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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter mit einem ersten Roboterarm, der um eine erste Achse verschwenkbar ist, und einem zweiten Roboterarm, der um eine zweite Achse gegenüber dem ersten Roboterarm verschwenkbar ist, wobei die erste Achse durch eine Hauptwelle gebildet wird, auf der der erste Roboterarm drehbar gelagert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedienvorrichtung für einen Roboter, die eine Anzeige umfasst, auf der ein 3D-Modell des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung ausgelegt ist, dass eine Bewegung des 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige gemeinsam und entsprechend zu der tatsächlichen Bewegung des Roboters darstellbar ist.
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Im Stand der Technik sind verschiedene Kinematiken für den Aufbau von Robotern bekannt. So werden bei einer seriellen Kinematik die Antriebe in den jeweiligen Achsen des Roboters vorgesehen. Dies hat aber den Nachteil, dass die bewegte Masse durch das Gewicht dieser Antriebe erhöht wird. Alternativ sind parallele Kinematiken für den Aufbau von Robotern bekannt, bei denen beispielsweise mehrere Antriebe in einem Sockel des Roboters vorgesehen sind, deren Antriebsbewegung über separat von den Roboterarmen vorgesehene Getriebe zu dem jeweiligen Roboterarm geleitet wird. Hier kommen beispielsweise Viergelenkketten zum Einsatz.
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Weiterhin sind auch hybride Kinematiken bekannt, bei denen beispielsweise eine serielle Grundkinematik mit einem Antrieb über eine parallele Kinematik kombiniert wird. Ein derartiger Aufbau ist beispielsweise aus der
WO 2017/118953 A1 bekannt.
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Allerdings erfordern hybride und parallele Kinematiken eine Vielzahl von Lagerstellen, nicht nur bei den Roboterachsen, sondern auch für die separat vorgesehenen Getriebe, insbesondere für die Gliedelemente der Getriebe in Form der Viergelenkketten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine platzsparende und einfach zu montierende Gestaltung einer Antriebsmechanik für einen Roboter bereitzustellen.
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Die komplexe Kinematik von entsprechenden Robotern macht manuelle Steuervorgänge oder Einlernvorgänge oft kompliziert. Deswegen wurden im Stand der Technik verschiedene Konzepte und Lösungen erarbeitet, um die manuelle Bedienbarkeit von Robotern zu vereinfachen und intuitiver zu machen.
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So ist es aus der
WO 2007/0099511 A2 bekannt, einen Touchscreen bereitzustellen, auf dem eine 3D-Darstellung eines Roboters und ein Bedienbereich mit Pfeilsymbolen angezeigt wird, wobei Bewegungen des Roboters durch Drücken der Pfeilsymbole durchgeführt werden können. Die Manipulation des Roboters wird mittels den Pfeilsymbolen in Bezug auf den gleichen Betrachtungspunkt wie die 3D-Darstellung durchgeführt.
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Es ist also eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedienvorrichtung für einen Roboter bereitzustellen, die intuitiv zu bedienen ist, und dennoch eine vielseitige und flexible Bedienung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird ein Roboter mit einem Roboterarm, der um eine erste Achse verschwenkbar ist, und einem zweiten Roboterarm, der um eine zweite Achse gegenüber dem ersten Roboterarm verschwenkbar ist, bereitgestellt, wobei die erste Achse durch eine Hauptwelle gebildet wird, auf der der erste Roboterarm drehbar gelagert ist, wobei die Hauptwelle durch einen Antriebsmotor antreibbar ist, und wobei ein Antriebselement für das Verschwenken des zweiten Roboterarm bezüglich des ersten Roboterarms fest auf der Hauptwelle angebracht ist und mit dieser verdreht wird. Der Roboterarm ist also auf der Hauptwelle gelagert aber von dieser zumindest bezüglich seiner Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung entkoppelt. Somit erfüllt die Hauptwelle eine Doppelfunktion, nämlich das Bereitstellen einer Lagerung für den ersten Roboterarm, und die Übertragung einer Antriebsbewegung auf ein Antriebselement. Bei dem Antriebselement handelt es sich insbesondere um einen Hebel. Es kann sich aber auch um ein Zahnrad handeln. Jedenfalls wird eine Drehbewegung der Hauptwelle so weitergeleitet, dass der zweite Roboterarm dadurch bezüglich des ersten Roboterarms verschwenkt wird. Der Antriebsmotor für die Hauptwelle kann insbesondere über ein Getriebe mit dieser verbunden sein, beispielsweise durch ein Zahnradgetriebe und/oder einen Antriebsriemen. Der Roboter kann insbesondere ein Fünf-Achs-Roboter oder ein Sechs-Achs-Roboter sein. Ein Fünf-Achs-Roboter umfasst gewöhnlich die folgenden Baugruppen in einer kinematischen Reihe: einen verdrehbaren Sockel, einen bezüglich des Sockels verschwenkbaren Schwenkarm, einen bezüglich des Schwenkarms schwenkbaren Tragarm, einen bezüglich des Tragarms schwenkbaren Gelenkarm, und einen verdrehbaren Endeffektor. Bei einem Sechs-Achs-Roboter kann insbesondere der Tragarm in einen oberen und einen unteren Tragarm aufgeteilt sein, die gegeneinander verdreht werden können. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Roboterarm um den Schwenkarm, und bei dem zweiten Roboterarm um den Tragarm beziehungsweise oberen Tragarm. Bei der Hauptwelle handelt es sich insbesondere um eine Welle im Sockel des Roboters.
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Insbesondere weist der Roboter eine erste Viergelenkkette zum Antrieb des zweiten Roboterarms auf, wobei die erste Viergelenkkette eine Kurbel, eine Koppel und eine Schwinge aufweist, wobei die Kurbel mit der Koppel, und die Koppel mit der Schwinge jeweils gelenkig verbunden sind, und wobei das Antriebselement durch die Kurbel gebildet wird. Somit wird also durch Verdrehen des Antriebselements in Form der Kurbel die Koppel bewegt, die dann wiederum die Schwinge bewegt, wobei diese Bewegung direkt oder mittelbar zu einer Bewegung des zweiten Roboterarms gegenüber dem ersten Roboterarm führt. Insbesondere kann sich eine zweite Viergelenkkette an die erste Viergelenkkette anschließen, zum Antrieb des zweiten Roboterarms. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung liegen die Achse der Lagerung des ersten Roboterarms, insbesondere des Schwenkarms, und die Achse des Antriebs für die Schwenkbewegung des zweiten Roboterarms gegenüber dem ersten Roboterarm, also insbesondere des Tragarms gegenüber dem Schwenkarm, auf der gleichen räumlichen Achse. Es besteht somit eine vorteilhafte Anordnung, insbesondere beim Einsatz wenigstens einer Viergelenkkette, hinsichtlich Beweglichkeit und Kräfteverteilung. Der Antriebsmotor für die Hauptwelle kann insbesondere ein Schrittmotor sein. Dieser kann vorteilhafterweise über einen Riementrieb und ein Planetengetriebe mit der Hauptwelle verbunden sein. Dadurch wird ermöglicht, dass der zweite Roboterarm mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben werden kann. Das Verschwenken des ersten Roboterarms um die erste Achse in Form der Hauptwelle kann durch einen Schrittmotor und ggf. über einen Riementrieb und/oder ein Planetengetriebe angetrieben werden.
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Der Roboter kann insbesondere eine Reichweite von unter 0,3 m (Meter), von unter 0,5 m, von unter 0,9 m, von unter 1,2 m, von unter 1,4m oder von unter 1,6 m und/oder von über 0,9 m, von über 1,2 m, von über 1,4m, von über 1,6 m oder von über 3 m haben. Bei kleinen Robotergrößen mit kleinen Reichweiten ist die erfindungsgemäß kompakte Gestaltung von Vorteil, bei großen Robotergrößen mit hohen Reichweiten ist es von Vorteil, dass die Antriebe erfindungsgemäß entfernt von den Roboterachsen und mit vorteilhaften Übersetzungen vorgesehen werden können, sodass die Trägheitsmasse der bewegten Baugruppen des Roboters reduziert werden kann. Wenn der Roboter bspw. wenigstens eine Viergelenkkette in der Antriebskinematik aufweist, so kann bei einer Reichweite von über 0,9 m eine Traglast von 2 bis 3 kg mit einer hohen Geschwindigkeit von 120° bis 340° pro Sekunde bewegt werden. Im Stand der Technik, wo oft direkte Antriebe bei den Roboterachsen vorgesehen werden, ist dies in dieser Form nicht möglich, da dort durch Bauraumbeschränkungen und das Eigengewicht der Roboterstruktur sowie der Antriebe andere Übersetzungen in der Kinematik zum Einsatz kommen müssen, so dass höhere Antriebsleistungen notwendig sind. Deswegen werden im Stand der Technik oft andere Getriebearten mit höheren Übersetzungen eingesetzt, und andere Antriebsmotoren mit höheren Drehzahlbereichen, wobei diese Lösungen aber aufwändiger und somit weniger ökonomisch sind als der erfindungsgemäße Aufbau.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedienvorrichtung für einen Roboter, umfassend eine Anzeige, auf der ein 3D-Modell des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung ausgelegt ist, dass eine Bewegung des 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige gemeinsam und entsprechend zu der tatsächlichen Bewegung des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung so eingerichtet ist, dass eine gewünschte Bewegungsrichtung direkt an dem 3D-Modell des Roboters auswählbar ist, und dass ein der entsprechenden Auswahl entsprechendes Bedienelement auf der Anzeige eingeblendet oder hervorgehoben wird, wobei mit diesem Bedienelement dem Roboter eine Bewegung entlang der Bewegungsrichtung vorgebbar ist. Die Vorgabe entlang der Bewegungsrichtung kann positiv oder negativ sein. Somit kann der Bediener intuitiv eine gewünschte Bewegungsrichtung direkt am 3D-Modell des Roboters auswählen und dann den Roboter entlang oder um diese Bewegungsrichtung bewegen. Dies geschieht intuitiv, da die Bedienelemente auf der Anzeige eingeblendet oder farblich oder graphisch hervorgehoben werden, sodass dem Bediener intuitiv vermittelt wird, wie eine Bewegung entlang oder um die Bewegungsrichtung vorgebbar ist. Somit kann die Anzahl der angezeigten beziehungsweise hervorgehobenen Bedienelemente reduziert werden, wodurch eine übersichtliche Gliederung der Anzeige möglich ist, und somit eine intuitive und schnelle Bedienung.
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Insbesondere ist die Bewegungsrichtung eine Rotationsrichtung um eine der Achsen des Roboters. Wie bereits voranstehend erläutert, kann es sich bei dem Roboter insbesondere um einen Sechs-Achs-Roboter oder um einen Fünf-Achs-Roboter handeln. Ein Sechs-Achs-Roboter weist insbesondere die folgenden Baugruppen auf, die über die Roboterachsen verbunden sind: Sockel, Schwenkarm, oberer Tragarm, unterer Tragarm, Gelenkarm. Dabei ist der Sockel insbesondere um eine erste vertikale Achse verdrehbar, der Schwenkarm gegenüber dem Sockel um eine zweite horizontale Achse verschwenkbar, der obere Tragarm gegenüber dem Schwenkarm um eine dritte horizontale Achse verschwenkbar, der untere Tragarm gegenüber dem oberen Tragarm um eine vierte Achse in Längsrichtung des Tragarms verdrehbar, der Gelenkarm gegenüber dem unteren Tragarm um eine fünfte Achse verschwenkbar, und der Endeffektor, beispielsweise ein Greifer, gegenüber dem Gelenkarm um eine sechste Achse verdrehbar. Bei einem Fünf-Achs-Roboter kann insbesondere anstelle des oberen und unteren Tragarms nur ein integraler Tragarm vorgesehen werden. Durch das Auswählen einer dieser Achsen auf der Anzeige, insbesondere durch Anklicken oder Berühren des entsprechenden Bereichs des 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige, wird ein Bedienelement für die gewählte Achse angezeigt oder hervorgehoben, beispielsweise in Form von Tastenbereichen, oder einem Drehrad, mit dem dem Roboter eine Bewegung in positiver oder negativer Rotationsrichtung um die entsprechende Achse vorgegeben werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die Bewegungsrichtung eine Translationsrichtung entlang einer Koordinatenachse eines Bezugskoordinatensystems einer Komponente des Roboters. Insbesondere handelt es sich bei der Komponente des Roboters um eine der Baugruppen des Roboters, insbesondere den Sockel, einen der Roboterarme, oder den Endeffektor. Das Bezugskoordinatensystem kann jeweils fest relativ bezüglich der Komponente definiert sein, bewegt sich also mit der Komponente. Es ist aber auch möglich, dass das Bezugskoordinatensystem lediglich translatorisch oder rotatorisch mit der Komponente gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist die Bewegungsrichtung eine Rotationsrichtung um eine Koordinatenachse eines Bezugskoordinatensystems einer Komponente des Roboters. Somit kann die Komponente um die Rotationsrichtung positiv und negativ verdreht oder verschwenkt werden.
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Insbesondere kann das Bezugskoordinatensystem ein absolutes bzw. globales Koordinatensystem sein. Das Koordinatensystem ist also ortsfest und wird nicht verdreht. Dann erfolgt eine Bewegung der Komponenten des Roboters nach einer Auswahl der entsprechenden Koordinatenachse für die Komponente des Roboters entlang dieser absoluten Koordinatenachse. Alternativ kann das Bezugskoordinatensystem aber auch ein relatives Koordinatensystem bezüglich der Komponente des Roboters sein. Dann erfolgt eine Bewegung relativ zu der ausgewählten Koordinatenachse, die sich mit der Komponente des Roboters bewegt, d.h. verschiebt oder verdreht.
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Vorteilhafterweise ist die Komponente des Roboters ein Endeffektor, beispielsweise ein Greifer, also insbesondere das letzte Glied einer durch den Roboter gebildeten kinematischen Kette. Das Bezugskoordinatensystem kann insbesondere im Werkzeugzentrumspunkt (TCP, Tool Center Point) angeordnet sein.
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Insbesondere ist die Bedienvorrichtung so ausgelegt, dass das Bedienelement direkt an der ausgewählten Bewegungsrichtung im 3D-Modell des Roboters auf der Anzeige anzeigbar ist. Insbesondere kann das Bedienelement direkt an der ausgewählten Achse des Roboters oder an der ausgewählten Koordinatenachse des Bezugskoordinatensystems der Komponente des Roboters anzeigbar sein.
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Insbesondere ist die Bedienvorrichtung so ausgelegt, dass das Bedienelement in einem vom 3D-Modell des Roboters beabstandeten Bedienbereich der Anzeige anzeigbar ist. Dabei können die ausgewählte Bewegungsrichtung im 3D-Modell und das davon beabstandete Bedienelement farblich oder in graphischer Gestaltung abgestimmt oder entsprechend sein. Dadurch wird die Auswahl und die ansteuerbare Bewegungsrichtung für den Bediener klar erkennbar.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedienvorrichtung für einen Roboter, umfassend eine Anzeige, auf der ein 3D-Modell des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung ausgelegt ist, dass eine Bewegung des 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige gemeinsam und entsprechend zu der tatsächlichen Bewegung des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung so eingerichtet ist, dass eine gewünschte Bewegungsrichtung in einem vom 3D-Modell des Roboters beabstandeten Bedienbereich der Anzeige auswählbar ist, und dass durch die Auswahl die ausgewählte Bewegungsrichtung direkt am 3D-Modell des Roboters eingeblendet oder hervorgehoben wird, wobei mit einem Bedienelement dem Roboter eine Bewegung entlang der Bewegungsrichtung vorgebbar ist. Insbesondere kann die ausgewählte Bewegungsrichtung und der zugehörige Bedienbereich farblich oder in ihrer graphischen Gestaltung farblich aufeinander abgestimmt oder einander entsprechend sein.
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Die Erfindung stellt weiterhin eine Bedienvorrichtung für einen Roboter bereit, umfassend eine Anzeige, auf der ein 3D-Modell des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung ausgelegt ist, dass eine Bewegung des 3D-Modell des Roboters auf der Anzeige gemeinsam und entsprechend zu der tatsächlichen Bewegung des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine Bewegung des Roboters durch Betätigung wenigstens eines Bedienelements bei stillstehendem Roboter nur in dem 3D-Modell auf der Anzeige als Vorschau darstellbar ist. Somit kann zunächst überprüft werden, ob durch die Betätigung des Bedienelements die gewünschte Bewegung des Roboters überhaupt erreicht würde, bevor der Roboter tatsächlich bewegt wird. Dadurch wird die Sicherheit der Benutzung des Roboters gesteigert, da der Bediener zunächst sicherstellen kann, dass überhaupt das von ihm gewünschte Bewegungsergebnis erzielt wird. Durch das Bedienelement kann beispielsweise manuell eine Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung vorgegeben werden, die dann in der Vorschau ausgeführt wird. Alternativ kann durch das Bedienelement auch eine bestimmte Stellung des Roboters, beispielsweise durch einen Wegpunkt, vorgegeben werden, die dann in der Vorschau angezeigt wird.
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Insbesondere ist die Bedienvorrichtung so ausgelegt, dass eine Bewegung eines zweiten 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige zur Vorschau einer geplanten Bewegung des Roboters darstellbar ist, während das vorbeschriebene erste 3D-Modell des Roboters stillstehend dargestellt wird. Somit kann durch stetigen Vergleich der Ist-Position des Roboters gemäß dem ersten 3D-Modell und der Vorschau-Bewegung des zweiten 3D-Modells genau festgestellt werden, wie sich der Roboter bei einer entsprechenden Bedienung bewegen wird. Dafür beginnt die Darstellung des zweiten 3D-Modells insbesondere deckungsgleich auf dem ersten 3D-Modell. Alternativ kann das zweite 3D-Modell auch neben dem ersten 3D-Modell dargestellt werden, vorteilhafterweise in gleicher perspektivischer Ansicht. In einer Ausführungsform wird das erste oder zweite 3D-Modell transparent oder teiltransparent dargestellt, beispielsweise als Drahtgitter-Modell (wireframe-Modell) oder farblich abgehoben vom jeweils anderen 3D-Modell. Somit kann klar zwischen der Vorschau und der Ist-Position des Roboters unterschieden werden.
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Die Erfindung stellt weiterhin eine Bedienvorrichtung für einen Roboter bereit, der eine Anzeige umfasst, auf der ein 3D-Modell des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung ausgelegt ist, dass eine Bewegung des 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige gemeinsam und entsprechend zu der tatsächlichen Bewegung des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine geplante Bewegung des Roboters als Pfad relativ zu dem 3D-Modell auf der Anzeige dargestellt wird. Insbesondere wird der Pfad einer bestimmten Komponente oder des Endeffektors bei der geplanten Bewegung dargestellt.
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In einer Ausführungsform kann auch die bereits zurückgelegte Bewegung des Roboters in dem 3D-Modell auf der Anzeige als Pfad darstellbar sein, wobei diese insbesondere farblich oder in Art der Liniendarstellung abgesetzt von dem Pfad der geplanten Bewegung des Roboters ist.
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Insbesondere kann die Bedienvorrichtung so ausgelegt sein, dass die Pfade jeweils zwischen wählbaren Wegpunkten anzeigbar sind. Somit kann überprüft werden, ob durch eine Vorgabe von einem bestimmten Satz von Wegpunkten eine Bewegung erreicht wird, die der gewünschten Bewegung entspricht, und inwieweit ein Risiko bezüglich Kollisionen besteht.
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Insbesondere können auf der Anzeige der Bedienvorrichtung auch Bereiche oder Gegenstände angezeigt werden, in die der Roboter nicht einfahren darf, um eine automatische oder manuelle Kollisionsprävention zu ermöglichen.
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In einer Ausführungsform sind auf der Anzeige auswählbare Wegpunkte darstellbar, deren Auswahl bedingt, dass die Bedienvorrichtung den Roboter ansteuert den Wegpunkt anzufahren. Somit kann eine intuitive Bedienung beim manuellem Abfahren von Wegpunkten erreicht werden.
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Weiterhin können auf der Anzeige auswählbare Wegpunkte darstellbar sein, deren Auswahl bedingt, dass das Anfahren des Wegpunkts oder die Stellung des Roboters im Wegpunkt auf der Anzeige mittels des 3D-Modells des Roboters darstellbar ist, ohne dass die Bedienvorrichtung den Roboter entsprechend ansteuert. So kann das Anfahren eines Wegpunktes oder die Stellung des Roboters im Wegpunkt zunächst in der Vorschau auf der Anzeige beobachtet werden, und erst dann der tatsächliche Roboter angesteuert werden.
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In einer Ausführungsform kann ein Betätigungselement insbesondere auf der Anzeige darstellbar vorgesehen sein, das betätigt oder gehalten werden muss, damit die Bedienvorrichtung den Roboter verfährt. Somit kann sichergestellt werden, dass bei einer manuellen Bedienung des Roboters die Bedienperson an der Bedienvorrichtung verbleibt, während der Roboter bewegt wird und/oder ein ungewolltes Verfahren des Roboters verhindert wird. Insbesondere kann das Betätigungselemente exklusiv dafür vorgesehen sein, das Verfahren des Roboters freizugeben. In manchen Ausführungsformen kann das Betätigungselement in Form eines physikalischen Schalters oder Knopfes neben der Anzeige vorgesehen sein.
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Die Erfindung stellt weiterhin eine Bedienvorrichtung für einen Roboter bereit, die eine Anzeige umfasst, auf der ein 3D-Modell des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung ausgelegt ist, dass eine Bewegung des 3D-Modells des Roboters auf der Anzeige gemeinsam und entsprechend zu der tatsächlichen Bewegung des Roboters darstellbar ist, wobei die Bedienvorrichtung so eingerichtet ist, dass eine geplante Zwischen- oder Endstellung an einem Wegpunkt einer geplanten Bewegung des Roboters als 3D-Modell auf der Anzeige darstellbar ist. Somit können bei der Bewegungsplanung des Roboters die jeweiligen Stellungen des Roboters an den verschiedenen Wegpunkten überprüft werden, bevor eine tatsächliche Bewegung des Roboters instruiert oder freigegeben wird.
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Insbesondere ist die Anzeige als berührungsempfindlicher Bildschirm (Touchscreen) ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders intuitive Bedienung. Alternativ kann die Anzeige aber auch als normaler Bildschirm, mit einer zusätzlichen Auswahlvorrichtung vorgesehen sein, wie beispielsweise in Form einer Maus oder von Auswahltasten, wie beispielsweise Cursortasten.
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In einer Ausführungsform kann für die Einstellung von Werten aus vorgegebenen Mengen ein Auswahlrad auf der Anzeige darstellbar sein. Insbesondere kann das Auswahlrad perspektivisch mit einer Drehachse in der Anzeigeebene dargestellt werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Robotersystem mit einem Roboter und einer Bedienvorrichtung wie vorangehend beschrieben.
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Insbesondere ist der Roboter über Kabel und/oder Funk mit der Bedienvorrichtung verbunden. Die Bedienvorrichtung kann nahe des Roboters aber auch entfernt davon vorgesehen sein, beispielsweise für Anwendungen in der Telerobotik.
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Die Erfindung wird nun weitergehend anhand von beispielhaften Ausführungsformen erläutert, die in den folgenden Figuren dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Roboters in perspektivischer Ansicht;
- 2 eine Darstellung der Kinematik des Roboters aus 1;
- 3 eine Schnittansicht durch die Hauptwelle im Sockel des Roboters aus 1;
- 4 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt;
- 5 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt;
- 6 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt;
- 7 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt;
- 8 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt;
- 9 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt; und
- 10 den auf der Anzeige einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bedienvorrichtung dargestellten Inhalt;
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In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboters perspektivisch dargestellt. Der Roboter 1 weist einen Sockel 2, und mehrere gemäß einer seriellen Kinematik in Reihe angeordnete Roboterarme auf, nämlich einen Schwenkarm 3, einen oberen Tragarm 4, einen unteren Tragarm 5 und einen Gelenkarm 6.
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Bei dem dargestellten Roboter 1 handelt es sich um einen Sechs-Achs-Roboter. Die Vertikalachse für die Drehung des Sockels 2 stellt eine erste Achse des Roboters 1 dar. Zwischen dem Sockel 2 und dem Schwenkarm 3 ist ein erstes Gelenk 7 vorgesehen, das eine zweite Achse des Roboters 1 definiert. Zwischen den Schwenkarm 3 und dem oberen Tragarm 4 ist ein zweites Gelenk 7 vorgesehen, das eine dritte Achse des Roboters 1 definiert. Zwischen dem oberen Tragarm 4 und einem unteren Tragarm 5 ist ein drittes Gelenk 9 vorgesehen, das eine vierte Achse des Roboters 1 definiert. Die Drehachse des dritten Gelenks 9 ist in der Erstreckungsrichtung des Tragarms 4, 5, sodass der Tragarm 4, 5 in sich verdrehbar ist. Zwischen dem unterem Tragarm 5 und dem Gelenkarm 6 ist ein viertes Gelenk 10 vorgesehen, das eine fünfte Achse des Roboters 1 definiert. Ein Endeffektor in Form eines nicht dargestellten Greifers oder eines anderen Arbeitselements kann gegenüber dem Gelenkarm 6 um eine sechste Achse des Roboters 1 verdreht werden.
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Die ersten und zweiten Gelenke 7, 8 ermöglichen ein Verschwenken des Schwenkarms 3 und Tragarms 4, 5 um die jeweilige, im Wesentlichen horizontale zweite und dritte Achse des Roboters 1. Die Antriebsmotoren des dritten und/oder vierten Gelenks 9, 10 sind direkt oder über ein Getriebe an den Gelenken vorgesehen, wie bei einer rein seriellen Kinematik. Bei dem Getriebe kann es sich um einen Antriebsriemen handeln.
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Die Antriebsbewegungen für das erste Gelenk 7 und das zweite Gelenk 8 werden jeweils über Viergelenkketten 11, 12, 13 und 14 übertragen.
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Dabei sind die erste Viergelenkkette 11 und die zweite Viergelenkkette 12 in Reihe angeordnet, um eine Antriebsbewegung auf den Schwenkarm 3 zu übertragen, sodass dieser gegenüber dem Sockel 2 verschwenkt werden kann. Die erste Viergelenkkette 11 weist eine in 1 im Sockel 2 verborgene erste Kurbel auf, die mittels eines ersten Antriebsmotors verschwenkt werden kann, und mit der Koppel 15 gelenkig verbunden ist, und entsprechend die Koppel 15 der ersten Viergelenkkette 11 antreibt. Die Koppel 15 ist gelenkig mit der Schwinge 16 der ersten Viergelenkkette 11 verbunden und treibt diese an. Die Schwinge 16 bildet gleichzeitig die Kurbel der zweiten Viergelenkkette 12, und ist mit der Koppel 17 der zweiten Viergelenkkette 12 gelenkig verbunden und treibt diese an. Die Schwinge 18 der zweiten Viergelenkkette 12 ist starr mit dem Schwenkarm 3 verbunden, und rotiert mit diesem bei dessen Schwenkbewegung. Die Schwinge 18 und der Schwenkarm 3 können einteilig ausgebildet sein. Insbesondere bilden die Schwinge 18 und der Schwenkarm 3 eine Wippe bezüglich des ersten Gelenks 7. Die Kurbel der erste Viergelenkkette 11 kann in Axialrichtung unverschieblich an einem Motor oder Getriebe im Sockel 2 über eine Antriebswelle angeflanscht sein. Bei dem Getriebe kann es sich auch um einen Antriebsriemen oder Ähnliches handeln. Die Schwinge 16 kann ebenfalls axial unverschieblich im Sockel 2 gelagert sein. Schließlich kann auch die Lagerung der Schwinge 18 im Gelenk 7 in Axialrichtung unverschieblich sein.
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Die Antriebsbewegung für das Verschwenken des Tragarms 4, 5 gegenüber dem Schwenkarm 3 wird durch die dritte Viergelenkkette 13 und die vierte Viergelenkkette 14 von einem zweiten Antriebsmotor im Sockel 2 auf den Tragarm 4, 5 übertragen. Durch den zweiten Antriebsmotor wird eine innerhalb des Sockels 2 angeordnete und somit nicht in 1 erkennbare Kurbel der dritten Viergelenkkette 13 verschwenkt, die mit der Koppel 19 der dritten Viergelenkkette 13 gelenkig verbunden ist und diese antreibt. Die Koppel 19 ist mit der Schwinge 20 der dritten Viergelenkkette 13 gelenkig verbunden und treibt diese an. Die Schwinge 20 ist gleichzeitig die Kurbel der vierten Viergelenkkette 14, die mit der Koppel 21 der vierten Viergelenkkette 14 gelenkig verbunden ist und diese antreibt. Die Schwinge 22 und der obere Tragarm 4 sind starr in Form einer Wippe bezüglich des zweiten Gelenks 7 verbunden. Die Schwinge 22 der vierten Viergelenkkette 14 ist insbesondere einteilig mit dem oberen Tragarm 5 ausgebildet. Die Kurbel der dritten Viergelenkkette 13 kann in Axialrichtung unverschieblich an einem Motor oder Getriebe im Sockel 2 über eine Antriebswelle angeflanscht sein. Bei dem Getriebe kann es sich auch um einen Antriebsriemen oder Ähnliches handeln. Die Schwinge 20 kann axial unverschieblich im Schwenkarm 3 gelagert sein. Schließlich kann auch die Lagerung der Schwinge 22 im zweiten Gelenk 8 in Axialrichtung unverschieblich sein.
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In 2 ist eine schematische Darstellung der Kinematik des Roboters aus 1 gezeigt. Hier sind zusätzlich noch die Kurbel 23 der ersten Viergelenkkette 11 und die Kurbel 24 der dritten Viergelenkkette 13 zu erkennen. Der Schwenkarm 3 stellt einen ersten Roboterarm dar, der schwenkbar um die Roboterachse 7 gelagert ist. Zudem ist die Kurbel 24 der dritten Viergelenkkette um diese Achse gelagert.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung dieser Lagerung wird in 3 gezeigt. Erfindungsgemäß ist eine Hauptwelle 25 vorgesehen, auf der ein Antriebselement in Form der Kurbel 24 fest angebracht ist, sodass eine Verdrehung der Hauptwelle 25 zu einem Verschwenken der Kurbel 24 und somit zu einem Verschwenken des Tragarms 4, 5 um die Roboterachse in Form des Gelenks 8 gegenüber dem Schwenkarm 3 führt. Die Kurbel 24 ist insbesondere mittels einer Klemmpassung auf der Hauptwelle 25 befestigt. Ein Verpressen der Kurbel 24 auf der Hauptwelle 25 ist nicht notwendig. Die Klemmkraft kann durch Anziehen einer Schraube eingestellt werden. Insbesondere ist die Kurbel 24 im Befestigungsbereich in Radialrichtung geschlitzt und wird in Umfangsrichtung auf der Hauptwelle 25 festgezogen. Die Hauptwelle 25 ist mit einem Planetengetriebe 26 verbunden, das direkt oder über einen Antriebsriemen von einem Schrittmotor angetrieben wird und somit die Hauptwelle 25 verdreht. Insbesondere ist die Hauptwelle 25 direkt an der Ausgangswelle des Planetengetriebes 26 angebracht. Auf der Hauptwelle 25 ist über zumindest ein Drehlager, in der vorliegenden Ausführungsform über zwei Drehlager 27, der Schwenkarm 3 gelagert. Der Schwenkarm 3 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform zwei parallele Platten, die jeweils gemeinsam verdreht werden und diesbezüglich miteinander verbunden sind. Die Platten sind jeweils voneinander axial beabstandet auf der Hauptwelle 25 über die zwei Drehlager 27 gelagert. Die Drehlager 27 sind insbesondere als Schrägkugellager ausgestaltet, können in anderen Ausführungsformen aber auch als andere Wälzlager oder als Gleitlager ausgeführt sein. Die Hauptwelle 25 ist im Sockel 2 über ein Drehlager 28 gelagert. Auf der Hauptwelle ist ein Vorspannmechanismus vorgesehen, hier in Form einer Mutter 29, mit dem die Lagervorspannung in axialer Richtung der Drehlager 27 eingestellt werden kann. Weiterhin kann am Sockel 2 ein Drehgeber 30 vorgesehen sein, mit dem die relative Verdrehung des Schwenkarms 3 gegenüber dem Sockel 2 erfasst werden kann, und insbesondere für Regelungszwecke zurückgeführt werden kann. Die Welle weist mehrere Stufen auf, um die verschiedenen Elemente in einfacher Art und Weise montierbar zu machen, sodass sämtliche Bauteile der Reihe nach auf die Welle aufgeschoben werden können, und die Welle im Sockel 2 montiert werden kann.
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Durch die dargestellte Ausgestaltung, ist es möglich die Lagerung und ihren Antrieb reibungs- und spielarm auszuführen, wobei dennoch eine einfache Montage ermöglicht wird. Die Hauptwelle 25 ist also nicht nur die Welle für die Lagerung des Schwenkarms 3, sondern gleichzeitig auch die Getriebeabtriebswelle für den Antrieb des Tragarms 4, 5. Das Planetengetriebe 26 oder ein anderes geeignetes Getriebe können gleichzeitig auch die Lagerung der Hauptwelle 25 auf einer Seite übernehmen, während die andere Seite der Hauptwelle durch das Drehlager 28 gelagert wird. Die Drehlager 27 werden auf der Hauptwelle 25 durch einen festen Anschlag fixiert, hier in Form eines Sicherungsrings auf der einen Seite, und einer einstellbaren Mutter auf der anderen Seite. Damit wird bei der Montage sichergestellt, dass sich der Schwenkarm 3 in der korrekten Axialposition befindet, und ein Nachjustieren ist nicht notwendig. Die Lagerung des Schwenkarms 3 wird mit zwei Schrägwälzlagern ausgeführt, sodass ein Vorspannen der Lagerung möglich ist, wodurch Spiel verhindert beziehungsweise reduziert werden kann. Vorteilhafterweise kann die Einstellung der Vorspannung und die Einstellung der Lagerung unabhängig erfolgen.
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Erfindungsgemäß wird zudem ein Verfahren zur Montage eines Roboters bereitgestellt. Zunächst wird ein Endanschlag, insbesondere in Form einer Wellenmutter 29, auf einer Hauptwelle 25 vorgesehen. Dann wird ein erster Roboterarm, insbesondere der Schwenkarm 3, vorteilhafterweise mit darin verpressten Lagern 27, sowie eine Kurbel 24 auf die Hauptwelle 25 gesteckt. Zwischen dem ersten Roboterarm 3 und der Kurbel 24 kann ein Axiallager vorgesehen sein. Insbesondere kann zwischen jeder der zwei parallelen Platten des ersten Roboterarms 3 und der Kurbel 24 ein Axiallager vorgesehen sein. Eine axiale Sicherung all dieser Bauteile erfolgt insbesondere mit einem Sicherungsring. Dann wird die Lagerung mit der Wellenmutter 29 vorgespannt. Vor oder nach dem Aufbringen des ersten Roboterarms 3 und der Kurbel 24 auf der Hauptwelle 25, kann ein Ende der Hauptwelle 25 in einer Baugruppe, insbesondere einem Sockel 2, des Roboters montiert werden. Weiterhin kann ein Drehgeber 30 an der Baugruppe 2 befestigt werden. Nach dem Aufbringen des ersten Roboterarms 3 und der Kurbel 24 auf der Hauptwelle 25, kann auch das andere Ende der Hauptwelle in die Baugruppe 2 eingeschoben werden. Ein Lager 28 zwischen der Hauptwelle 25 und der Baugruppe 2 wird durch eine weitere Wellenmutter vorgespannt. Das Lager 28 kann insbesondere in der Baugruppe 2 verpresst sein. Die Hauptwelle 25 kann vor der Montage im Sockel bereits auf ein Getriebe 26 gefügt werden. Das Getriebe 26 kann an eine Platte der Baugruppe 2 geschraubt werden. Der Drehgeber 30 kann mit dem ersten Roboterarm 3 verbunden werden, um dessen Verdrehung zu erfassen.
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In 1 ist weiterhin eine Bedienvorrichtung 31 für den Roboter 1 dargestellt. Die Bedienvorrichtung weist eine Anzeige 32 auf, insbesondere in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms, und steht in Kommunikationsverbindung mit dem Roboter 1, insbesondere über eine kabellose (bspw. Bluetooth, WLAN, usw.) oder kabelgebundene Verbindung. Mittels der Bedienvorrichtung 31 können dem Roboter 1 in einem manuellen Steuerungsmodus Bewegungen vorgegeben werden, die dieser dann ausführt. Um eine intuitive Bedienung zu ermöglichen, ist auf der Anzeige 32 ein 3D-Modell 33 des Roboters darstellbar, welches sich synchron mit dem Roboter 1 bewegen kann. Zudem ist es aber auch möglich, lediglich das 3D-Modell 33 im Rahmen einer Vorschau zu bewegen, ohne den Roboter 1 synchron dazu zu bewegen. Der in der Vorschau visualisiert Bewegungsablauf kann dann zu einem späteren Zeitpunkt auf den realen Roboter 1 übertragen werden, sodass dieser sich zeitlich versetzt zu aber entsprechend der Vorschau bewegt.
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Insbesondere sind in dem 3D-Modell 33 verschiedene Bewegungsrichtungen gekennzeichnet, in der Darstellung nach 4 nämlich die Bewegungsrichtungen 34, 35, 36, 37, 38, 39 in Rotationsrichtung um die Achsen des Roboters. Wenn eine den Bewegungsrichtungen 34 bis 39 zugehörige graphische Schaltflächen direkt im 3D-Modell 33 des Roboters ausgewählt wird, so wird in einem Bedienbereich 40 der Anzeige 32 ein entsprechendes Bedienelement 41, 42, 43, 44, 45, 46 hervorgehoben, insbesondere in der gleichen Farbe oder Musterung wie die ebenfalls dann hervorgehobene Bewegungsrichtung. Dann kann durch Betätigen des Bedienelements eine Bewegung des Roboters um die Achse ausgewählten Bewegungsrichtung erfolgen. In 4 ist beispielsweise die fünfte Achse des Roboters in Form der Bewegungsrichtung 38 ausgewählt und entsprechend das Bedienelement 45. Eine Betätigung des Bedienelements 45 ermöglicht ein Verschwenken des Gelenkarms 6 gegenüber dem unteren Tragarm 5 um das Gelenk 10.
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In 5 wird der Inhalt der Anzeige 32 für eine weitere Art der Bedienung des Roboters dargestellt. Hier wird im 3D-Modell 33 des Roboters 1 ein Bezugskoordinatensystem für den Endeffektor 48 des Roboters 1 dargestellt. Der Bediener kann nun im Bezugskoordinatensystem 47 direkt eine der Koordinatenachsen auswählen, die die Bewegungsrichtungen 49, 50, 51 vorgeben. Im Bedienfeld 40 werden entsprechende Bedienelemente 52, 53, 54, 55, 56, 57 angezeigt, die in Einklang mit der Auswahl der Bewegungsrichtungen 49, 50, 51 hervorgehoben werden. Die Bedienelemente 52, 53, 54 ermöglichen eine Verdrehung um die jeweilig als Bewegungsrichtung ausgewählte Koordinatenachse in positiver und negativer Richtung. Weiterhin werden Bedienelemente 55, 56, 57 dargestellt, die ein Verfahren des Roboters in positiver und negativer Richtung entlang der ausgewählten Bewegungsrichtung ermöglichen. Durch ein Umschaltelement 58 kann angegeben werden, ob das Bezugskoordinatensystem relativ zum Endeffektor 48 oder als absolutes Koordinatensystem angezeigt werden soll.
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Wie in 4 und 5 erkennbar ist, gibt es somit bei einem Sechs-Achs-Roboter 18 auswählbare Bewegungsrichtungen, nämlich die Bewegungsrichtungen bezüglich der sechs Roboterachsen, die drei translatorischen Bewegungsrichtungen und drei rotatorischen Bewegungsrichtungen im Bezugskoordinatensystem des Endeffektors und drei translatorische Bewegungsrichtungen und drei rotatorische Bewegungsrichtungen im absoluten Koordinatensystem. Dabei kann für jede Bewegungsrichtung eine positive oder negative Bewegung instruiert werden, wodurch es insgesamt 36 verschiedene Möglichkeiten gibt den Roboter anzusteuern. Dennoch weiß der Bediener für jede Bewegung intuitiv, wie der Roboter verfahren wird, und kann zudem die Bewegungsrichtungen und Bewegungen entlang dieser einfach in der Bedienvorrichtung 31 auswählen. Somit kann die Gefahr reduziert werden, dass der Roboter eine ungewollte Bewegung ausführt und mögliche Beschädigungen können dadurch verhindert werden. Der Bediener hat die Möglichkeit die Bewegungsrichtungen direkt über Markierungen im 3D-Modell 33 des Roboters auszuwählen, wobei die Bewegungsrichtungen entweder den Achsen des Roboters oder Koordinatenachsen zugeordnet sein können. Wenn der Bediener durch Berühren die jeweilige Markierung im 3D-Modell 33 ausgewählt hat, so wird die entsprechende Markierung und/oder das zugehörige Bedienelement im Bedienbereich hervorgehoben. Dies kann beispielsweise durch Ausgrauen der anderen Bedienelemente und/oder Markierungen erfolgen oder durch farbiges Markieren, Blinken oder Aufleuchten des ausgewählten Bedienelements und/oder der ausgewählten Markierungen. Die Bedienung des Roboters, d.h. das Verfahren entlang oder um die jeweilige Bewegungsrichtung erfolgt dann über die Bedienelemente im Bedienbereich 40.
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Es ist aber auch möglich, die Auswahl der Bewegungsrichtungen im Bedienbereich 40 durch Auswahl der Bedienelemente zu tätigen. Beim Auswählen einer Bewegungsrichtung im Bedienbereich 40 aktualisiert sich dann die entsprechende Markierung im 3D-Modell 33 in der Art, dass die entsprechende Achse farblich markiert wird. Somit ist direkt im 3D-Modell 33 ersichtlich, welche Roboterachse sich bewegen wird, oder entlang welcher Koordinatenachse eine Bewegung des Roboters erfolgen wird.
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Bei einer Auswahl von Koordinatenachsen kann durch das Umschaltelement 58 bestimmt werden, ob das Bezugskoordinatensystem ein absolutes Koordinatensystem oder ein relatives Koordinatensystem bezüglich des Endeffektors 38 ist. Analog zur Auswahl der Roboterachsen kann auch hier im 3D-Modell 33 des Roboters die Koordinatenachse ausgewählt werden. Die Auswahl wird sowohl im 3D-Modell 33 als auch im Bedienbereich 40 graphisch dargestellt, auch hier wieder durch Ausgrauen der anderen Bedienelemente und/oder Bewegungsrichtungen oder durch farbliche Hervorhebung oder mit Hilfe von Animationen wie Blinken oder Ähnlichem.
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In einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Bedienelemente zusammen mit den Bewegungsrichtungen im 3D-Modell des Roboters dargestellt werden. Beispielsweise kann nach Auswahl der Bewegungsrichtung ein entsprechendes Bedienelement direkt innerhalb des 3D-Modells eingeblendet werden, das ein Verfahren in der ausgewählten Bewegungsrichtung ermöglicht. Eine derartige Ausgestaltung ist in 6 und 7 dargestellt. In 6 wurde die Bewegungsrichtung 51 entlang der Z-Koordinate des Bezugskoordinatensystems 47 ausgewählt. Diese Auswahl führt dazu, dass das Bedienelement 59 in Form von +/- Feldern eingeblendet wird. Alternativ kann das Bedienelement in Form von 3D-Buttons perspektivisch bezüglich der Bewegungsrichtung im 3D-Modell angezeigt werden, beispielsweise in Form von wenigstens einem länglichen Zylinder entlang der Bewegungsrichtung. Auf dem 3D-Button können wiederum Symbole oder Beschriftungen (wie z.B. +/- Zeichen) angezeigt werden. Durch Betätigen des Bedienelements 59 kann somit der Endeffektor in positiver und negativer Richtung entlang der Z-Koordinatenachse verfahren werden. Ein entsprechendes Bedienelement kann auch für Rotationsbewegungen direkt im 3D-Modell 33 des Roboters eingeblendet werden.
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In 7 wurde die Bewegungsrichtung 38 ausgewählt, die eine Rotationsrichtung um das Gelenk 10 des Roboters 1 definiert durch entsprechendes Betätigen der Bedienelemente 60 kann dann eine Rotation beziehungsweise ein Verschwenken des Gelenkarms 6 des Roboters bedingt werden.
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In 8 wird der Inhalt der Anzeige einer weiteren Ausführungsform der Bedienvorrichtung 31 dargestellt. In dieser Ausführungsform wurde die Bewegungsrichtung 35 ausgewählt, die ein Verschwenken des Schwenkarms 3 gegenüber dem Sockel 2 um das Gelenk 7 definiert. Um die Auswirkungen einer solchen Bewegung zunächst zu simulieren, bevor der Roboter 1 bewegt wird, wird ein zweites 3D-Modell 61 eingeblendet, das entsprechend der Betätigung des Bedienelements 42 zunächst nur als Vorschau verfahren wird. Dadurch wird dem Bediener visualisiert, wie der Roboter auf eine entsprechende Ansteuerung reagieren wird. Danach kann der Bediener wieder in den normalen Modus wechseln und die simulierte Bewegung ausführen oder eben eine andere Bewegung ausführen. Folglich kann - wenn der Bediener sich unsicher ist, wie eine Bewegung ausgeführt wird - zunächst in den Vorschaumodus geschaltet werden, beispielsweise durch einen Umschalter in der Anzeige, um dem Bediener Sicherheit über die zu erwartenden Bewegungen zu geben. In speziellen Positionen des Roboters, beispielsweise in Singularitäten, ist die Bewegung des Roboters für einen unerfahrenen Bediener unter Umständen nämlich unerwartet. Ebenfalls kann unter Umständen die Drehrichtung der Roboterachsen für unerfahrene Bediener nicht erkennbar sein. Der Vorschaumodus ermöglicht dem Bediener dennoch eine schnelle Einarbeitung und sichere Bedienung des Roboters. Im Vorschaumodus kann nach Auswahl einer Bewegungsrichtung in Form einer Roboterachse oder Koordinatenachse im 3D-Modell oder über das Bedienfeld eine Animation abgespielt werden, welche die Bewegung des Roboters vorab simuliert. Dies kann sowohl anhand eines zweiten 3D-Modells 61 des Roboters als auch durch zusätzliche richtungsweisende Elemente im 3D-Modell erreicht werden, wie beispielsweise durch einen Pfeil 62, Pfadlinien oder Ähnliches.
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Oftmals wird Programmierung von Robotern durch die Vorgabe von Wegpunkten durchgeführt, die der Roboter dann der Reihe nach abfährt. Dabei ist es bei einem neu angelegten Bewegungsprogramm hilfreich, den gesamten Pfad des Roboters zwischen den Wegpunkten visuell dargestellt zu sehen, um mögliche Kollisionen oder unvorteilhafte Bewegungen des Roboters während des Abfahrens des vorgegebenen Pfades zu vermeiden, insbesondere durch entsprechende Anpassungen der Wegpunkte oder der Bewegungen um die verschiedenen Roboterachsen. Erfindungsgemäß kann nun eine geplante Bewegung des Roboters als Pfad 63 relativ zu dem 3D-Modell 33 auf der Anzeige 32 dargestellt werden. Dabei können in einem gesonderten Wegpunktfeld 64 verschiedene Wegpunkte aufgelistet werden, die anwählbar sind. Der Pfad 63 wird perspektivisch bezüglich des 3D-Modells 33 dargestellt. Es ist durch eine geeignete graphische Anzeige, beispielsweise durch ausgegraute, farbige Elemente oder eine Darstellung als Punktlinie oder Linie 60 möglich darzustellen, welcher Bereich des Pfades der geplanten Bewegung entspricht und welcher Teil des Pfades der Bereich der abgefahrenen Bewegung. Zusätzlich kann ein Betätigungselement 65 auf der Anzeige 32 dargestellt sein. Nur wenn der Bediener das Betätigungselement gedrückt hält, bewegt sich der Roboter anhand der Bewegungsvorgabe. Das heißt, der Bediener kann jederzeit das Betätigungselement 65 loslassen, um zu erreichen, dass der Roboter umgehend stehen bleibt. Dies ist eine zusätzliche Sicherungsmaßnahme um mögliche Kollisionen des Roboters am Anfang des nächsten Wegpunktes zu verhindern. Zudem ermöglicht das Betätigungselement, dass der Bediener durch Antippen die Bewegung des Roboters verlangsamen kann, um kritische Bereiche sehr langsam und schrittweise abzufahren.
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Oftmals besteht ein Roboterprogramm aus sehr vielen Wegpunkten. Dementsprechend ist es oft für den Bediener schwierig Überblick über diese zu behalten. Um verschiedene Anfangs-, Zwischen- und Endpositionen des Roboters einfach überprüfen zu können, kann wie in 10 dargestellt im Wegpunktfeld 34 eine Auswählbarkeit der Wegpunkte vorgesehen sein.
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Wenn der Bediener nun einen Wegpunkt auswählt, so wird eine Vorschau der Stellung des Roboters an diesem Wegpunkt im 3D-Modell 33 eingeblendet. Diese kann zusätzlich oder in Form des 3D-Modells 33 erfolgen und kann beispielsweise durch eine graphische Veränderung des 3D-Modells 33 gekennzeichnet werden. So kann das 3D-Modell beispielsweise als Drahtgittermodell dargestellt werden. Die Vorschau kann manuell oder automatisch nach kurzer Zeit wieder ausgeblendet werden.
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Die vorbeschriebene Erfindung ermöglicht somit eine ergonomische und intuitive Bedienung eines Roboters, und ermöglicht diese einfach schnell und sicher durchzuführen. Die Bedienvorrichtung 31 kann als Bedienpanel mit Touchscreen ausgeführt sein, aber auch als herkömmlicher PC oder Laptop.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/118953 A1 [0003]
- WO 2007/0099511 A2 [0007]
