig mit der Steuerung der mehrachsigen Bewegung des ersten seriellen Roboters und des zweiten seriellen Roboters, um dadurch die Belastung der Nutzlast in Echtzeit zu verringern.
Die oben beschriebenen Merkmale und Vorteile und andere mögliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Modi zur Durchführung der Offenbarung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet werden.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung eines Robotersystems und eines zugehörigen Steuersystems, das so konfiguriert ist, dass es eine konforme, koordinierte Steuerung einer starren Nutzlast unter Verwendung von seriellen und parallelen Robotern in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ermöglicht.
2 ist ein schematisches Steuerdiagramm, das die koordinierte Steuerung der einzelnen koordinierten Bewegungs- und Korrekturbewegungssteuerungen des in 1 dargestellten Robotersteuerungssystems beschreibt.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung des in 1 dargestellten Robotersystems beschreibt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die dargestellten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Abbildungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Einige Merkmale können übertrieben dargestellt oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin dargelegt sind, nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einem Fachmann zu zeigen, wie er die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise anwenden kann.
Bestimmte Begriffe werden in der folgenden Beschreibung nur zu Referenzzwecken verwendet und sind daher nicht als einschränkend zu betrachten. Zum Beispiel beziehen sich Begriffe wie „oben“ und „unten“ auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „nach vorne“, „nach hinten“, „links“, „rechts“, und „Seite“ beschreiben die Ausrichtung und/oder Lage von Teilen der Bauteile oder Elemente innerhalb eines einheitlichen, aber willkürlichen Bezugsrahmens, der durch Bezugnahme auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen, in denen die besprochenen Bauteile oder Elemente beschrieben werden, deutlich gemacht wird. Darüber hinaus können Begriffe wie „erster“, „zweiter“, „dritter“ usw. zur Beschreibung einzelner Komponenten verwendet werden. Diese Terminologie kann die oben erwähnten Begriffe, ihre Ableitungen und Begriffe mit ähnlicher Bedeutung umfassen.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Robotersystem 10 so konfiguriert, dass es mit Hilfe eines Robotersteuerungssystems (RCS) 50 eine Nutzlast 12 in einem Arbeitsraum 13 präsentiert. In der repräsentativen Ausführungsform von 1 ist die Nutzlast 12 ein Fahrzeugchassis 120 mit Längsschienen 11, die seitlich von Querträgern 16 getragen werden, wobei die Schienen 11 und Querträger 16 aus Aluminium, Stahl oder einem anderen starren/nicht nachgiebigen Material bestehen. Die Räder 14 können je nach Fertigungsstufe am Fahrzeugchassis 120 befestigt werden. Das Fahrzeugchassis 120 ist zwar repräsentativ für die Art der hier in Betracht gezogenen starren/nicht nachgiebigen Nutzlaststruktur, doch können in anderen Anwendungen der vorliegenden Lehre auch andere Nutzlasten 12 dargestellt werden, weshalb das Fahrzeugchassis 120 lediglich beispielhaft und nicht einschränkend ist.
Das Robotersystem 10 umfasst ein Paar serieller Roboter 20A und 20B, der Übersichtlichkeit halber auch als R1 und R2 bezeichnet, die ihrerseits so konfiguriert sind, dass sie entweder direkt oder indirekt mit der Nutzlast 12 verbunden sind. Wie in der Technik üblich, kann eine solche Verbindung über einen Greifer 15, z. B. eine mehrfingrige Klaue, Klemme oder einen anderen geeigneten Endeffektor, hergestellt werden. Zusätzlich wird ein Parallelroboter 30 (R3) mit einem distalen Ende eines der Serienroboter 20A oder 20B verbunden, in diesem Fall mit einem distalen Ende E1 des Serienroboters 20A, unter Verwendung eines ähnlichen Greifers 15 oder eines anderen geeigneten Endeffektors. Andere Ausführungsformen können implementiert werden, bei denen der Parallelroboter 30 mit einem distalen Ende E2 des Serienroboters 20B gekoppelt ist, sowie Ausführungsformen, bei denen beide Serienroboter 20A und 20B mit einem jeweiligen Parallelroboter 30 verbunden sind, wobei eine solche Option in 1 als Serienroboter 300 dargestellt ist. Wenn der Parallelroboter 30 auf diese Weise mit dem distalen Ende E1 verbunden ist, wird der Parallelroboter 30 wie gezeigt zwischen dem distalen Ende E1 und der Nutzlast 12 angeordnet.
Das Robotersystem 10 von 1 umfasst auch einen Kraftsensor 21, wie z. B. einen Druckwandler oder einen piezoelektrischen Sensor, der sich innerhalb einer kinematischen Kette befindet, die sich zwischen dem distalen Ende E1 und der Nutzlast 12 erstreckt, z. B. an einem Gestänge des Parallelroboters 30 befestigt oder damit integriert ist. Der Kraftsensor 21 ist so konfiguriert, dass er ein Kraftsignal (Pfeil F) ausgibt, das eine gemessene Belastung der Nutzlast 12 angibt. Das Kraftsignal (Pfeil F) wird schließlich über geeignete Übertragungsleitungen (nicht dargestellt), drahtlos oder beides an das RCS 50 übermittelt.
Wie in der Abbildung dargestellt, umfasst das RCS 50 eine koordinierte Bewegungssteuerung (C1) 50-1 und eine korrigierende Bewegungssteuerung (C2) 50-2. Die koordinierte Bewegungssteuerung 50-1, die mit den beiden seriellen Robotern 20A und 20B kommuniziert, steuert deren mehrachsige Bewegung innerhalb des Arbeitsraums 13 über einen ersten Satz von Aktuator-Steuersignalen (Pfeil CC_20A). Im Gegensatz dazu steht die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 mit dem Parallelroboter 30 und dem Kraftsensor 21 in Verbindung und ist so konfiguriert, dass sie die mehrachsige Bewegung des Parallelroboters 30 über einen zweiten Satz von Aktorsteuersignalen (Pfeil CC_20B) steuert. Diese Aktion, die als Reaktion auf das Kraftsignal (Pfeil F) gleichzeitig mit der Steuerung der mehrachsigen Bewegung der Serienroboter 20A und 20B erfolgt, hat den Effekt, dass eine übermäßige Belastung der Nutzlast 12 in Echtzeit reduziert wird.
Das RCS 50 von 1 kann als ein oder mehrere digitale Computer mit jeweils einem Prozessor (P) und einem Speicher (M) ausgeführt sein. Der Speicher (M) umfasst ausreichende Mengen an greifbarem, nicht-übertragbarem Speicher, z. B. Festwertspeicher, Flash-Speicher, optischer und/oder magnetischer Speicher, elektrisch programmierbarer Festwertspeicher und dergleichen, d. h. computerlesbare Medien. Der Speicher (M) umfasst auch einen ausreichenden Kurzzeitspeicher, z. B. einen Direktzugriffsspeicher oder einen elektronischen Puffer. Die Hardware des Robotersteuerungssystems 50 kann einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog-Digital- und Digital-Analog-Schaltungen, Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -vorrichtungen sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen umfassen.
Der Speicher (M) kann mit computerlesbaren Befehlen programmiert werden, die ein Verfahren 100 verkörpern, wobei die Ausführung der Befehle das RCS 50 schließlich in die Lage versetzt, die verschiedenen Gelenke, Bremsen und Verriegelungsmechanismen des Robotersystems 10 nach Bedarf zu steuern, um die verfügbaren Steuerungsmodi auszuführen und/oder zwischen ihnen zu wechseln. Dies kann als Reaktion auf ein gemessenes oder abgeleitetes Gewicht (Pfeil W) der Nutzlast 12 geschehen, wie unten erläutert, z. B. von einem Gewichtsbeobachter (w-OBS) 49, und als Reaktion auf ein mögliches Steuermodus-Übergangssignal (Pfeil CM). Zu den Steuerungsmodi kann ein Positionssteuerungsmodus gehören, in dem der Parallelroboter 30 eine befohlene Position relativ zur Nutzlast 12 einnimmt, und ein Kraftsteuerungsmodus, in dem der Parallelroboter 30 eine befohlene Kraft auf die Nutzlast 12 ausübt. Zu diesem Zweck kann eine Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung 55, z. B. ein Touchscreen oder eine geeignete Schnittstelle, die in der Logik des RCS 50 ausgeführt wird, verwendet werden, um die Bestimmung der Steuerungsmodi zu erleichtern. Beispielsweise kann ein Bediener in einigen Ansätzen manuell einen der Steuerungsmodi auswählen, oder das RCS 50 kann autonom den optimalen Steuerungsmodus in Echtzeit bestimmen und auswählen.
Ein übergeordnetes Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, die Nutzlast 12 innerhalb des Arbeitsraums 13 sanft zu bewegen und genau zu positionieren (siehe 1). Dies wird durch den kooperativen Betrieb der Serienroboter 20A und 20B erreicht, von denen jeder wiederum optional als 6-Achsen-Industrieroboter ausgeführt werden kann, die eine Translation in drei Achsen, z. B. in einem kartesischen xyz-Koordinatensystem, sowie eine Rotation, eine Neigung und ein Gieren zur Lageregelung ermöglichen, was insgesamt sechs Freiheitsgrade („6-DoF“) ergibt. Somit können die Serienroboter 20A und 20B als 6-DoF-Roboter im Sinne des Standes der Technik implementiert werden.
In der vereinfachten Darstellung von 1 können die Serienroboter 20A und 20B beispielsweise jeweils eine Basis 22 und mehrere in Reihe geschaltete Armsegmente 24 sowie eine an den distalen Enden E1 und E2 angeordnete dreiachsige Handgelenkbaugruppe 25 umfassen. Die Basis 22 und die Armsegmente 24 sind über Drehgelenke 28 einschließlich motorisierter Gelenkaktuatoren miteinander verbunden, deren entsprechende Winkelpositionen einzeln von Gelenkpositionssensoren 40 gemessen und als entsprechende roboterspezifische Gelenkpositionen (θ_R1, θ_R2, θ_R3) an das RCS 50 als Teil des Steuerverfahrens 100 gemeldet werden.
Während der Bewegungssteuerung der Serienroboter 20A und 20B werden selbst kleinste Positionsfehler und mechanische Fehlausrichtungen zu einer Belastung der Nutzlast 12 führen. Die Auswirkungen einer solchen Belastung auf die Nutzlast 12 hängen weitgehend von der Konstruktion der Nutzlast 12 ab, wie Fachleute wissen. Es ist jedoch wünschenswert, das Ausmaß der Belastung während der Präsentation der Nutzlast 12 zu minimieren, um die Nutzlast 12 vor Schäden zu schützen, unabhängig davon, ob solche Schäden aus der Bewegung der Nutzlast 12 während ihrer Präsentation oder bei der Durchführung einer Operation an der präsentierten Nutzlast 12 resultieren.
In einer nicht einschränkenden illustrativen Ausführungsform kann beispielsweise ein zusätzlicher Serienroboter 20C (R4) so konfiguriert sein, dass er einen Arbeitsvorgang an der Nutzlast 12 durchführt, z. B. einen Schweißvorgang an der Nutzlast 12, wenn der zusätzliche Serienroboter 20C wie gezeigt als Schweißroboter konfiguriert ist. Auf die Nutzlast 12 können Kräfte aufgrund anderer Ereignisse ausgeübt werden, z. B. ein Notstoppereignis, bei dem die Bewegung der Serienroboter 20A und 20B durch Betätigung einer Notstoppvorrichtung 52 plötzlich angehalten wird, von denen in 1 zwei dargestellt sind, um mehrere mögliche Stellen im Arbeitsraum 13 zu zeigen. Entsprechende Not-Aus-Signale (Pfeile 152) können von den Not-Aus-Vorrichtungen 52 an das RCS 50 als Teil des vorliegenden Verfahrens 100 übermittelt werden.
Ebenso könnte bei einem der Serienroboter 20A oder 20B aufgrund eines internen Fehlers jederzeit ein automatisch erzeugter Notstopp ausgelöst werden. Daher ist das RCS 50 so konfiguriert, dass es einen kontrollierten Stopp ausführt, bei dem die Serienroboter 20A und 20B und der Parallelroboter 30 angewiesen werden, während der Fahrt mit einer kalibrierten höchstzulässigen Abbremsung anzuhalten, z. B. einer maximalen Abbremsung, die die strukturelle Integrität der Roboter 20A, 20B und 30 sowie der Nutzlast 12 schützt. Obwohl diese Bewegung gesteuert wird, könnte ein solcher fehlerbedingter automatischer Nothalt jederzeit während der Ausführung einer bestimmten Bewegungssequenz erfolgen. Daher kann die Kompensation transienter Fehler durch den Parallelroboter 30 zur Unterstützung bei der Lösung transienter Kräfte während des beispielhaften Kontrollstoppszenarios verwendet werden.
Ebenfalls im Rahmen des vorliegenden Verfahrens 100 kann das RCS 50 Kraftsignale (Pfeil F) vom Kraftsensor 21 verarbeiten, um die Belastung der Nutzlast 12 zu erfassen oder abzuschätzen. Im Vergleich zu den seriellen Robotern 20A und 20B ist der Parallelroboter 30 in der Lage, mit einer viel höheren Bandbreite zu reagieren, um die Belastung zu verringern. Das heißt, dass der kleinere und trägheitsärmere Parallelroboter 30 tendenziell eine höhere dynamische Leistung und einen schnelleren Regelkreis hat als die größeren, schwerfälligeren Serienroboter 20A und 20B. So arbeiten die Mehrfachroboter R1, R2 und R3 aus 1 zusammen, um die Nutzlast 12 im Arbeitsraum 13 sanft zu greifen, zu positionieren und schließlich zu präsentieren, während die Starrkörperbeschränkungen bei der resultierenden Bewegung beibehalten werden.
Um eine präzise Steuerung der Korrekturmaßnahmen des Parallelroboters 30 im Rahmen des beabsichtigten Anwendungsbereichs des vorliegenden Verfahrens 100 zu gewährleisten, kann der Parallelroboter 30 wahlweise als Stewart-Plattform oder ein anderer Hexapod, wie dargestellt, oder als Delta-Roboter oder ein anderer anwendungsgeeigneter Parallelmechanismus ausgeführt werden. Nach dem Stand der Technik werden Hexapod-Roboter wie die abgebildete Stewart-Plattform (siehe auch 2) von sechs Teleskopbeinen oder Streben 36 getragen, die auch als prismatische Aktuatoren bezeichnet werden und einzeln an den Endplatten 32 und 34 angebracht sind. Die unabhängig voneinander steuerbaren Längen der Streben 36 ermöglichen eine 6-DoF-Bewegungssteuerung mit einer Genauigkeit im Mikrometer- oder Mikroradiusbereich.
Obwohl in 1 der Einfachheit halber weggelassen, kann die Steuerung der Streben 36 mit Hilfe von Servosystemen, Proportionalventilen, Encodern und dergleichen erfolgen, wie es im Stand der Technik üblich ist. Im Vergleich zu den seriellen Robotern 20A und 20B weist der parallele Roboter 30 aufgrund der Anordnung der vielen Streben 36 eine höhere Steifigkeit und Tragfähigkeit auf. Die parallele Anordnung der Streben 36 bewirkt ebenfalls, dass sich nur die oberste Endplatte 34 bewegt und somit der Parallelroboter 30 eine geringere Trägheit als die Serienroboter 20A und 20B aufweist. Dies ermöglicht den Einsatz des Parallelroboters 30 zur dynamischen Steuerung der Nutzlast 12, wie hierin beschrieben. Die Steuerung kann durch optionale Beobachter unterstützt oder optimiert werden, einschließlich eines Schwerkraftbeobachters („g-OBS“) 51 und/oder eines Trägheitsbeobachters („i-OBS“) 53, die beide im Folgenden näher beschrieben werden.
In 2 ist die Funktionsweise der koordinierten Bewegungssteuerung 50-1 (C1) und der korrigierenden Bewegungssteuerung 50-2 (C2) in Bezug auf die mehrachsige Steuerung der Serienroboter 20A (R1) und 20B (R2), wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, schematisch in einer Steuerungsarchitektur 60 dargestellt. Die Serienroboter 20A und 20B sind entweder direkt oder über einen dazwischenliegenden vertikalen oder horizontalen Balken, einen Sockel, ein Hängeportal oder eine andere Stützstruktur sicher am Boden befestigt. Im Gegensatz dazu ist der Parallelroboter 30 in Reihe mit dem Serienroboter 20B (siehe 1) und/oder mit dem Serienroboter 20A in anderen Ausführungsformen angeordnet. Der Kraftsensor 21 ist in Reihe mit dem Serienroboter 20B (R2) und dem Parallelroboter 30 (R3) angeordnet und so konfiguriert, dass er ein Kraftsignal (Pfeil F) ausgibt, das die gemessene Belastung der oben beschriebenen Nutzlast 12 anzeigt.
Wenn die Nutzlast 12 von 1 von den seriellen Robotern 20A und 20B mit Hilfe mindestens eines parallelen Roboters 30 sicher ergriffen und getragen wird, erhält die koordinierte Bewegungssteuerung 50-1 eine gewünschte Position (POS_Des) als elektronisches Eingangssignal. In einer möglichen Implementierung kann die gewünschte Position (POS_Des) von der Steuerlogik des RCS 50 von 1 gemäß einer programmierten oder vom Bediener gewählten Präsentationssequenz erzeugt werden.
Wenn beispielsweise die Nutzlast 12 in der repräsentativen Form des Fahrzeugchassis 120 von 1 präsentiert wird, könnte eine solche Sequenz das Greifen gegenüberliegender Enden des Chassis 120 mit den seriellen Robotern 20A und 20B unter Verwendung von Greifern oder anderen geeigneten Endeffektoren, das Anheben des Chassis 120 auf eine vorbestimmte Höhe über einer Bodenfläche und das Drehen des Chassis 120 um seine Längsachse zur Freilegung einer bestimmten Arbeitsfläche umfassen. Der zusätzliche Serienroboter 20C von 1, z. B. ein Schweißroboter, könnte dann auf dem Fahrgestell 120 arbeiten, während die Serienroboter 20A und 20B das Fahrgestell 120 stabil halten und sein Gewicht tragen. Als Teil dieser beispielhaften Sequenz arbeiten die Serienroboter 20A und 20B gleichzeitig um einen Werkzeugmittelpunkt (TCP) auf dem Fahrzeugchassis 120, und zwar in Übereinstimmung mit Starrkörperbeschränkungen.
Als Teil dieses Prozesses empfängt die koordinierte Bewegungssteuerung 50-1 ein Ist-Positionssignal (POS_Act) der Serienroboter 20A und 20B, wie es von den in 1 dargestellten Gelenkpositionssensoren 40 gemessen wird, sowie Rückkopplungssignale (FB_COORD) in Form eines gemessenen oder berechneten Positionsfehlers, d. h. POS_Act -POS_Des. Die koordinierte Bewegungssteuerung 50-1 gibt auch den ersten Satz von Aktuatorsteuersignalen CC_25A an jeden der Serienroboter 20A und 20B in Echtzeit aus, um den verschiedenen Gelenkaktuatoren der Serienroboter 20A und 20B zu befehlen, sich in eine bestimmte Winkelposition zu bewegen und/oder eine bestimmte Pose zu halten, wie es auf der Grundlage der gewünschten Position (POS_Des) erforderlich ist.
Gleichzeitig mit dem Betrieb der koordinierten Bewegungssteuerung 50-1 sorgt die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 für eine leichte Korrekturbewegung oder -position des Parallelroboters 30 unter Verwendung von Rückkopplungssignalen (FB_CORR) und der vom Kraftsensor 21 gemessenen Kraft (F). Weitere Eingaben in die koordinierte Bewegungssteuerung 50-1 umfassen die aktuelle Position (POS_Act). Der Regler für die Korrekturbewegung 50-2 gibt dann den zweiten Satz von Steuersignalen (CC_25B) an den Parallelroboter 30 in Echtzeit aus, um den verschiedenen Gelenkaktuatoren des Parallelroboters 30 den Befehl zu erteilen, sich in eine bestimmte Winkelposition zu bewegen und/oder eine bestimmte Stellung beizubehalten, die erforderlich ist, um die Belastung der dargestellten Nutzlast 12 zu minimieren.
Im Hinblick auf den laufenden Betrieb des Korrekturbewegungsreglers 50-2 kann dessen Kraftregelungslogik auf einem Impedanzmodell, wie hier beschrieben, oder auf einem Admittanzmodell in einer anderen Implementierung basieren. Der allgemeine Unterschied zwischen den beiden Steuerungsmodellen oder -modi besteht darin, dass die Impedanzsteuerung zur Steuerung einer aufgebrachten Kraft verwendet wird, nachdem zunächst eine Abweichung von einem kalibrierten Sollwert festgestellt wurde, während die Admittanzsteuerung häufig zur Steuerung der Bewegung als Reaktion auf die Messung einer Kraft verwendet wird. Beide Modelle oder deren Logik können vom RCS 50 verwendet werden, um das Gewicht der Nutzlast 12 zu kompensieren.
Beispielsweise kann der korrigierende Bewegungsregler 50-2 von 2 von dem kooperativen Bewegungsregler 50-1 Informationen über die besondere Richtung/den besonderen Bewegungsvektor und die Position der Nutzlast 12 während der oben beschriebenen beispielhaften Präsentationssequenz erhalten. Anhand dieser Informationen kann der korrigierende Bewegungsregler 50-2 das Gewicht (Pfeil W in 1) ableiten und das Gewicht im Rahmen des vorliegenden Verfahrens 100 kompensieren.
Die gewichtsbasierte Kompensation auf diese Weise könnte durch den Schwerkraftbeobachter 51 von 1 ergänzt werden, der die Position eines Modells der Nutzlast 12, z. B. eines im Speicher (M) aufgezeichneten Modells, kontinuierlich auswerten und einen Strom von Gewichtsvektoren (Pfeil 51V) bereitstellen kann, der anschließend verwendet wird, um die Gewichtskomponente der Nutzlast von den durch den Kraftsensor 21 gemessenen Kräften (Pfeil F) zu subtrahieren. Ebenso kann die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 auf die Not-Aus-Signale (Pfeile 152 in 1) einwirken, um eine koordinierte Halteposition auf dem Parallelroboter 30 beizubehalten, um die Nutzlast 12 während plötzlicher Stopps zu schützen, die aus der Aktivierung der Not-Aus-Vorrichtung 52 resultieren.
Für Szenarien mit kontinuierlicher Bewegungssteuerung, bei denen die Nutzlast 12 von 1 neu positioniert wird, könnte der optionale Trägheitsbeobachter 53 die dynamischen Kräfte (Pfeil F_est) abschätzen, die die Nutzlast 12 während der bestimmten Bewegungen und Posen entwickeln würde, die verwendet werden, um die Nutzlast 12 in einem bestimmten Fertigungsprozess zu präsentieren. Einige Prozesse könnten eine kontinuierliche Bewegung der Serienroboter 20A und 20B relativ zu den Prozessrobotern, z. B. dem Serienroboter 20C in 1, beinhalten, wie z. B. beim Lichtbogenschweißen und Dosieren, wo die Nutzlast 12 kontinuierlich neu positioniert wird, um günstige Prozessbedingungen zu unterstützen und zu ermöglichen, z. B. beim „Downhand“-Schweißen mit einer robotergetragenen Lichtbogenschweißdüse und einem Brenner.
Der Trägheitsbeobachter 53 würde in einer beispielhaften Ausführungsform mit den Gewichts- oder Schwerkraftbeobachtern zusammenarbeiten, um eine vollständige Schätzung der dynamischen und statischen Kräfte zu liefern, die wiederum von den vom Kraftsensor 21 beobachteten Kräften (Pfeil F) subtrahiert werden können. Auf diese Weise könnten unerwartete Kräfte durch den Parallelroboter 30 mit höherer Bewegungsbandbreite entlastet, kompensiert oder aufgehoben werden. Die sich daraus ergebende Steuerung der „Nettoposition“ der Nutzlast 12 würde somit zu einer wesentlich genaueren Positionierung der Nutzlast 12 führen, wobei die Belastung der Nutzlast 12 aufgrund der Kompensation der dynamischen Inkoordination der lasttragenden Serienroboter 20A und 20B erheblich reduziert würde.
Bezug nehmend auf 3 wird eine Ausführungsform des Verfahrens 100 zur Präsentation der Nutzlast 12 innerhalb des Arbeitsraums 13 von 1 mit konformer koordinierter Nutzlaststeuerung unter Verwendung der oben beschriebenen seriellen Roboter 20A und 20B und des parallelen Roboters 30 durchgeführt. Im Allgemeinen umfasst das Verfahren 100 das sichere Verbinden des Parallelroboters 30 mit dem distalen Ende E1 eines ersten seriellen Roboters, z. B. des seriellen Roboters 20A von 1. Danach umfasst das Verfahren 100 das Verbinden des parallelen Roboters 30 mit der Nutzlast 12, so dass der parallele Roboter 30 zwischen dem distalen Ende E2 und der Nutzlast 12 angeordnet ist. Das Verfahren 100 umfasst auch das Verbinden eines zweiten seriellen Roboters, z. B. des seriellen Roboters 20B, mit der gleichen Nutzlast 12. In der beispielhaften Ausführungsform des Fahrzeugchassis 120 können die Serienroboter 20A und 20B beispielsweise gegenüberliegende Enden des Fahrzeugchassis 120 ergreifen, wie in 1 gezeigt.
Nachdem die Serienroboter 20A und 20B auf diese Weise mit der Nutzlast 12 verbunden worden sind, steuert das Verfahren 100 die Bewegung des ersten Serienroboters 20A, des zweiten Serienroboters 20B und des Parallelroboters 30 über das RCS 50. Dazu gehört, dass über den Kraftsensor 21, der sich innerhalb einer kinematischen Kette befindet, die sich zwischen dem distalen Ende E1 und der Nutzlast 12 erstreckt, ein Kraftsignal (Pfeil F in den und ) ausgegeben wird, das die tatsächliche oder geschätzte Belastung der Nutzlast 12 angibt. Das Verfahren 100 umfasst auch die Steuerung der mehrachsigen Bewegung der jeweiligen ersten und zweiten Serienroboter 20A und 20B über den ersten Satz von Aktuatorsteuersignalen (Pfeil CC_25A) unter Verwendung der koordinierten Bewegungssteuerung 50-1. Gleichzeitig wird der zweite Satz von Aktuatorsteuersignalen (Pfeil CC_25B) verwendet, um die mehrachsige Bewegung des Parallelroboters 30 in Reaktion auf das Kraftsignal (Pfeil F) gleichzeitig mit der Steuerung der mehrachsigen Bewegung des jeweiligen ersten und zweiten seriellen Roboters 20A und 20B zu steuern. Der gewünschte Enderfolg ist eine Verringerung oder Beseitigung der übermäßigen Belastung der Nutzlast 12 in Echtzeit.
Eine beispielhafte Ausführungsform des in 3 gezeigten Verfahrens 100 beginnt im Block B 102 mit der Erzeugung und/oder dem Empfang des neuen Positionsbefehls („POS_Cmd“). Wie bereits erwähnt, kann ein solcher Befehl von einer anderen Logik des RCS 50 als Teil einer größeren Steuersequenz stammen. Das Verfahren 100 fährt dann mit Block B104 fort.
Block B104 beinhaltet den Empfang der Ist-Positionen der verschiedenen an der kooperativen Arbeitsaufgabe beteiligten Roboter, in diesem Fall der Serienroboter 20A und 20B und des Parallelroboters 30. Die von den Gelenksensoren 40 aus 1 ermittelten Ist-Positionen werden an die kooperative Bewegungssteuerung 50-1 und die korrigierende Bewegungssteuerung 50-2 übermittelt, d. h. „POS _Act→ C1, C2“. Die Kommunikation erfolgt dynamisch gemäß einer kalibrierten Schleife, so dass die RCE 50 kontinuierlich über die Positionen der Roboter R1, R2 und R3 innerhalb des Arbeitsraums 13 informiert wird. Das Verfahren 100 geht dann zu den Blöcken B105, B 106 und B107 über.
Im Block B105 (CC_COORD) werden die Ist-Positionen aus Block B104 von der kooperativen Bewegungssteuerung 50-1 verwendet, um den erforderlichen ersten Satz von Steuersignalen für die Aktuatoren (Pfeil CC_25A in 1 und 2) zu erzeugen, um die Nutzlast 12 in einer gewünschten Ausrichtung oder Lage und an einer gewünschten Position im freien Raum zu präsentieren.
In Block B106 (F→ C2) gibt der Kraftsensor 21 das Kraftsignal (Pfeil F) an die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 aus. Das Verfahren 100 geht weiter zu Block B108.
Block B107 (C2→ W) beinhaltet die Verwendung der Ist-Positionen aus Block B104, um das Gewicht (Pfeil W in 1) der Nutzlast 12 abzuleiten. Das Verfahren 100 fährt mit Block B108 fort, sobald die auf die Nutzlast 12 wirkende Kraft und das Gewicht der Nutzlast 12 bestimmt wurden.
In Block B108 („Mod R3?“) wird über die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 ermittelt, ob eine Änderung der Position des Parallelroboters 30 oder der von ihm ausgeübten Kraft erforderlich ist. Als Teil von Block B 108 kann die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 die gemessene Kraft aus Block B107 als Näherung des Positionsfehlers zwischen einer tatsächlichen und einer gewünschten Position der Nutzlast 12 aus 1 im dreidimensionalen Raum verwenden. Das heißt, die korrigierende Bewegungssteuerung 50-2 kann von der Erwartung ausgehen, dass der Kraftsensor 21 nach ordnungsgemäßer Kalibrierung im Idealfall eine vernachlässigbare Kraft während der Steuerung der Serienroboter 20A und 20B messen sollte. Wenn die Größe der gemessenen Kraft zunimmt, wird dies daher als Hinweis auf eine inakzeptable Zunahme des Positionsfehlers gewertet. Dieser Fehlerzustand wird dann an die korrigierende Bewegungssteuerung 50-2 übermittelt. Das Verfahren 100 geht anschließend zu Block B110 über.
In Block B110 kompensiert der Korrekturbewegungsregler 50-2 sofort den in Block B 108 ermittelten Positionsfehler, indem er eine schnelle Betätigung des Parallelroboters 30 befiehlt. Mit dem in Block B107 ermittelten Gewicht (W) der Nutzlast 12 und der in Block B106 ermittelten Kraft (F) kann die Korrekturbewegungssteuerung 50-2 eine Korrekturbewegungsgleichung lösen, z. B., Mx" + Bx' = F + W. Die verschiedenen Gelenke des Parallelroboters 30 werden dann über Korrekturbewegungs-Steuersignale (CC_25B) in eine entsprechende Position befohlen, um die Nutzlast 12 zu entlasten.
Das RCS 50 von 1 kann daher verwendet werden, um das in 3 dargestellte Verfahren 100 auszuführen, wenn ein starres Teil im freien Raum präsentiert wird, wobei ein solches Teil hier als Nutzlast 12 dargestellt wird. Der vorliegende Ansatz sieht die Verbindung mehrerer serieller Roboter mit dem Teil vor, wobei mindestens einer der seriellen Roboter diese Verbindung über einen zwischengeschalteten, in Reihe geschalteten parallelen Roboter herstellt. Eine erste Steuerung (C1), die hier als koordinierte Bewegungssteuerung 50-1 bezeichnet wird, ist so konfiguriert, dass sie die mehrachsige Bewegung der verschiedenen Serienroboter steuert und gleichzeitig die Integrität des Teils aufrechterhält. Eine zweite Steuerung (C2), die hier als korrigierende Bewegungssteuerung 50-2 bezeichnet wird, ist so konfiguriert, dass sie die mehrachsige Bewegung des kleineren, trägheitsärmeren und reaktionsfähigeren Parallelroboters bzw. der kleineren Parallelroboter gleichzeitig mit der Steuerung der mehrachsigen Bewegung der Serienroboter durch die erste Steuerung (C1) steuert.
Zusammengenommen ermöglichen die seriellen und parallelen Roboter, die unter der koordinierten und korrigierenden Steuerung des RCS 50 arbeiten, eine fließende Präsentation und Bewegung der Nutzlast, eine genauere Montage und eine damit einhergehende Verringerung der positionsfehlerbedingten Belastung des gemeinsam präsentierten Teils. Diese und andere damit verbundene Vorteile werden von Fachleuten in Anbetracht der vorstehenden Offenlegung ohne weiteres erkannt.
Die ausführliche Beschreibung und die Figuren oder Abbildungen sind unterstützend und beschreibend für die vorliegende Lehre, aber der Umfang der vorliegenden Lehre wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen für die Durchführung der vorliegenden Lehre im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Designs und Ausführungsformen für die Durchführung der vorliegenden Lehre, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind. Außerdem schließt diese Offenbarung ausdrücklich Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale ein.

Claims

Robotersystem zur Präsentation einer Nutzlast in einem Arbeitsraum, wobei das Robotersystem Folgendes umfasst: ein Paar von seriellen Robotern, die so konfiguriert sind, dass sie sich mit der Nutzlast verbinden und die Nutzlast gemeinsam im Arbeitsraum präsentieren; einen Parallelroboter, der mit einem distalen Ende eines der beiden seriellen Roboter verbunden ist, so dass der Parallelroboter zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast angeordnet ist; einen Kraftsensor, der sich innerhalb einer kinematischen Kette befindet, die sich zwischen dem distalen Ende und der Nutzlast erstreckt, wobei der Kraftsensor so konfiguriert ist, dass er ein Kraftsignal ausgibt, das eine Belastung der Nutzlast anzeigt; und ein Robotersteuerungssystem, RCS, mit: eine koordinierte Bewegungssteuerung, die mit dem Paar serieller Roboter in Verbindung steht und so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Satz von Aktuatorsteuersignalen an das Paar serieller Roboter ausgibt, wobei der erste Satz von Aktuatorsteuersignalen die mehrachsige Bewegung des Paars serieller Roboter koordiniert, während die seriellen Roboter die Nutzlast innerhalb des Arbeitsraums gleichzeitig greifen und präsentieren; und eine Korrekturbewegungssteuerung, die mit dem Parallelroboter und dem Kraftsensor in Verbindung steht und so konfiguriert ist, dass sie in Reaktion auf das Kraftsignal gleichzeitig mit dem ersten Satz von Aktuatorsteuersignalen einen zweiten Satz von Aktuatorsteuersignalen an den Parallelroboter ausgibt, um dadurch der Nutzlast eine Korrekturbewegung zu erteilen und dadurch die Belastung darauf zu verringern.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei die Korrekturbewegungssteuerung so konfiguriert ist, dass sie den zweiten Satz von Aktuatorsteuersignalen an einen oder mehrere motorisierte Gelenkaktuatoren des Parallelroboters übermittelt.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor mit dem Parallelroboter integriert ist.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei der Parallelroboter eine Stewart-Plattform umfasst.
Robotersystem nach Anspruch 1, das außerdem umfasst: einen zusätzlichen seriellen Roboter, der mit dem Paar serieller Roboter und dem parallelen Roboter kommuniziert, wobei der zusätzliche serielle Roboter so konfiguriert ist, dass er einen Arbeitsvorgang an der Nutzlast durchführt, wenn die Nutzlast kooperativ im Arbeitsraum präsentiert wird.
Robotersystem nach Anspruch 5, wobei die Nutzlast ein Fahrzeugchassis ist und wobei der Arbeitsvorgang ein Schweißvorgang ist, der von dem zusätzlichen Serienroboter an dem Fahrzeugchassis durchgeführt wird.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei das Robotersteuersystem so konfiguriert ist, dass es ein Gewicht der Nutzlast auf der Grundlage einer tatsächlichen Position des Paars serieller Roboter und des parallelen Roboters bestimmt und anschließend das Gewicht innerhalb eines Impedanzsteuermodells verwendet, um den zweiten Satz von Aktuatorsteuersignalen zu bestimmen.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei der Parallelroboter zwei Parallelroboter umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden distalen Ende eines jeweiligen Roboters aus dem Paar serieller Roboter verbunden sind.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei die Korrekturbewegungssteuerung so konfiguriert ist, dass sie den Parallelroboter als Reaktion auf ein Notstoppsignal („Notstopp“) von einer Notstoppvorrichtung in eine Standardstoppstellung steuert, die die Nutzlast schützt.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei als Reaktion auf ein Steuermodus-Übergangssignal die Korrekturbewegungssteuerung so konfiguriert ist, dass sie zwischen einem Positionssteuermodus, in dem der parallele Roboter eine befohlene Position relativ zur Nutzlast einnimmt, und einem Kraftsteuermodus, in dem der parallele Roboter eine befohlene Kraft auf die Nutzlast ausübt, übergeht.