DE112008002676T5

DE112008002676T5 - Musterplatzierung für robotergestütztes Packverfahren

Info

Publication number: DE112008002676T5
Application number: DE112008002676T
Authority: DE
Inventors: Anders Reyier
Original assignee: Binar AB
Current assignee: Binar AB
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-11-04
Also published as: WO2009048414A1

Abstract

Robotergestütztes Packverfahren, umfassend das Aufnehmen von Objekten (8) aus einem Raum (7), um sie in einer Verpackungseinheit (9) zu platzieren, mittels eines Roboters (1, 4, 5, 6), wobei der Roboter (1, 4, 5, 6) durch ein Programm gesteuert wird, um die Objekte (8) gemäß einem bestimmten Muster in dem Träger (9) zu platzieren, und wobei das Muster programmiert wird, indem eine graphische Schnittstelle in einem Programmiermodul eingerichtet wird, wobei die Schnittstelle auf einem Bildschirm (11) sichtbar ist, wobei eine virtuelle Oberfläche (9'), entsprechend der Oberfläche des Trägers (9), auf der die Objekte (8) gepackt/platziert werden sollen, graphisch auf dem Bildschirm (11) gezeigt wird, wobei die virtuelle Oberfläche durch die äußeren Abmessungen des Trägers definiert ist und auf dem Bildschirm (11) die Geometrie der virtuellen Objekte (8') gezeigt wird, welche der Geometrie der Objekte (8) entspricht und in einem Größenverhältnis entsprechend der virtuellen Oberfläche (9') vorliegt, gekennzeichnet durch die Schritte:...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein robotergestütztes Packverfahren, dass das Aufsammeln von Objekten aus einem Raum in eine Verpackungseinheit mit einem Roboter umfasst, wobei der Roboter durch ein Programm gesteuert wird, um die Objekte gemäß einem bestimmten Muster in die Verpackungseinheit zu legen. Die Erfindung betrifft auch ein System zum Programmieren eines Entnahmeroboters bzw. Greifroboters.
Stand der Technik
In vielen industriellen Anwendungen besteht das Bedürfnis, Objekte aus einer Kiste zu nehmen und sie in einem Behälter abzulegen, z. B. einer Verpackung. Solche Betriebsschritte werden oft von Industrierobotern durchgeführt. Das Programmieren des Roboters hinsichtlich der Art und Weise, in der die aufgenommenen Objekte abgelegt werden sollen, ist ein zeitaufwändiger Vorgang, da man unter Verwendung herkömmlicher Methoden die Platzierung jedes Objekts mit dem Roboter programmieren muss, bevor die Aufgabe durchgeführt werden kann. Dies bedeutet auch, dass eine Anpassung der Produktion, wenn beispielsweise der gleiche Roboter zum Packen von Objekten mit anderer Form genutzt wird, oder auch zum gemeinsamen Verpacken verschiedener Arten von Objekten, einen vergleichsweise hohen Arbeitsaufwand erfordert. Es ist auch schwierig, den Roboter dazu zu programmieren, Objekte zu koordinieren, d. h. zum Beispiel Objekte mit einem hervorstehenden Teil und einem Loch zu packen, so dass der hervorstehende Teil eines Objekts in das Loch eines anderen passt, oder zum Beispiel Federn auf raumsparende Weisen, z. B. ineinander verschachtelt, zu packen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, wobei:
1 einen Überblick über eine bevorzugte Ausführungsform eines Industrieroboters mit einem Zusatzgerät gemäß der Erfindung zeigt;
2 einen Überblick über eine bevorzugte Ausführungsform eines Roboters zeigt, der den Packvorgang gemäß der Erfindung durchführt;
3 eine Programmiereinheit mit einem Bildschirm gemäß der Erfindung zeigt; und
4 eine detaillierte Ansicht von 3 zeigt.
Detaillierte Beschreibung von Zeichnungen
In 1 wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Industrieroboters mit einem Zusatzgerät gemäß der Erfindung gezeigt. Der Roboter 1 umfasst einen Roboterarm 4, der dazu eingerichtet ist, Objekte aufzunehmen. An dem Roboterarm 4 befindet sich eine Greifvorrichtung 5, die einen oder mehrere bewegliche Finger aufweisen kann, um verschiedene Arten von Objekten auf die jeweils beste Weise aufnehmen zu können. Eine Einheit 2 (schematisch gezeigt) (z. B. ein PC) ist mit dem Roboter 1 verbunden, um den Roboter zu programmieren, so dass eine bestimmte Art von Vorgang durchgeführt werden kann. In der Figur ist die Einheit 2 über eine Kopplungsvorrichtung 3 verbunden, doch in einer anderen Ausführungsform kann die Einheit 2 ein integraler Teil des Roboters sein. Alternativ kann die Kommunikation zwischen der Einheit 2 und dem Roboter 1 drahtlos sein.
In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Roboters 1 gezeigt, wenn, dank der Einheit 2, der Roboter programmiert wird und den Packvorgang ausführen soll. Aus einem Behälter oder Träger 7 werden durch Verwendung der Greifvorrichtung 5 des Roboters Objekte 8 aufgenommen, wobei die Vorrichtung bewegliche Finger 6 aufweist, und in einem Behälter oder Träger 9 platziert. Bei dem Platzierungsvorgang legt der Roboter die Objekte 8 in einer bevorzugten Weise ab, beispielsweise so, dass ein bestimmter Abstand zwischen den Objekten 8 eingehalten wird, so dass hervorstehende Teile eines Objekts 8 in Vertiefungen eines anderen Objekts 8 passen, oder so dass die Packung so dicht wie möglich wird, beispielsweise so, dass Objekte, die zusammengedrückt werden könne, wie etwa Federn, in komprimiertem Zustand nebeneinander gepackt werden.
In 3 ist die Einheit 2 gezeigt, welche verwendet wird, um den Roboter 1 zu programmieren und welche einen Bildschirm/eine Anzeige 11 umfasst. Dank der grafischen Schnittstelle kann der Benutzer einfach und schnell eine virtuelle Platzierung der zu packenden Objekte vornehmen. Die Programmierung wird so ausgeführt, dass man unter Darstellungen verschiedener Objekte 8' so lange sucht, bis eine dem tatsächlichen Objekt 8 entsprechende Darstellung gefunden wurde, oder dass man selbst Abmessungen und Erscheinungsbild des virtuellen Objekts bestimmt. Dann wählt man eine Oberfläche 9' (siehe Vergrößerung in 4), welche die Oberfläche der Träger/Verpackungseinheit 9 darstellt, in welcher die Objekte 8 platziert werden sollen. Dies wird zweckmäßig so durchgeführt, dass die tatsächliche Geometrie der inneren begrenzenden Flächen des Trägers/der Verpackungseinheit 9 in das Programm importiert werden und/oder dass der Programmierer die Abmessungen und das Erscheinungsbild des Trägers/der Verpackungseinheit 9 festlegt, und anschließend wird die Oberfläche 9' ausgewählt und auf dem Bildschirm 11 angezeigt.
Dann wird ein erstes virtuelles Objekt 81' auf der Oberfläche platziert, geeigneterweise durch Klicken des gewünschten/gewählten Symbols 8' und Ziehen desselben mit einer Einfügemarkierung auf die gewünschte Position in dem virtuellen Träger 9'. Durch Wiederholen des Verfahrens durch Klicken und Ziehen eines neuen Objekts 82' und Platzieren desselben auf gewünschte Weise neben dem ersten Objekt 81' zeigt man die gewünschte Weise an, in der der eigentliche Träger 9 gepackt werden soll. Danach können so viele virtuelle Objekte auf der virtuellen Oberfläche 9' platziert werden, wie nötig ist, um zu zeigen, wie ein gewünschtes Teilmuster des Packens der Oberfläche aussehen soll, und dann erzeugt das Programm automatisch die gewünschte Platzierung der anderen Objekte 8', die einen Platz auf der virtuellen Oberfläche 9' gemäß dem gewünschten Muster finden. Es kann gesondert berücksichtigt werden, wie nah an den Kanten oder Rändern es möglich ist, die Objekte 8' zu packen, wie sie ineinander passen und ob es angestrebt wird, in mehreren Lagen oder nur in einer Lage in dem Träger 9 zu packen. Das Programm ist vorzugsweise mit einer Funktion ausgerüstet, die z. B. beim Packen von besonders komplexen Objekten mit Löchern und Vorsprüngen auch die gewünschte Ausrichtung und den Bewegungspfad während des letzten Teils der Bewegung auf die gewünschte Position auf der Oberfläche 9' beachtet, um beispielsweise in der Lage zu sein, Vorsprünge eines zweiten Objekts sicher in einen Hohlraum eines ersten Objekts 81' einzusetzen, das bereits auf der Oberfläche 9' platziert wurde.
Wenn die gewünschte Packung mit den gewählten Objekten 8' erstellt wurde, können die erzeugten Anweisungen über eine Kopplungseinheit 3 an den Roboter 1 übertragen werden, beispielsweise über eine drahtlose Kommunikation zwischen der Einheit 2 und dem Roboter 1, wenn die Einheit 2 in den Roboter 1 integriert ist, oder auf irgendeine andere geeignete Weise. Dann kann der Roboter 1 die tatsächliche Packung der tatsächlichen Objekte 8 in dem Träger 9 durchführen, wobei die Objekte aus dem Behälter 7 genommen werden, zu dem Träger 9 überführt werden und dort auf die selbe Weise platziert werden, wie die virtuellen Objekte 8' auf der virtuellen Oberfläche 9' platziert wurden. Wenn der Packvorgang durchgeführt wurde, kann der Roboter dank der Programmierung der Einheit 2 schnell angewiesen werden, andere Arten von Objekten 8 zu handhaben, Objekte 8 auf andere Weise als zuvor zu platzieren, oder Objekte in einem Träger mit neuer Größe und Form zu platzieren. Die gewonnene Zeit, die durch die Möglichkeit der Erstellung einer graphischen Benutzerschnittstelle oder der Veränderung von Anweisungen an den Roboter 1 erreicht wird, erhöht die Vielseitigkeit des Roboters 1 und ergibt Vorteile sowohl in Bezug auf Zeit als auch Produktionsleistung.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche verändert werden. Es versteht sich beispielsweise, dass die Roboterkonstruktion selbst ein anderes Erscheinungsbild aufweisen kann, d. h. dass die Funktionalität des Verfahrens im Ganzen unabhängig von Aufbau oder Design des Roboters angewendet werden kann.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein robotergestützes Packverfahren, umfassend das Aufnehmen von Objekten (8) aus einem Raum (7), um sie in einer Verpackungseinheit (9) zu platzieren, mittels eines Roboters (1, 4, 5, 6), wobei der Roboter (1, 4, 5, 6) durch ein Programm gesteuert wird, um die Objekte (8) gemäß einem bestimmten Muster in dem Träger (9) zu platzieren, und wobei das Muster programmiert wird, indem eine graphische Schnittstelle in einem Programmiermodul eingerichtet wird, wobei die Schnittstelle auf einem Bildschirm (11) sichtbar ist, wobei eine virtuelle Oberfläche (9'), entsprechend der Oberfläche des Trägers (9), auf der die Objekte (8) gepackt/platziert werden sollen, graphisch auf dem Bildschirm (11) gezeigt wird, wobei die virtuelle Oberfläche durch die äußeren Abmessungen des Trägers definiert ist und auf dem Bildschirm (11) die Geometrie der virtuellen Objekte (8') gezeigt wird, welche der Geometrie der Objekte (8) entspricht und in einem Größenverhältnis entsprechend der virtuellen Oberfläche (9') vorliegt, sowie die Schritte: a) virtuelles Platzieren eines ersten (81') der graphischen Objekte (8') auf der Oberfläche (9') auf gewünschte Weise; b) danach auf entsprechende Weise Platzieren eines weiteren virtuellen Objekts (82') neben dem ersten Objekt (81') auf gewünschte Weise; c) Wiederholen der letzten beiden Schritte, bis ein gewünschtes Teilmuster (9'') vorhanden ist, und Verwenden des Teilmusters (9''), um die Programmierung der Platzierung aller Objekte (8') auf der Oberfläche (9') schneller abzuschließen; d) Verwenden der virtuellen Platzierung der virtuellen Objekte (81', 82') zum Steuern des Roboters (1, 4, 5, 6) für die tatsächliche Bewegung und Platzierung der Objekte (8) in der Verpackungseinheit (9).

Claims

Robotergestütztes Packverfahren, umfassend das Aufnehmen von Objekten (8) aus einem Raum (7), um sie in einer Verpackungseinheit (9) zu platzieren, mittels eines Roboters (1, 4, 5, 6), wobei der Roboter (1, 4, 5, 6) durch ein Programm gesteuert wird, um die Objekte (8) gemäß einem bestimmten Muster in dem Träger (9) zu platzieren, und wobei das Muster programmiert wird, indem eine graphische Schnittstelle in einem Programmiermodul eingerichtet wird, wobei die Schnittstelle auf einem Bildschirm (11) sichtbar ist, wobei eine virtuelle Oberfläche (9'), entsprechend der Oberfläche des Trägers (9), auf der die Objekte (8) gepackt/platziert werden sollen, graphisch auf dem Bildschirm (11) gezeigt wird, wobei die virtuelle Oberfläche durch die äußeren Abmessungen des Trägers definiert ist und auf dem Bildschirm (11) die Geometrie der virtuellen Objekte (8') gezeigt wird, welche der Geometrie der Objekte (8) entspricht und in einem Größenverhältnis entsprechend der virtuellen Oberfläche (9') vorliegt, gekennzeichnet durch die Schritte: a) virtuelles Platzieren eines ersten (81') der graphischen Objekte (8') auf der Oberfläche (9') auf gewünschte Weise; b) danach auf entsprechende Weise Platzieren eines weiteren virtuellen Objekts (82') neben dem ersten Objekt (81') auf gewünschte Weise; c) Wiederholen der letzten beiden Schritte, bis ein gewünschtes Teilmuster (9'') vorhanden ist, und Verwenden des Teilmusters (9''), um die Programmierung der Platzierung aller Objekte (8') auf der Oberfläche (9') schneller abzuschließen; d) Verwenden der virtuellen Platzierung der virtuellen Objekte (81', 82') zum Steuern des Roboters (1, 4, 5, 6) für die tatsächliche Bewegung und Platzierung der Objekte (8) in der Verpackungseinheit (9).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, gegebenenfalls nach Schritt c), des Fortführens der Platzierung unter Verwendung des Teilmusters (9'') zum Auffüllen einer Schicht über der vorherigen, bis die Verpackungseinheit (9) den gewünschten Füllgrad erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmiervorgang Zugriff auf eine Software und/oder Hardware umfasst, die, sobald ein gewünschtes Muster erhalten wurde, automatisch damit fortfährt, virtuelle Objekte (8') zu platzieren, bis die gesamte Oberfläche (9') gefüllt ist, und vorzugsweise danach, gegebenenfalls die Schichten über der anderen/den anderen, bis die Verpackungseinheit (9) den gewünschten Füllgrad erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einfügemarkierung bei der Bewegung des virtuellen Objekts (8') auf die virtuellen Oberfläche (9') verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmierung auch verwendet werden kann, um mindestens einen Teil des Bewegungspfads eines Objekts (8) vorherzubestimmen, das in der Verpackungseinheit (9) platziert werden soll.
System zum Programmieren eines Entnahmeroboters, umfassend einen Roboter (1, 4, 5, 6), der eingerichtet ist, Objekte (8) aus einem Raum (7) aufzunehmen, um sie in einer Verpackungseinheit (9) zu platzieren, und ein Programm, das dazu eingerichtet ist, den Roboter (4, 5, 6) zu steuern, um die Objekte (8) gemäß einem bestimmten Muster in dem Träger (9) zu platzieren, wobei das Muster programmiert wird, indem eine graphische Schnittstelle in dem Programmiermodul eingerichtet wird, wobei die Schnittstelle auf einem Bildschirm (11) sichtbar ist und dazu eingerichtet ist, Informationen von der virtuellen Platzierung an das Programm zu übertragen, das dazu eingerichtet ist, den Roboter (1, 4, 5, 6) zu steuern, für eine tatsächliche Bewegung und Platzierung der Objekte (8) in dem Träger (9) durch: – Zeigen einer Oberfläche (9') auf dem Bildschirm (11), die der Oberfläche des Trägers (9) entspricht, auf der die Objekte (8) gepackt/platziert werden sollen; – Zeigen der Geometrie eines Objekts (8') mit einer Geometrie, die dem Objekt (8) entspricht, auf dem Bildschirm (11); dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist zum – Ermöglichen einer virtuellen Platzierung eines ersten (81') der graphischen Objekte (8') auf der Oberfläche (9') auf gewünschte Weise; – danach Ermöglichen in entsprechender Weise der Platzierung eines weiteren virtuellen Objekts (82') neben dem ersten Objekt (81') auf gewünschte Weise; – Wiederholen der letzten beiden Schritte, bis ein gewünschtes Teilmuster (9'') vorliegt, und Verwenden des Teilmusters (9'') zum schnelleren Abschließen der Programmierung der Platzierung aller Objekte (8') auf der Oberfläche (9').