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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Fachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen oder
Lösen einer
an dem vorderen Ende eines Arms eines Roboters angebrachten Servowerkzeugeinheit
des Servomotorantriebtyps und eine Robotersteuereinheit zum Ausführen des Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Roboter-Steuereinheit
sind aus
JP-A-05 069
362 bekannt.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Die
an dem vorderen Ende des Roboterarms angebrachte Werkzeugeinheit
umfasst eine Servowerkzeugeinheit des Servomotorantriebtyps, wie eine
Schweißzange
und eine Hand. Eine derartige Servowerkzeugeinheit wird zusammen
mit dem Roboter durch eine Roboter-Steuereinheit gesteuert. Wenn
die Servowerkzeugeinheit, die an dem an dem vorderen Ende des Roboterarms
vorgesehenen Werkzeugrüstbereich
angebracht ist, automatisch ausgewechselt wird, werden das mechanische
Lösen und
Anbringen der Servowerkzeugeinheit von/an den Werkzeugrüstbereich
und das Bearbeiten durch Software zum elektrischen Lösen und
Verbinden eines Motors benötigt.
Im Stand der Technik werden das mechanische Lösen der Servowerkzeugeinheit und
der Software-Vorgang, der mit dem elektrischen Verbindungsabbruch
des Motors verbunden ist, und die Vorgänge umfasst, den Verbindungsabbruch-Fehler
einer Stromversorgungsleitung und einer Signalleitung für unwirksam
zu erklären,
das Anhalten des Motors zu bestätigen
und die Servoparameter für
unwirksam zu erklären,
an der Position ausgeführt,
an welcher die Servowerkzeugeinheit mechanisch gelöst wird. Ähnlich werden
das mechanische Anbringen der Servowerkzeugeinheit und der Software-Vorgang,
der mit dem elektrischen Verbinden verbunden ist, und die Vorgänge des
Validierens des Verbindungsabbruch-Fehlers der Stromversorgungsleitung
und der Signalleitung, des Bestätigens des
Startens des Motors und des Validierens der Servoparameter umfasst,
an der Position ausgeführt,
an welcher die Servowerkzeugeinheit mechanisch angebracht wird.
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Bei
dem herkömmlichen
Servowerkzeugeinheit-Löseverfahren,
das beim automatischen Wechseln der Servowerkzeugeinheit ausgeführt wird,
werden das mechanische Lösen
und der Software-Vorgang für
den elektrischen Verbindungsabbruch des Motors an der gleichen Position
durchgeführt.
Dies stellt das Problem einer langen Ausfallzeit des Roboters zur
Zeit des Lösens
der Servowerkzeugeinheit. Ähnlich
werden bei dem herkömmlichen
Servowerkzeugeinheit-Anbringverfahren das mechanische Anbringen
und der Software-Vorgang zum elektrischen Verbinden des Motors an
der gleichen Position ausgeführt,
und daher ist die Ausfallzeit des Roboters zur Zeit des Anbringens
der Servowerkzeugeinheit lang. Als ein Ergebnis ergibt sich das
Problem, dass der Zeitanteil verringert ist, während dem der Roboter tatsächlich zur
Produktion verwendet wird, was zu einer verschlechterten Arbeitseffizienz
führt.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine tatsächliche
zum Lösen/Anbringen
der Servowerkzeugeinheit erforderliche Zeit zu verringern und somit
die Arbeitseffizienz des Roboters zu verbessern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Servowerkzeugeinheit-Löseverfahren zum Lösen einer
durch einen Servomotor angetriebenen Servowerkzeugeinheit von einem
Werkzeugrüstbereich
bei einem Roboter vorgesehen, um dadurch automatisch eine Servowerkzeugeinheit
zu wechseln, wobei die Servowerkzeugeinheit an dem an einem vorderen
Ende eines Arms des Roboters vorgesehenen Werkzeugrüstbereich
angebracht ist, wobei die Servowerkzeugeinheit durch eine Roboter-Steuereinheit
gesteuert wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Beginnen,
den Roboter mit der an dem Werkzeugrüstbereich angebrachten Servowerkzeugeinheit
zu einer Servowerkzeugeinheit-Löseposition
zu bewegen; Ausführen,
während der
Bewegung des Roboters, eines Vorgangs, einen Verbindungsabbruch-Fehler
aufgrund des Verbindungsabbruchs einer Stromversorgungsleitung und einer
Signalleitung des Servomotors zum Antreiben der Servowerkzeugeinheit
für unwirksam
zu erklären und
eines Vorgangs, eine Steuerung des Servomotors der Servowerkzeugeinheit
außer
Kraft zu setzen; und mechanisches Lösen der Servowerkzeugeinheit von
dem Werkzeugrüstbereich,
nachdem der Roboter an der Servowerkzeugeinheit-Löseposition
ankommt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Servowerkzeugeinheit-Anbringverfahren
zum Anbringen einer neuen durch einen Servomotor angetriebenen Servowerkzeugeinheit
an einem Werkzeugrüstbereich
an einem Roboter vorgesehen, um dadurch automatisch eine Servowerkzeugeinheit
auszuwechseln, wobei die Servowerkzeugeinheit an dem an einem vorderen
Ende eines Arms des Roboters vorgesehenen Werkzeugrüstbereich
des Roboters angebracht ist, wobei die Servowerkzeugeinheit durch
eine Roboter-Steuereinheit gesteuert wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, dass es die Schritte umfasst: Ausführen eines Vorgangs des Bewegens
des Roboters zu einer Servowerkzeugeinheit-Anbringposition, ohne dass eine Servowerkzeugeinheit
an dem Werkzeugrüstbereich
angebracht ist; mechanisches Anbringen einer neuen Servowerkzeugeinheit
an dem Werkzeugrüstbereich,
nachdem der Roboter an der Servowerkzeugeinheit-Anbringposition ankommt; Beginnen, nach
dem Fertigstellen des Anbringens der neuen Servowerkzeugeinheit,
den Roboter zu einer vorbestimmten Position zu bewegen; und Ausführen, während der
Bewegung des Roboters zu der vorbestimmten Position, eines Vorgangs
des Validierens einer Steuerung des Servomotors der Servowerkzeugeinheit
und eines Vorgangs des Validierens des Verbindungsabbruch-Fehlers der Stromversorgungsleitung
und der Signalleitung des Servomotors.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Roboter-Steuereinheit zum Steuern
einer Ausführung
des oben beschriebenen Servowerkzeugeinheit-Löseverfahrens vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Roboter-Steuereinheit zum Steuern
einer Ausführung
des oben beschriebenen Servowerkzeugeinheit-Anbringverfahrens vorgesehen.
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Während der
Roboter sich zum Lösen
oder Anbringen der Servowerkzeugeinheit bewegt, wird der zum Lösen oder
Anbringen der Servowerkzeugeinheit benötigte Software-Vorgang ausgeführt. Dies macht
es möglich,
die durch den zum Lösen
und Anbringen der Servowerkzeugeinheit erforderlichen Vorgang benötigte Zeit
zu verringern und dadurch die Arbeitseffizienz des Roboters zu verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben erwähnten
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden nachfolgend basierend
auf den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
genauer beschrieben, für
welche gilt:
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Robotersystems zum Ausführen eines
Servowerkzeugeinheit-Anbring- und Löseverfahrens gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Flussdiagramm eines zum Lösen
der Servowerkzeugeinheit bei dem in 1 gezeigten
Robotersystem ausgeführten
Vorgangs; und
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3A und 3B sind
Flussdiagrame eines zum Anbringen der Servowerkzeugeinheit bei dem
in 1 gezeigten Robotersystem ausgeführten Vorgangs.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Robotersystems zum Ausführen eines
Servowerkzeugeinheit-Anbring- und Löseverfahrens gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Robotersystem umfasst einen mechanischen
Roboterteil 1 und eine Roboter-Steuereinheit 2.
Der Antrieb des mechanischen Roboterteil 1 wird durch die
Roboter-Steuereinheit 2 gesteuert. An dem vorderen Ende
des Arms des mechanischen Roboterteil 1 ist eine Werkzeugrüsteinheit 3 angeordnet, die
dazu geeignet ist, ein automatisches Auswechseln der Servowerkzeugeinheiten
zu erlauben.
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Die
Servowerkzeugeinheit 10 ist dazu geeignet, von der Werkzeugrüsteinheit 3 an
dem vorderen Ende des Arms des mechanischen Roboterteils 1 gehalten
zu werden.
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Die
Servowerkzeugeinheit 10 umfasst ein Werkzeug 4,
einen Servomotor 5 zum Antreiben des Werkzeugs 4,
und einen Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 6 zum
Erfassen einer Drehposition und Drehgeschwindigkeit des Servomotors 5,
um dadurch eine Bewegungsposition und Bewegungsgeschwindigkeit eines
beweglichen Teils der Servowerkzeugeinheit 10 zu erfassen.
Diese Servowerkzeugeinheit 10 ist durch mechanische Befestigung an
der Werkzeugrüsteinheit 3 angebracht.
Der Servomotor 5 ist mit einer Stromversorgungsleitung 7 durch
die Werkzeugrüsteinheit 3 verbunden,
so dass er durch die Stromversorgungsleitung 7 von der
Roboter-Steuereinheit 2 mit
Strom versorgt ist und angetrieben ist. Der Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 6 ist
außerdem
durch die Signalleitung 8 mit der Robotersteuereinheit 2 verbunden,
so dass die Roboter-Steuereinheit 2 die Drehposition und
Drehgeschwindigkeit des Servomotors 5 erkennen kann. Insbesondere
kann die Roboter-Steuereinheit 2 den Servomotor 5 der
Servowerkzeugeinheit 10 auf eine Art steuern, die dem Steuern
des Antriebs eines Servomotors für
jede Gelenkachse des mechanischen Roboterteils 1 ähnlich ist.
Basierend auf der Rückmeldung
der durch den Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 6 erfassten
Position und Geschwindigkeit führt
somit die Roboter-Steuereinheit 2 den Vorgang der Positionsschleifensteue rung,
den Vorgang der Geschwindigkeitsschleifensteuerung und den Vorgang
des Stromschleife zu einem dem Servomotor 5 gegebenen Bewegungsbefehl
aus und steuert dann den Antrieb des Servomotors 5 basierend
auf dem Bewegungsbefehl nach Ausführung der Vorgänge.
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Beim
Auswechseln der Servowerkzeugeinheiten 10 wird die an der
Werkzeugrüsteinheit 3 angebrachte
Servowerkzeugeinheit 10 mechanisch davon gelöst und gleichzeitig
werden der Servomotor 5 und der Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 5 elektrisch
von der Stromversorgungsleitung 7 und der Signalleitung 8 getrennt,
wonach eine neue Servowerkzeugeinheit 10 an der Werkzeugrüsteinheit 3 angebracht
wird. Beim Entfernen der Servowerkzeugeinheit 10 werden
der Servomotor 5 und die Stromversorgungsleitung 7 wie
auch der Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 6 und
die Signalleitung 8 voneinander getrennt. Somit tritt bei
der Roboter-Steuereinheit 2 ein
Verbindungsabbruch-Fehler auf. Daher wird beim Lösen der Servowerkzeugeinheit 10 von
der Werkzeugrüsteinheit 3 der
Vorgang ausgeführt,
den Verbindungsabbruch-Fehler für
unwirksam zu erklären.
Außerdem
werden der Servomotor 5 und die Stromleitung 7 voneinander
getrennt. Daher wird der Servomotor 5 elektrisch von der Stromversorgungsleitung 7 getrennt,
nachdem ein Anhaltebefehlsignal (ein Signal, den Schalter zum Zuführen von
Strom zu der Stromversorgungsleitung 7 abzuschalten) an
einen Verstärker
des Servomotors 5 ausgegeben wird und ein Sensor oder ähnliches
feststellt, dass das Zuführen
von Strom zu der Stromversorgungsleitung 7 angehalten wurde.
Ferner wird der Vorgang zum Löschen
und Erklären
der Servo-Parameter für
unwirksam ausgeführt,
welche die Servoverstärkung
(engl.: servo gain) und den Drehmomentgrenzwert umfassen und welche
in einem Speichermittel der Roboter-Steuereinheit 2 zum Steuern
des Antreibens des Servomotors 5 eingestellt und gespeichert
sind, um die Steuerung des Servomotors 5 außer Kraft
zu setzen.
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Nachdem
der Roboter an einer Position angeordnet ist, an der die Servowerkzeugeinheit 10 mechanisch
von der Werkzeugrüsteinheit 3 gelöst wird, werden
beim Stand der Technik der Vorgang, den Verbindungsabbruch-Fehler
für unwirksam
zu erklären,
und der Vorgang, die Steuerung des Servomotors außer Kraft
zu setzen, sowie der Vorgang, die Stromversorgung zu dem Servomotor 5 anzuhalten und
die gespeicherten Werte der Servoparameter zu löschen und für unwirksam zu erklären, an
dieser Position ausgeführt.
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Zusätzlich zu
der Aufgabe, die Servowerkzeugeinheit 10 an der Werkzeugrüsteinheit 3 anzubringen,
werden außerdem
beim Anbringen der neuen Servowerkzeugeinheit 10 an der
Werkzeugrüsteinheit 3 der
Vorgang, den Verbindungsabbruch-Fehler der Stromversorgungsleitung 7 und
der Signalleitung 8 zu validieren, wie auch der Vorgang benötigt, einen
Befehl, dem Servoverstärker
Strom zuzuführen,
zu geben, die Stromzufuhr zu bestätigen, dem neuen Servowerkzeug 10 entsprechende neue
Servo-Parameter einzustellen und die Servomotorsteuerung zu validieren.
Daher werden diese Vorgänge
ebenfalls ausgeführt,
nachdem der Roboter zu der Position bewegt wurde, an welcher die
Servowerkzeugeinheit 10 mechanisch an der Werkzeugrüsteinheit 3 angebracht
wird.
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Beim
Stand der Technik werden dann, wenn die Servowerkzeugeinheit 10 von
der Werkzeugrüsteinheit 3 gelöst oder
daran angebracht wird, der Software-Vorgang zum Lösen oder
Anbringen der Servowerkzeugeinheit 10 an der Position ausgeführt, an
welcher die Servowerkzeugeinheit gelöst oder angebracht wird. Dies
erfordert eine lange Zeit zum Lösen
und Anbringen der Servowerkzeugeinheit 10.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird der zum Lösen und Anbringen der Servowerkzeugeinheit
erforderliche Software-Vorgang ausgeführt, während der Roboter sich zum
Lösen oder
Anbringen der Servowerkzeugeinheit bewegt, um das Problem zu lösen und
dadurch die zum Lösen
oder Anbringen der Servowerkzeugeinheit benötigte Vorgangsbearbeitungszeit
zu reduzieren.
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2 ist
ein Flussdiagramm eines durch die Verarbeitungseinheit der in 1 gezeigten
Roboter-Steuereinheit 2 ausgeführten Vorgangs zum Lösen der
Servowerkzeugeinheit.
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Wenn
ein Servowerkzeugeinheit-Lösebefehl eingegeben
wird, gibt die Verarbeitungseinheit der Roboter-Steuereinheit 2 zuerst
einen Befehl zum Bewegen der an dem vorderen Ende des Roboterarms (TCP
(engl.: Tool Center Point; deutsch: Werkzeugmittelpunkt), definiert
als ein Roboter-Kontrollpunkt) angebrachten Servowerkzeugeinheit 10 zu
einer Position oberhalb einer Auflage/Basis, wo diese Werkzeugeinheit 10 gelöst werden
soll und treibt den Roboter basierend auf dem Befehl an (Schritt
A1). Während
der Bewegung der Servowerkzeugeinheit 10 gibt die Verarbeitungseinheit
der Roboter-Steuereinheit 2 einen Anhaltebefehl an den
Servoverstärker und
beginnt den Vorgang, den Verbindungsabbruchfehler der Stromversorgungsleitung
und der Signalleitung für
unwirksam zu erklären.
Ferner beginnt die Verarbeitungseinheit der Roboter-Steuereinheit 2 den
Vorgang, die gespeicherten Werte der Servoparameter zu löschen und
für unwirksam
zu erklären, um
die Steuerung des Servomotors 5 der Servowerkzeugeinheit 10 außer Kraft
zu setzen (Schritt A2).
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Als
nächstes
wird vermittels eines Sensors oder Ähnlichem festgestellt, ob die
Stromzufuhr zu der Stromversorgungsleitung 7 angehalten
wurde oder nicht (Schritt A3). In dem Fall, in dem die Stromzufuhr
angehalten wurde, wird bestimmt, ob der Vorgang, den Verbindungsabbruch-Fehler
für unwirksam
zu erklären
und der Vorgang, die Servo-Parameter für unwirksam zu erklären, abgeschlossen
sind oder nicht (Schritt A4). Nach dem derartigen Feststellen, dass
der Vorgang abgeschlossen wurde, den Verbindungsabbruch-Fehler und
die Servoparameter für
unwirksam zu erklären,
wird bestimmt, ob der Vorgang zum Positionieren des Roboters an
eine Servowerkzeugeinheit-Löseposition,
an welcher die Servowerkzeugeinheit gelöst werden soll, beendet wurde oder
nicht (Schritt A5). Wenn der Roboter an der Servowerkzeugeinheitlöseposition
ankommt, wird der Vorgang des mechanischen Lösens der Servowerkzeugeinheit 10 ausgeführt (Schritt
A6).
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Auf
diese Art wird der Vorgang des Lösens der
Servowerkzeugeinheit 10 beendet. Der Roboter wird dann
zu der nächsten
Betriebsposition bewegt.
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Die
Servowerkzeugeinheit 10 wird während der Zeit nicht verwendet,
während
der der Roboter zu der Servowerkzeugeinheit-Löseposition bewegt wird. Daher
wird während
dieser Bewegung der Software-Vorgang zum Lösen der Servowerkzeugeinheit 10 ausgeführt, d.
h. der Vorgang, den Verbindungsabbruch-Fehler der Stromversorgungs-
und Signalleitungen für
unwirksam zu erklären,
die Stromzufuhr anzuhalten, das Anhalten zu bestätigen, und die Steuerung des
Servomotors 5 außer
Kraft zu setzen, indem die Servoparameter für unwirksam erklärt werden
(oder der Speicher gelöscht
wird). Somit wird dann, wenn der Roboter an der Entkopplungsposition ankommt,
nur der mechanische Lösevorgang
ausgeführt.
Als ein Ergebnis kann gemäß der vorliegenden Erfindung
die zum Lösen
der Servowerkzeugeinheit 10 erforderliche Zeit verringert
werden.
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3A und 3B sind
Flussdiagramme eines Vorgangs, der zum Anbringen der Servowerkzeugeinheit 10 an
der Werkzeugrüsteinheit 3 ausgeführt wird.
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Wenn
ein Befehl zum Anbringen der Servowerkzeugeinheit 10 eingegeben
wird, beginnt die Verarbeitungseinheit der Roboter-Steuereinheit 2 den
Vorgang, der in 3A und 3B gezeigt
ist.
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Die
Verarbeitungseinheit der Roboter-Steuereinheit 2 gibt zuerst
einen Befehl aus, die an dem vorderen Ende des Roboterarms (TCP
definiert als ein Roboter- Kontrollpunkt)
angebrachte Servowerkzeugeinheit 10 zu der Servowerkzeugeinheit-Anbringposition oberhalb
der Auflage/Basis zu bewegen und treibt den Servomotor für jede Achse
des Robotermechanismus 1 in Übereinstimmung mit dem gegebenen
Befehl an (Schritt B1). Wenn der Roboter an der Servowerkzeugeinheit-Anbringposition
ankommt (Schritt B2) wird der Vorgang des mechanischen Anbringens
der Servowerkzeugeinheit 10 ausgeführt (Schritt B3). Die Verarbeitungseinheit
der Roboter-Steuereinheit 2 gibt nach Beendigen des mechanischen
Anbringvorgangs einen Befehl zum Bewegen der Servowerkzeugeinheit
an die nächste
Position, wie vorbestimmt, so dass der Roboter sich zu der nächsten Position
bewegt (Schritt B4). Gleichzeitig wird ein Startbefehl an den Servoverstärker gegeben,
um dadurch den Schalter zum Zuführen
von Strom zu der Stromversorgungsleitung anzuschalten. Darüber hinaus
wird der Vorgang zum Validieren des Verbindungsabbruch-Fehlers der
Stromversorgungs- und Signalleitungen begonnen, der bis jetzt zur
Zeit des Lösens
der Servowerkzeugeinheit für
unwirksam erklärt
ist, und der Validierungsvorgang zum Einstellen der Servoparameter,
die bis jetzt gelöscht und
für unwirksam
erklärt
sind, auf einen für
die neu angebrachte Servowerkzeugeinheit 10 geeigneten Wert
wird begonnen (Schritt B5).
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Als
nächstes
stellt die Verarbeitungseinheit der Roboter-Steuereinheit 2 fest,
ob der Servoverstärker
aktiviert ist oder nicht. Insbesondere erfasst und stellt die Verarbeitungseinheit
vermittels des Sensors fest, ob der Stromversorgungsleitung 7 Strom
zugeführt
wird oder nicht (Schritt B6). Außerdem bestimmt die Verarbeitungseinheit,
ob der Vorgang des Validierens des Verbindungsabbruch-Fehlers und
der Servo-Parameter
abgeschlossen ist oder nicht (Schritt B7). In dem Fall, dass der
Validierungsvorgang abgeschlossen ist, stellt die Verarbeitungseinheit
fest, ob der Roboter an der nächsten vorbestimmten
Position angekommen ist (Schritt B8). In dem Fall, dass der Roboter
an der nächsten
vorbestimmten Position angekommen ist, beginnt das Ausführen des
Folgebetriebsprogramms (Schritt B9), um dadurch den Servowerkzeugeinheit-Anbringvorgang abzuschließen.
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Im
Fall des Anbringens der Servosteuereinheit 10 wird der
Servomotor 5 der Servowerkzeugeinheit 10 während der
Zeit nicht angetrieben, während
der der Roboter angetrieben wird, um sich zu der nächsten vorbestimmten
Position zu bewegen, nachdem die Servowerkzeugeinheit 10 mechanisch an
der Werkzeugrüsteinheit 3 angebracht
wurde. Daher wird während
dieser Bewegung der zum Anbringen der Servowerkzeugeinheit 10 benötigte Software-Vorgang
ausgeführt,
d. h. die Vorgänge
des Aktivierens des Servoverstärkers,
Validierens des Verbindungsabbruch-Fehlers der Stromversorgungs- und
Signalleitungen, und Validierens der Servo-Parameter.
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Indem
dies durchgeführt
wird, werden der Software-Vorgang und die Roboterbewegung gleichzeitig
ausgeführt
und daher kann die zum Ausführen des
Vorgangs des Anbringens der Servowerkzeugeinheit benötigte Zeit
verringert werden. Als ein Ergebnis wird der Zeitanteil, während dem
der Roboter tatsächlich
Arbeit verrichtet, vergrößert, um
dadurch die Arbeitseffizienz des Roboters zu erhöhen.