DE3223896C2

DE3223896C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Steuerungsdaten für bahngesteuerte Industrieroboter

Info

Publication number: DE3223896C2
Application number: DE19823223896
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. 7400 Tübingen Altenhein; Rolf D. Dr.-Ing. Schraft; Manfred Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Schweizer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1982-06-26
Filing date: 1982-06-26
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE3223896A1

Abstract

Erstellung von Programmen für bahngesteuerte Industrieroboter mittels einer Abtasteinrichtung, mit der die zu programmierende Bahn von Hand abgefahren wird und deren relative Position und Orientierung durch eine Auswerteeinrichtung in Form elektrischer Daten abgespeichert werden. Die Position und die Orientierung der als mechanisch nicht an die Auswerteeinrichtung (6) gebundenes Handgerät (Handgriff 2) ausgebildeten Abtasteinrichtung (1) werden mit Hilfe in dieser integrierter Mittel (3, 4) unmittelbar erfaßt und in elektrische Daten umgewandelt, die drahtgebunden (Kabel 5) oder drahtlos zur Auswerteeinrichtung (6) übertragen werden, in der die die Bahn bestimmenden Größen ermittelt und in für die Robotersteuerung geeignete Daten umgesetzt und gespeichert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Stcuerungsdaten für bahngesteuertc Industrieroboter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannt sind Vorrichtungen zur Programmierung von bahngestcuerten Industrierobotern, die aus einem Gestell bestehen, welches die gleiche Kinematik aufweist wie der zu programmierende Industrieroboter. Die Arme des Gestells haben die gleichen Längen und seine Gelenke die gleichen Freihcilsgradc wie die entsprechenden Elemente des Industrieroboters. Die jeweiligen Ausstellungen des Gestells werden durch Wegaul'nchmer registriert und in elektrische Daten umgewandelt, die abgespeichert werden. Die abgespeicherten Daten können zu einem späteren Zeilpunkt in den Arbeitsspeicher des Industrieroboters übergeben weiden. Die /u programmierende Bahn wird mittels des vom Programmierer erfaßten, beweglichen Endes der Vorrichtung von Hand abgefahren.

Aus der DE-PS 15 88 663 ist eine Vorrichtung bekannt, die einen von Hand führbaren Abtaststift aufweist. Dieser ist jedoch mechanisch mit einer Abtastmaschine und einem Werkzeugtisch verbunden. Aus der DE-AS 2102 716 ist eine Vorrichtung bekannt, die ebenfalls einen von Hand fühlbaren Abtaststift aufweist. Die Bewegungen des Abtaststiftes werden mittels Koordinalenmotoren auf einen verschiebbaren Wagen übertragen. Die Führung des Abtaststiftes ist mechanisch an den Wagen gebunden, der seinerseits mechanisch an eine stationäre Einrichtung gebunden ist.

Aus der DE-OS 2b 09 648 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine opto-iMckironische Abtasteinrichtung auf« eist, deren Bewegung durch Impulsgeber gesteuert ist:

Die Abtasteinrichtung ist über Aniriebsmotoren und Spindeln krallschlüssig mit einer stationären Einrichtung verbunden.

Die bekannten Vorrichtungen haben folgende Nach-

teile:

— Es ist eine relativ große Masse zu bewegen, was zu Programmierfehlern führen kann.

— Der Programmierer kann durch mechanische KIemente bei seiner Arbeil behindert werden.

Aus der DE-OS 30 43 557 ist zwar eine Vorrichtung bekannt, die leicht und nicht durch mechanische Elemente mit einem ortsfesten Bezugspunkt verbunden ist. Diese Vorrichtung kann jedoch nur Daten erfassen, die in codierter Form vorliegen. Zur Erfassung von .Steuerungsdaten für bahngestcuerte Industrieroboter ist sie aber nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Steuerungsdaten für bahngesteuerte Industrieroboter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Abtastung der zu erfassenden Bahn leicht und ohne Behinderung durch mechanische Elemente des Abtasigeräies erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Verfahrensmerkinale gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 4 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrieben. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist im Anspruch 5 beschrieben. In den Ansprüchen 6 bis 8 sind vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung beschrieben. Mit der Erfindung isi der besondere Vorteil verbunden, daß während der Programmerstellung ein Industrieroboter nicht vorhanden sein muß bzw. daß das erstellte Programm für eine große Anzahl von Industrierobotern verwendbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen anhand der schematischen F i g. 1 bis 3 beschrieben, die verschiedene Möglichkeiten der Erfassung von Position und Orientierung des Abtastgerätes, das ein Teil der Vorrichtung ist, zeigen, und zwar gemäß der

Fig. I mittels Kreiseln und Besehleunigungsaufnchmcrn, gemäß der

Fig. 2 mittels optisch wirksamer Mittel in Verbindung mit ortsfesten optischen F.inrichüingen, gemäß der

F i g. 3 mittels Kreiseln und mindestens einer auf der zu programmierenden Bahn abrollbaren Kugel.

Mit 1 ist in den Figuren jeweils das ab; Handgerät ausgebildete, am Handgriff 2 zu erfassende und bzw. mit einer Nase 11 gemäß der Fig. 1 entlang der zu programmierenden Bahn zu führende Abtastgerät bezeichnet. Das Abtastgerät 1 arbeitet jeweils mit einer Aus-Werteeinrichtung 6 zusammen. Gemäß der Fig. 1 enthält das Abtastgerät 1 drei Kreisel mit senkrecht zueinander orientierten Achsen und drei Bcschleunigungsaufnchmer 4 mit senkrecht zueinander orientierten Aufnahmerichtungen. Die Kreisel 3 und die Beschlcunigungsaufnehmer 4 liefern Informationen über die jeweilige Position und die jeweilige Orientierung des Abtastgerätes 1.

Diese Informationen werden durch nicht dargestellte Mittel in elektrische Daten umgewandelt, die über das Kabel 5 — drahtgebunden — oder aber drahtlos zur Auswerteeinrichtung 6 übertragen werden. Dort werden durch nicht dargestellte Mittel aus diesen Daten die zu programmierende Bahn bestimmenden Größen ermittelt und in für die Robotcrsteuerung geeignete Daten umgesetzt und gespeichert, die nach Bedarf in den Arbeitsspeicher eines Industrieroboters umgespeichcri Gemäß der F i g. 2 ist das Äbiastgerät 1 mit optisch wirksamen Mitteln 7 versehen bzw. mit Lichtquellen, insbesondere l.euchtdioden oder mit Farbpunkten. Mit den ortsfesten optischen Einrichtungen 8, insbesondere

·> mil Fernsehkameras, werden die mit dem Abfahren der zu piogrammiei enden Bahn verbundenen Ortsänderungen der Mittel 7 erkannt und entsprechende Informationen über die Kabel 5 oder auch drahtlos zur Auswerteeinrichtung 6 übertragen, wo mit nicht dargestellten

to Mitteln aus diesen Informationen die die Bahn bestimmenden Größen ermittelt und in für die Robotersteuerung geeignete Daten umgesetzt und gespeichert werden. Gemäß der F i g. 3 enthält das Abtastgerät 1 drei Kreisel 9 mit senkrecht zueinander orientierten Achsen.

r> Ferner ist an dem Abtastgerät 1 mindestens eine Kugel 10 gelagert, die längs der zu programmierenden Bahn abrollbar ist. Mittels nicht dargestellter, senkrecht zueinander wirksamer Wcgmeßsysteme wird die Rollbewegting der Kugel 10 ermittelt. Die von den Kreiseln und den Wcgmcßsystcmcn erhaltene Position und Orientierung des Abiastgerätes 1 betreffenden Informationen werden durch nicht dargestellte Mittel in elektrische Daten umgewandelt, die über das Kabel 5 oder aber drahtlos zur Auswerteeinrichtung 6 übertragen

2% werden, wo sie entsprechend der anhand der F i g. 1 beschriebenen Weise weitervcrarbciiet werden. Kreisel, Bcsehlcunigungsaufnchnier, optische Sende- und Empfangsmittel. Wegmeßsysteme sowie Mittel und Verfahren zur drahtgebundenen oder drahtlosen Da-

JO tenübcrtragung, die für die Ausführung der Erfindung geeignet sind, sind bekannt und daher nicht eigens bzw. im einzelnen dargestellt. Mittel und Verfahren, die für die Umwandlung der die jeweilige Position und Orientierung des Abtastgerätes kennzeichnenden informatio-

)■> nen in elektrische Daten, für die Ermittlung der die zu programmierende Bahn bestimmenden Größen und für deren Umsetzung in für die Robotersteuerung geeignete Daten sowie für die Speicherung dieser Daten geeignet sind, sind ebenfalls bekannt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erfassung von Steuerungsdaten für bahngesteuerte Industrieroboter mittels einer s Abtasteinrichtung, mit der die Bahn von I land abgefahren wird und deren relative Position und Orientierung durch eine Auswerteeinrichiung in Form elektrischer Daten abgespeichert werden, d a durch gekennzeichnet, daß die Position und i< > die Orientierung eines frei führbaren, handlichen Abtastgerätes (1). das weder mit der Auswerteeinrichtung (6) noch mit einem ortsfesten Bezugspunkt durch mechanische Elemente verbunden ist und mit dem die Bahn von Hand abgefahren wird, durch in r, das Abtastgerät (1) integrierte Einrichtungen zur Aufnahme von Länge und augenblicklicher Richtung der Bahn zu einem ihrer Endpunkte, beginnend und relativ zu diesem unmittelbar erfaßt und in elektrische Daten umgewandelt werden, die drahtgebunden oder drahtlos zur Auswerteeinrichtung (6) übertragen werden, in der die die Bahn bestimmenden Größen ermittelt und in für die Steuerung der Industrieroboter geeignete Daten umgesetzt und gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dreier in dem Abtastgerät (1) enthaltener Kreisel (3), mit senkrecht zueinander orientierten Achsen und mittels dreier in dem Abtastgerät enthaltener Beschlcunigungsaufnchmer (4) jo mit senkrecht zueinander orientierten Aufnahmerichtungen Position und Orientierung des Abtastgerätes erfaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Position und Orientierung des Ablast- r> gerätes (1) im Zusammenwirken von an diesem angebrachten optisch wirksamen Elementen (7). bspw. Lichtquellen, mit die Ortsänderungen dieser Elemente erkennenden, ortsfesten optischen Einrichtungen (8). bspw. Kernsehkameras, erfaßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dreier in dem Abtastgerät (1) enthaltener Kreisel (9) mit senkrecht zueinander orientierten Achsen und mittels mindestens einer an dem Abtastgerät (1) gelagerten, längs der zu pro- 4^r> grammierenden Bahn abrollbarcn Kugel (10) in Verbindung mit zwei senkrecht zueinander wirksamen Wegmeßsystemen /ur Ermittlung der Rollbewcgung der Kugel (10) Position und Orientierung des Abtastgerätes (1) erfaßt werden. w

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch ein weder mit der Auswcrtecinrichtung (6) noch mit einem ortsfesten Bezugspunkt durch mechanische Elemente verbundenes, frei führbares handliches Abtastge- w rät (Ij zum Abfahren der Bahn von Hand, durch in das Abtasgerät (I) integrierte Einrichtungen zur Aufnahme von Länge und augenblicklicher Richtung der Bahn, mittels derer die Position und die Orientierung des Abtastgerätes (I) relativvu einem wi Punkt der Bahn unmittelbar erfaßt und in elektrische Daten umgewandelt werden, wobei die Ausweite einrichtung (6) Schaltungen zur Ermittlung der die Uiihn bestimmenden (irößen aus den elektrischen Dillen. Schaltungen für deren Umsetzung in IVir die n Robotersicucrung geeignete Daten. Schaltungen liir die Speicherung dieser Daten und .Schallungen liir die drahtgebundene (S) oder drahtlose I Ibeilragiing der elektrischen Daten von dem Abtastgerät (1) zur Auswertecinrichtung (6) enthält.

b. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch drei in dem Abtastgerät (i) enthaltene Kreisel (3) mit senkrecht zueinander orientierten Achsen und durch drei in dem Abtastgerät (1) enthaltene Beschleunigungsaufnehmer (4) mit senkrech: zueinander orientierten Aufnahmeeinrichtungen zur Erfassung der Position und der Orientierung des Ablastgerätes(i).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch an das Abtastgerät (I) angebrachte optisch wirksame Elemente (7), bspw. Lichtquellen, sowie durch die Ortsänderungen dieser Elemente (7) zwecks Erfassung der Position und der Orientierung des Abtasigcrätes (I) erkennende, ortsfeste optische Einrichtungen (8), bspw. Fernsehkameras.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch drei in dem Abtastgerät (1) enthaltene Kreisel (9) mit senkrecht zueinander orientierten Achsen sowie durch mindestens eine an dem Abtastgerät (1) gelagerte, längs der Bahn abrollbare Kugel (10) in Verbindung mil zwei senkrecht zueinander wirksamen Wegmeßsystemen zur Ermittlung der Rollbewegung der Kugel (10), zur Erfassung der Position und der Orientierung des Abtastgerätes (1).