DE4303264A1 - Bediengerät zur Bewegungsvorgabe und Programmierung von Robotern - Google Patents
Bediengerät zur Bewegungsvorgabe und Programmierung von RoboternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bediengerät zur Bewegungsvorgabe und Programmie
rung von Robotern gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Derartige Bediengeräte sind in der industriellen Robotertechnik bekannt und wer
den allgemein eingesetzt. Sie ermöglichen die Steuerung von Roboterbewegungen in
verschiedenen Koordinatensystemen, aber auch die Erstellung von Roboterprogram
men. Der Roboter kann in beliebige, für ihn erreichbare Positionen gefahren werden.
Dies geschieht mittels Eingabetasten auf dem Bediengerät oder mit integriertem
Steuerknüppel. Diese bekannten Bediengeräte bieten die Möglichkeit in Achs-, Welt-
und Werkzeugkoordinaten zu verfahren. Beim Verfahren in Roboterachskoordinaten
werden die Achsen des Roboters einzeln bewegt, bis die gewünschte Position erreicht
ist. Beim Verfahren in Weltkoordinaten wird durch die Rückwärtstransformation die
Konfiguration des Roboters berechnet, um eine bestimmte Position im Weltkoordina
tensystem zu erreichen. Die Werkzeugkoordinaten beziehen sich auf ein am Werk
zeug definiertes Koordinatensystem und auf die damit gekoppelten
Roboterbewegungen. Bei diesen Bediengeräten ist es möglich, zwischen den einzel
nen Koordinatensystemen zu wählen. Die Verfahrbarkeit des Roboters in die entspre
chende Richtung wird durch Drücken von einzelnen Richtungs- und Verfahrtasten im
Bediengerät bewirkt. Trotz der vielen Möglichkeiten die Bewegungen des Roboters
vorzugeben, die ein solches Bediengerät bietet, ist eine genaue Bewegungsvorgabe
nur in Richtung einzelner Koordinaten möglich. Das Verfahren des Roboters gleichzei
tig und kontrolliert zwischen verschiedenen Koordinaten ist mit dem herkömmlichen
Gerät nicht möglich. Zwar können gleichzeitig zwei Tasten, z. B. die x- und y-Verfahrta
ste gedrückt werden, jedoch ist ein kontrolliertes und genaues Verfahren zwischen die
sen beiden Koordinaten nicht möglich. Eine genaue Verfahrbarkeit eines Roboters bei
solchen komplizierten Bewegungsabläufen ist nur dann möglich, wenn ein Umschalten
zwischen den Koordinatensystemen vorgenommen wird. Die Verfahrbarkeit des Robo
ters längs beliebiger Kurvenbahnen ist durch die Bewegungsvorgabe mittels eines
derartigen Bediengerätes nur sehr schwer möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Bediengerät zur
Bewegungsvorgabe und Programmierung von Robotern so weiterzubilden, daß Robo
terbewegungen in allen sechs Freiheitsgraden gleichzeitig und kontrolliert vorgege
ben werden können.
Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Die
Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Danach ist vorgesehen, daß das Bediengerät zusätzlich zu seiner
gattungsgemäßen Ausbildung über eine Sensoranordnung zur räumlichen Positions-
und Bewegungserfassung verfügt und daß die Bewegungen des Bediengeräters direkt
in die Roboterbewegungen umgesetzt werden. Praktisch bedeutet dies, daß das
Bediengerät zur Bewegungsvorgabe benützt wird, indem das Bediengerät bewegt
wird. Der Roboter folgt den Bewegungen des Bediengerätes. Somit sind Verfahrwege
bzw. Bewegungen des Roboters in zwei oder mehreren Freiheitsgraden möglich,
wobei diese mit hoher Präzision ausgeführt werden, weil der Roboter der Bewegung
des Bediengerätes bzw. der Handbewegung der Bedienperson unmittelbar folgt. Be
sonders vorteilhaft ist dabei, daß durch das Betätigen von Eingebetasten des
Bediengerätes bestimmte Freiheitsgrade abgewählt werden können, so daß die Robo
terbewegungen den Bewegungen des Bediengerätes nur in bestimmten Koordinaten
folgen. So kann z. B. eine unruhige Gerätführung durch die Hand des Bedieners durch
das Abwählen eines oder mehrerer Freiheitsgrade unterdrückt werden. Dadurch ist so
wohl eine kontrollierte Vorgabe von Freiheitsgraden als auch ein kontrolliertes, gleich
zeitiges Arbeiten mit mehreren Freiheitsgraden möglich. Es haben bereits Versuche
stattgefunden, bei denen ein derartiges Sensorsystem in/an der Hand der Bedienper
son angeordnet war. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß zwar die Handbewe
gungen der Bedienperson in die Roboterbewegungen unmittelbar umgesetzt werden
konnten, daß jedoch dem Verfahren enge Grenzen gesetzt waren, u. a. durch die
eingeschränkte Beweglichkeit des menschlichen Handgelenkes; so z. B. war eine kon
tinuierliche Drehung um mehr als 180° nicht möglich. Darüberhinaus hat sich heraus
gestellt, daß insbesondere linearen Bewegungen immer willkürliche Bewegungen der
Bedienerhand überlagert waren.
Die Sensoranordnung besteht vorteilhafterweise aus einem 3D-Sensorsystem, d. h.
aus einem System, das in der Lage ist, Bewegungen in allen sechs Freiheitsgraden zu
erfassen und entsprechende Signale an einen Rechner weiterzugeben. In einer kon
kreten Ausführungsform besteht dieses System aus einer Signalquelle und einem
Sensorempfänger. Vorzugsweise handelt es sich um auf magnetischer Basis arbeiten
de Sensoren. Die durch die Signalquelle ausgesandten Signale werden durch den
Sensorempfänger relativ zur Signalquelle in allen sechs Freiheitsgraden erfaßt, durch
einen Rechner ausgewertet, über eine Standardschnittstelle (parallele oder serielle)
an eine konventionelle Robotersteuerung weitergegeben und dort zu Roboterbewe
gungen gewandelt.
Vorteilhafterweise kann das Verhältnis Roboterbewegung zur Bewegung des
Bediengerätes frei bestimmt werden. Dies ist besonders für feine, hochpräzise Bewe
gungen des Roboters wichtig. Die Handbewegungen des Bedieners können beliebig
skaliert werden.
Besonders vorteilhaft ist, daß die herkömmlichen Verfahrtasten des Bediengerätes
zur Programmierung von verfeinerten, hochpräzisen Bewegungen des Roboters ver
wendet werden können. Zu diesen programmierten Bewegungen kommen dann im
Verlauf des Bearbeitungsprozesses die durch die Hand der Bedienungsperson ge
steuerten Bewegungen des Bediengerätes hinzu.
Das erfindungsgemäße Bediengerät ist mobil und kann an verschiedene Roboter
angepaßt werden. Es sind keine kostenintensiven Hardwareaufbauten erforderlich.
Das Bediengerät ist nahezu uneingeschränkt einsatzfähig.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 Eine Ansicht des Bediengerätes.
Fig. 2 Schematische Darstellung der Signalwege für das Sensorsystem.
Fig. 3 Schematische Darstellung des Steuerungsablaufes mit dem erfindungsge
mäßen Bediengerät.
In Fig. 1 ist ein Handbediengerät 8 dargestellt. Sichtbar sind die Verfahr- oder Rich
tungstasten 1, Programmiertasten bzw. Tasten zum Umschalten zwischen verschiede
nen Koordinatensystemen 11, ein Display 2, ein Notabschalter 3 sowie einen
Zustimmungsschalter 4. Mittels Eingabetasten 11 können sowohl verschiedene Koor
dinatensysteme als auch die Zahl der Freiheitsgrade gewählt werden.
Das in Fig. 2 dargestellte 3D-Sensorsystem weist auf magnetischer Basis arbeiten
de Sensoren auf und besteht aus einer Signalquelle 5 und einem Sensorempfänger 6.
Dieser Sensor 6 empfängt das Magnetfeld des Senders 5, und diese Informationen
werden an einen Mikrorechner 7 gegeben, der die Signale auswertet und die Positions
werte der Empfängers 6 in allen 6 Freiheitsgraden bestimmt. Diese Positionswerte 12
werden an eine Standardschnittstelle weitergegeben.
n Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Bediengerät 8 schematisch dargestellt, wobei
entsprechende Positionswerte 12 von der Standardschnittstelle an eine Robotersteue
rung 9 weitergegeben werden. Die Robotersteuerung 9 setzt die Positionswerte in Ro
boterbewegungen unmittelbar um.
Claims (7)
1. Bediengerät zur Bewegungsvorgabe und Programmierung von Robotern mit Ver
fahr- und Richtungstasten, bei denen zur Bewegungsvorgabe verschiedene Koor
dinatensysteme und eine unterschiedliche Anzahl von Freiheitsgraden gewählt
werden können, wobei die Vorgaben des Gerätes über eine Robotersteuerung auf
den Roboter übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensoran
ordnung (5, 6) zur räumlichen Positions- und Bewegungserfassung des
Bediengerätes (8) in allen sechs Freiheitsgraden vorhanden ist, und die Bewegun
gen des Bediengerätes (8) direkt in die Roboterbewegungen eines Roboters (10)
umgesetzt werden.
2. Bediengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranord
nung (5,6) ein 3D-Sensorsystem ist.
3. Bediengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 3D-Sen
sorsystem aus einer Signalquelle (5) und einem Sensorempfänger (6) besteht, die
durch auf magnetischer Basis arbeitende Sensoren gebildet sind.
4. Bediengerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sensorsignale durch einen Rechner (7) ausgewertet und als Po
sitionswerte (12) über eine Standardschnittstelle an eine konventionelle
Robotersteuerung (9) weitergegeben und in Roboterbewegungen umgewandelt
werden.
5. Bediengerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Bewegungen des Bediengerätes (8)
und den Roboterbewegungen anforderungsspezifisch wählbar ist.
6. Bediengerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine kontrollierte Vorgabe der Anzahl der Freiheitsgrade durch die
Eingabetasten (11) des Bediengerätes (8) erfolgt.
7. Bediengerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Roboterbewegungen durch die räumliche Bewegung und/oder
durch das Drücken der Eingabetasten (1, 11) des Bediengerätes (8) vorgegeben
werden.
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DE19934303264 DE4303264C2 (de) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | Handbediengerät zur Bewegungsvorgabe und Programmierung von Robotern |
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Also Published As
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