DE19653830C1 - Verfahren für die Bewegungsvorgabe eines Industrieroboters - Google Patents
Verfahren für die Bewegungsvorgabe eines IndustrierobotersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Bewegungs
vorgabe eines Industrieroboters, der einen mehrgelenkigen
Roboterarm und eine Roboterarmsteuerung mit Rechner auf
weist. Der Roboterarm ist mit Antrieben ausgerüstet und
weist Sensoren auf, welche die Stellung des Roboterarmes in
einem in der Roboterarmsteuerung definierten Werkzeug-
Koordinatensystem erfassen. An dem freien Ende des Roboter
armes ist ein Bearbeitungswerkzeug, ein Greifer od. dgl.
angeordnet.
Bei dem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art, von
dem die Erfindung ausgeht (DE 25 30 261 C2) wird mit einer
Programmiereinrichtung mit einem von Hand bewegbaren mehr
gliedrigen Lehrgerüst gearbeitet. Eine Bedienungsperson
führt mit Hilfe des Lehrgerüstes die verschiedenen Arbeits
gänge aus bzw. steuert dabei die verschiedenen Arbeitsposi
tionen an. Daten für den Bewegungsablauf und die Arbeits
positionen werden einer elektronischen Vorrichtung zuge
führt und gespeichert. Anschließend wird die Program
miereinrichtung mit dem Lehrgerüst von der elektronischen
Vorrichtung getrennt und die elektronische Vorrichtung mit
einem Industrieroboter verbunden. Auf Basis der gespeicher
ten Daten kann der Industrieroboter den Arbeitsvorgang bzw.
die Bewegungsvorgänge wiederholen. Das bekannte Verfahren
ist verhältnismäßig aufwendig. Im übrigen erfordert die
beschriebene Verfahrensweise ein hohes Geschick des Bedie
nungspersonals.
Fernerhin ist ein programmgesteuerter und sensorgeführter
Industrieroboter bekannt (DE 36 27 560 C3), bei dem
Bewegungsabläufe über ein Arbeitsprogramm eingeleitet und
durchgeführt werden. Mit Hilfe von Sensoren werden
Ist-Werte des Arbeitsablaufes registriert und nachfolgend
Korrekturgrößen ermittelt, die als Stellbefehle an
Antriebs- und Stellorgane geleitet werden. - Fernerhin ist
ein Meßroboter bekannt (EP 312 119 A2), der am freien Ende
eines Roboterarms eine mehrgelenkige Sensoreinrichtung mit
einem Taster trägt. Mit dem Taster können Bezugspunkte an
einem zu vermessenden Objekt angefahren werden. Eine
schnelle präzise und zugleich funktionssichere Einrichtung
von Arbeitspositionen des Roboterarmes ist auch bei diesen
bekannten Maßnahmen nur eingeschränkt möglich.
Grundsätzlich ist es aus der Praxis bekannt, bei der Ein
richtung eines Industrieroboters den Bewegungsablauf und
die Arbeitspositionen des Roboterarmes festzulegen und zu
speichern. Bei diesem sogenannten "Teach-in" wird der Robo
terarm mit Hilfe eines Bediengerätes, welches die Antriebe
des Roboterarmes ansteuert, motorisch in die vorgesehenen
Arbeitspositionen bewegt. Die den angefahrenen Arbeitsposi
tionen zugeordneten Stellungen des Roboterarmes werden
erfaßt und im Rechner gespeichert. Das präzise Ansteuern
einer bestimmten Arbeitsposition mit Hilfe des Bediengerä
tes erfordert beachtliches Geschick des Bedienungspersonals
und ist zeitaufwendig. Bei Fehlbedienungen besteht die
Gefahr, daß das an dem Roboterarm befestigte Werkzeug
beschädigt oder sogar zerstört wird. Die beschriebenen
Nachteile ergeben sich auch dann, wenn das Bediengerät mit
einer 3D-Sensoranordnung zur räumlichen Positions- und
Bewegungserfassung ausgerüstet ist und Bewegungen des
Bediengerätes direkt in Bewegungen des Roboterarmes umge
setzt werden (DE 43 03 264 A1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Arbeits
positionen des Roboterarmes schnell und präzise eingerich
tet werden können, und zwar ohne Gefahr der Beschädigung
eines an dem Roboterarm befestigten Werkzeuges.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren
zur Erstellung eines Roboterprogrammes für einen Indu
strieroboter, der einen mehrgelenkigen Roboterarm und eine
Roboterarmsteuerung mit Rechner aufweist, wobei
die Positionen des Roboterarmes mittels Sensoren in einem in der Roboterarmsteuerung definierten Werkzeug- Koordinatensystem erfaßt werden,
der Roboterarm in einem Arbeitsbetrieb mit einem an seinem freien Ende angeschlossenen Werkzeug in Arbeitspositionen bewegt wird, die von dem im Rechner gespeicherten Roboter programm vorgegeben werden, und in einem Programmierbetrieb das Werkzeug durch eine für eine dreidimensionale Objekt vermessung geeignete Sensoreinrichtung ersetzt wird, die an Bezugspunkte herangeführt wird, während der Roboterarm in einer vorher festgelegten Grundstellung verharrt,
die den Bezugspunkten zugeordneten Stellungen der Sen soreinrichtung, auf das Werkzeug-Koordinatensystem bezogen, meßtechnisch erfaßt werden und aus der Grundstellung des Roboterarmes und den an den Bezugspunkten vermessenen Positionen der Sensoreinrichtung die Arbeitspositionen ermittelt werden.
die Positionen des Roboterarmes mittels Sensoren in einem in der Roboterarmsteuerung definierten Werkzeug- Koordinatensystem erfaßt werden,
der Roboterarm in einem Arbeitsbetrieb mit einem an seinem freien Ende angeschlossenen Werkzeug in Arbeitspositionen bewegt wird, die von dem im Rechner gespeicherten Roboter programm vorgegeben werden, und in einem Programmierbetrieb das Werkzeug durch eine für eine dreidimensionale Objekt vermessung geeignete Sensoreinrichtung ersetzt wird, die an Bezugspunkte herangeführt wird, während der Roboterarm in einer vorher festgelegten Grundstellung verharrt,
die den Bezugspunkten zugeordneten Stellungen der Sen soreinrichtung, auf das Werkzeug-Koordinatensystem bezogen, meßtechnisch erfaßt werden und aus der Grundstellung des Roboterarmes und den an den Bezugspunkten vermessenen Positionen der Sensoreinrichtung die Arbeitspositionen ermittelt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist die Sensoreinrichtung ein mehrgelenkiger,
manuell führbarer Tastarm, der Gelenke mit Sensoren zur
Erfassung der Gelenkstellung aufweist und wird der Tastarm
manuell an die Bezugspunkte herangeführt und werden die den
Bezugspunkten zugeordneten Stellungen des Tastarmes mittels
der Sensoren erfaßt sowie die Meßwerte dem Rechner zuge
führt.
Der am Ende des Roboterarmes befestigte Tastarm weist drei
bis sechs Gelenke auf und verfügt dadurch über eine ent
sprechend große Zahl von Freiheitsgraden. Um nur die
Position eines später vom Roboterarm anzufahrenden Punktes
aufzunehmen, reichen drei Freiheitsgrade. Soll auch die
vollständige Orientierung des Roboterarmes im Zuge des
"Teach-in" festgelegt werden, ist ein Tastarm mit sechs
Gelenken, also sechs Freiheitsgraden, erforderlich. Ein
Tastarm mit vier oder fünf Freiheitsgraden ermöglicht eine
teilweise Festlegung der Orientierung.
Mehrgelenkige Tastarme mit Sensoren zur Erfassung der
Gelenkstellung sind an sich bekannt. Sie stellen passive,
ausschließlich manuell führbare Meßinstrumente dar, die im
Rahmen der bekannten Maßnahmen als transportable Geräte zur
Vermessung von Werkstücken eingesetzt werden. Die Erfindung
setzt ein mit der Erkenntnis, daß der endseitige Anschluß
eines mehrgelenkigen Tastarmes an einem programmgesteuer
ten, aktiven Roboterarm beachtliche Vorteile mit sich
bringt, die bei der Erstellung des Roboterprogrammes, also
dem "Teach-in", genutzt werden können. Während der Tastarm
bewegt wird, bleibt der Roboterarm in einer zuvor ange
fahrenen, bekannten Position stehen. Es können beliebig
viele Bezugspunkte mit dem Tastarm erfaßt werden. Es
besteht ferner die Möglichkeit, den Roboterarm nach Auf
nahme eines Satzes von Bezugspunkten in weitere, ebenfalls
vorbestimmte Grundpositionen zu verfahren und dort weitere
Sätze von Bezugspunkten zu erfassen. Erfindungsgemäß wird
bei der Erstellung des Roboterprogrammes das an dem Robo
terarm angeordnete Werkzeug, beispielsweise ein Werkzeug
für die Werkstückbearbeitung oder ein Greifer, durch den
Tastarm ersetzt.
Als Sensoreinrichtung ist auch ein dreidimensionales Loka
lisierungssystem einsetzbar, das eine Ortung des zu vermes
senden Objektes durch die Wechselwirkung von Sender- und
Empfängerelementen durchführt. Solche mit einer Datenfern
übertragung arbeitende Lokalisierungssysteme sind im
Prinzip bekannt und können auf optischen, induktiven oder
Ultraschall-Meßverfahren basieren. Zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Sensoreinrichtung
eine Meßanordnung mit Datenfernübertragung verwendet
werden, die einen stationären Empfänger, einen manuell
führbaren Taststift mit einem ersten Sender sowie ein an
der Montageplatte angeordneten zweiten Sender aufweist,
wobei die beiden Sender mehrere Signalgeber in einer fest
vorgegebenen räumlichen Zuordnung aufweisen, die Ortungs
signale abgeben. Erfindungsgemäß werden die Ortungssignale
beider Sender von dem Empfänger erfaßt und wird daraus die
Position und Ausrichtung des Taststiftes sowie der Montage
platte in einem raumfesten, dreidimensionalen Koordinaten
system ermittelt. Die ermittelten Raumkoordinaten des Tast
stiftes sowie der Montageplatte werden dem Rechner zuge
führt, der die Raumkoordinaten des Taststiftes unter Zuord
nung zu den Raumkoordinaten der Montageplatte in die Koor
dinaten des Werkzeug-Koordinatensystems transformiert.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß aus den an den
Bezugspunkten vermessenen Stellungen der Sensoreinrichtung
in Verbindung mit der zugeordneten Grundstellung des Robo
terarmes ein ablauffähiges Roboterprogramm erstellt wird,
wobei den mit der Sensoreinrichtung abgegriffenen Bezugs
punkten entsprechende Arbeitspositionen des Roboterarmes
zugeordnet werden. Das Roboterprogramm kann direkt in die
Robotersteuerung überspielt werden.
Es ist möglich, das
beschriebene Verfahren mit einem Verfahren zur Offline-
Programmierung von Robotern zu verknüpfen. Bei der Offline-
Programmierung wird das Roboterprogramm von einem externen
Rechner aus Konstruktionsdaten eines zu bearbeitenden Werk
stückes, die beispielsweise als CAD-Daten vorliegen,
generiert. Allerdings besteht bei der Offline-Programmie
rung der bisher in der Praxis noch nicht zufriedenstellend
gelöste Nachteil, daß die Zuordnung zwischen dem zu bear
beitenden Werkstück und der tatsächlichen Stellung des
Roboterarmes nicht genau bekannt ist. Toleranzen innerhalb
des Roboterarmes sowie Zuordnungsfehler bei der Positionie
rung des Werkstückes können sich zu beachtlichen
Bearbeitungsungenauigkeiten addieren.
Das kann dadurch vermieden werden, daß aus Konstruktionsdaten
eines zu bearbeitenden Werkstückes ein Roboterprogramm
erstellt wird, daß mit der Sensoreinrichtung Bezugspunkte
an dem Werkstück abgetastet werden, welches nach Maßgabe
des Roboterprogrammes positioniert worden ist, und daß die
mit der Sensoreinrichtung aufgenommenen Koordinaten der
Bezugspunkte mit den vom Roboterprogramm vorgegebenen Koor
dinaten an diesen Bezugspunkten verglichen werden sowie das
Roboterprogramm nach Maßgabe einer dabei festgestellten
Abweichung korrigiert wird. Durch das erfindungsgemäße Ver
fahren wird die unbekannte Position eines zu bearbeitenden
Werkstückes durch Antasten ausgewählter Punkte mit Hilfe
der Sensoreinrichtung, vorzugsweise eines an dem Roboterarm
angeordneten Tastarmes, ermittelt. Daraus ergibt sich die
Verschiebung zwischen der tatsächlichen und der bei der
Offline-Programmierung zunächst angenommenen Position. Das
Offline-Programm wird entsprechend korrigiert und ist
danach uneingeschränkt verwendbar. Die Vorteile der
Offline-Programmierung eines Industrieroboters sind unter
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Praxis in
vollem Umfange nutzbar.
Zur Erhöhung der erzielbaren Genauigkeit weist die
Sensoreinrichtung zweckmäßig eine Tastspitze auf, die
schablonenförmig an die Kontur des zu vermessenden Werk
stückes in den anzutastenden Bezugspunkten angepaßt ist.
Auf diese Weise können die Bezugspunkte sehr exakt
getroffen werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Erstellung eines Roboterprogramms für
einen Industrieroboter, der einen mehrgelenkigen Roboterarm
und eine Roboterarmsteuerung mit Rechner aufweist, wobei
die Positionen des Roboterarmes mittels Sensoren in einem in der Roboterarmsteuerung definierten Werkzeug- Koordinatensystem erfaßt werden,
der Roboterarm in einem Arbeitsbetrieb mit einem an seinem freien Ende angeschlossenen Werkzeug in Arbeitspositionen bewegt wird, die von dem im Rechner gespeicherten Roboterprogramm vorgegeben werden, und in einem Programmierbetrieb das Werkzeug durch eine für eine dreidimensionale Objektvermessung geeignete Sensoreinrichtung ersetzt wird, die an Bezugspunkte herangeführt wird, während der Roboterarm in einer vorher festgelegten Grundstellung verharrt,
die den Bezugspunkten zugeordneten Stellungen der Sensoreinrichtung, auf das Werkzeug-Koordinatensystem bezogen, meßtechnisch erfaßt werden und
aus der Grundstellung des Roboterarmes und den an den Bezugspunkten vermessenen Positionen der Sensorein richtung die Arbeitspositionen ermittelt werden.
die Positionen des Roboterarmes mittels Sensoren in einem in der Roboterarmsteuerung definierten Werkzeug- Koordinatensystem erfaßt werden,
der Roboterarm in einem Arbeitsbetrieb mit einem an seinem freien Ende angeschlossenen Werkzeug in Arbeitspositionen bewegt wird, die von dem im Rechner gespeicherten Roboterprogramm vorgegeben werden, und in einem Programmierbetrieb das Werkzeug durch eine für eine dreidimensionale Objektvermessung geeignete Sensoreinrichtung ersetzt wird, die an Bezugspunkte herangeführt wird, während der Roboterarm in einer vorher festgelegten Grundstellung verharrt,
die den Bezugspunkten zugeordneten Stellungen der Sensoreinrichtung, auf das Werkzeug-Koordinatensystem bezogen, meßtechnisch erfaßt werden und
aus der Grundstellung des Roboterarmes und den an den Bezugspunkten vermessenen Positionen der Sensorein richtung die Arbeitspositionen ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinrichtung
ein mehrgelenkiger, manuell führbarer Tastarm ist, der
Gelenke mit Sensoren zur Erfassung der Gelenkstellung auf
weist und wobei der Tastarm manuell an die Bezugspunkte
herangeführt und die den Bezugspunkten zugeordneten
Stellungen des Tastarmes mittels der Sensoren erfaßt sowie
die Meßwerte dem Rechner zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensorein
richtung eine Tastspitze aufweist, die schablonenförmig an
die Kontur des zu vermessenden Werkstückes in den anzu
tastenden Bezugspunkten angepaßt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19653830A DE19653830C1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Verfahren für die Bewegungsvorgabe eines Industrieroboters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19653830A DE19653830C1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Verfahren für die Bewegungsvorgabe eines Industrieroboters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19653830C1 true DE19653830C1 (de) | 1998-09-03 |
Family
ID=7815887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19653830A Expired - Fee Related DE19653830C1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Verfahren für die Bewegungsvorgabe eines Industrieroboters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19653830C1 (de) |
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1996
- 1996-12-21 DE DE19653830A patent/DE19653830C1/de not_active Expired - Fee Related
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