EP3917724A1 - Koordination von bahnen zweier robotermanipulatoren - Google Patents

Koordination von bahnen zweier robotermanipulatoren

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Publication number
EP3917724A1
EP3917724A1 EP20702999.2A EP20702999A EP3917724A1 EP 3917724 A1 EP3917724 A1 EP 3917724A1 EP 20702999 A EP20702999 A EP 20702999A EP 3917724 A1 EP3917724 A1 EP 3917724A1
Authority
EP
European Patent Office
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path
robot manipulator
data set
reference point
web
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20702999.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Wahrmann Lockhart
Andreas SPENNINGER
Mohamadreza Sabaghian
Christoph Jähne
Zheng QU
Thore Goll
Benjamin Loinger
Ahmed Wafik
Christoph KUGLER
Carles Calafell Garcia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Franka Emika GmbH
Original Assignee
Franka Emika GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Franka Emika GmbH filed Critical Franka Emika GmbH
Publication of EP3917724A1 publication Critical patent/EP3917724A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0081—Programme-controlled manipulators with master teach-in means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/423—Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39109—Dual arm, multiarm manipulation, object handled in cooperation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39136—Teach each manipulator independently or dependently from each other
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40307—Two, dual arm robot, arm used synchronously, or each separately, asynchronously

Definitions

  • the invention relates to a method for teaching and executing mutually coordinated paths of a first robot manipulator and a second
  • Robot manipulator Especially when a first robot manipulator and a second
  • Robot manipulator For example, if a load is to be lifted and transported by the first robot manipulator and the second robot manipulator, it is crucial that the first and the second robot manipulator coordinate
  • the object of the invention is to specify a movement path for a first robot manipulator and a second movement path of a second robot manipulator coordinated to the first movement path by means of a teaching process (“teaching”, also “teach-in”).
  • teaching also “teach-in”.
  • a first aspect of the invention relates to a method for teaching mutually coordinated paths, a first robot manipulator and a second
  • Robot manipulator comprising the steps:
  • Robot manipulator according to the second data set.
  • Manual guidance is preferably understood to mean a process in which the user in particular places his hand on one of the limbs of a particular person
  • Robot manipulator sets and accelerates it in a desired direction by applying a force to it.
  • the first robot manipulator and the second robot manipulator are in particular two independent robot manipulators, i. H. each of the robot manipulators could also perform tasks independently and is controlled by its own control unit.
  • the first robot manipulator and the second are alternatively preferred
  • Robot manipulator arranged on a common platform and are controlled by a common control unit.
  • the invention relates to both
  • pose set is advantageously understood to mean a time series of poses of the respective robot manipulator. Accordingly, in particular in each individual time step of a plurality of time steps, a pose of the respective one
  • Robot manipulator recorded and saved.
  • a pose is saved in particular by a vector of joint angles, so that a saved pose can be clearly restored at any time.
  • a path of the respective reference point is recorded explicitly, for example by an optical detection system, when a set of positions is detected, a complete set of joint angles of the respective one is in particular obtained
  • Robot manipulator detected. If the item set is traversed in accordance with the respective data set, the respective path of the respective item is obtained in turn
  • a respective path of a respective robot manipulator only describes the geometric path of the respective reference point, without including time information of a respective location on the path.
  • a trajectory contains the geometric path of the train, with each location also being associated with time information as to the point in time at which the location is to be traveled.
  • the detection of the first path and also the detection of the second path are preferably carried out by position sensors, in particular on the joints of the respective robot manipulator.
  • the leading user can guide any link of the robot manipulator to manually guide a respective reference point. It is not necessary for the user to start directly at the reference point of the respective robot manipulator.
  • the automatic departure of the first lane and the synchronized departure of the first lane and the second lane are in particular each carried out by one
  • the first data set and the second data set are coordinated with one another in such a way that a location of the first path and a location of the second path have their respective relative positions predetermined by the learning process at a respective point in time.
  • Robot manipulator and a second path of a second robot manipulator in
  • Relation to each other can be determined very easily by a user.
  • the user only has to manually guide a single robot manipulator at a time, and in particular during the automatic shutdown of the can observe the first path through the first robot manipulator, this is a very precise learning process, in particular of the second path of the second
  • Robot manipulator possible relative to the first path of the first robot manipulator.
  • the first data record stores the first path and the second data record stores the second path in each case by means of a discrete number of path points, with a length of the second data record being matched to the length of the first data record to assign the second data record to the first data record, so that the first data set and the second data set have an equal number of discrete path points.
  • Control programs according to which the joint angles in particular are regulated in discretized time steps.
  • the matching of the respective lengths of the respective data set, which corresponds to the matching of the number of the respective discrete path points per data set, is preferably carried out by omitting a certain number of discrete points of view in the initially longer data set, or by
  • the first data set stores the first path and the second data set stores the second path in each case in vector form.
  • vectorized means that the first trajectory and the second trajectory are in the form of an analytical expression, preferably by means of a polynomial function, Bezier curve, or another algebraic function that can be parameterized within their order.
  • the first path and / or the second path are each stored very efficiently.
  • the first reference point and / or the second reference point is in each case a predetermined point on a respective end effector of the respective robot manipulator.
  • the respective end effector of the respective robot manipulator is arranged in particular on the respective distal member of the respective robot manipulator.
  • the first robot manipulator is controlled in a gravity-compensated manner during manual guidance of the first robot manipulator and / or the second robot manipulator is controlled in a gravity-compensated manner during manual guidance of the second robot manipulator.
  • the actuators of a respective robot manipulator are controlled in such a way that gravity does not result in any acceleration of the respective robot manipulator.
  • the respective robot manipulator can preferably be moved as desired by manual guiding. This advantageously makes it easier for a user to manually guide the respective robot manipulator.
  • the first robot manipulator and / or the second robot manipulator each have links connected to one another by joints with at least partially redundant degrees of freedom, so that at least a subset of the links of the first robot manipulator and / or the second robot manipulator can each be moved in a zero space , wherein the first data set and / or the second data set, in addition to the respective path of the respective reference point, has information about a respective pose of the respective robot manipulator in its zero space.
  • the pose of a respective robot manipulator generally describes both
  • Robot manipulator or an end effector of a respective robot manipulator Robot manipulator or an end effector of a respective robot manipulator.
  • Another aspect of the invention relates to a system for teaching mutually coordinated paths of a first robot manipulator and a second Robot manipulator, comprising a first robot manipulator with a first control unit and a second robot manipulator with a second control unit, wherein the first robot manipulator has a first path detection unit and wherein the second robot manipulator has a second path detection unit, the first path detection unit being designed to perform a desired first path the first reference point of the first robot manipulator or a first set of positions for the first path when the first robot manipulator is guided manually and stored in a first data set, the first control unit being designed to control the first robot manipulator for traversing the first path in accordance with the first data set , and wherein the second path detection unit is designed to provide a desired second path of a second reference point of the second robot manipulator or a second set of poses for the second path at a ma Guide the second robot manipulator during the traversing of the first path through the first robot manipulator and store it in a second data set, the second data set being assigned to the
  • the first control unit and / or the second control unit are each designed to use the first robot manipulator
  • Fig. 1 shows a method for teaching and executing mutually coordinated paths of a first robot manipulator and a second
  • Fig. 2 shows a system for teaching mutually coordinated paths of a first
  • Robot manipulator and a second robot manipulator according to a further embodiment of the invention.
  • 1 shows a method for teaching and executing mutually coordinated paths 11, 22 of a first robot manipulator 10 and a second
  • Robot manipulator 20 comprising the steps:
  • FIG. 2 shows a system 100 for teaching in mutually coordinated paths 11, 22 of a first robot manipulator 10 and a second robot manipulator 20, comprising a first robot manipulator 10 with a first control unit 14 and a second robot manipulator 20 with a second control unit 24,
  • first robot manipulator 10 has a first path detection unit 15 and wherein the second robot manipulator 20 has a second path detection unit 25, wherein the first path detection unit 15 is designed to provide a desired first path 11 of a first reference point of the first robot manipulator 10 at one manually guiding the first robot manipulator 10 and storing them in a first data record, the first control unit 14 being designed to control the first robot manipulator 10 for moving off the first path 11 in accordance with the first data record, and the second path detection unit 25 being designed to a desired second path 22 of a second reference point of the second
  • Robot manipulator 20 during a manual guiding of the second robot manipulator 20 during the traversing of the first path 11 by the first robot manipulator 10 and to be stored in a second data record, the second data record being assigned to the first data record in such a way that each location of the second track 22 is one Location of the first track 11 is at least approximately assigned.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen (11, 22) eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten Robotermanipulators (20), aufweisend die Schritte: - Manuelles Führen (S1) eines ersten Referenzpunktes des ersten Robotermanipulators (10) über eine gewünschte erste Bahn (11), - Erfassen (S2) der ersten Bahn (11) oder Erfassen eines ersten Posensatzes für die erste Bahn (11) und Abspeichern der ersten Bahn (11) oder des ersten Posensatzes in einem ersten Datensatz, - automatisches Abfahren (S3) der ersten Bahn (11) gemäß dem ersten Datensatz, - während des automatischen Abfahrens der ersten Bahn (11): Manuelles Führen (S4) eines zweiten Referenzpunktes des zweiten Robotermanipulators (20) über eine gewünschte zweite Bahn (22), - Erfassen (S5) der zweiten Bahn (22) oder Erfassen eines zweiten Posensatzes für die zweite Bahn (11) und Abspeichern der zweiten Bahn (22) oder des zweiten Posensatzes in einem zweiten Datensatz, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn (22) ein Ort der ersten Bahn (11) zumindest näherungsweise zugeordnet ist, und - Synchronisiertes Abfahren der ersten Bahn (11) durch den ersten Robotermanipulator (10) gemäß dem ersten Datensatz und Abfahren der zweiten Bahn (22) durch den zweiten Robotermanipulator (20) gemäß dem zweiten Datensatz.

Description

Koordination von Bahnen zweier Robotermanipulatoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten
Robotermanipulators sowie ein System zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten
Robotermanipulators. Insbesondere dann, wenn ein erster Robotermanipulator und ein zweiter
Robotermanipulator kooperativ zusammen eine Aufgabe erledigen sollen, stellt sich die Frage nach der Koordination des ersten Robotermanipulators relativ zum zweiten
Robotermanipulator. Beispielsweise wenn eine Last vom ersten Robotermanipulator und vom zweiten Robotermanipulator zusammen gehoben und transportiert werden soll, ist es entscheidend, dass der erste und der zweite Robotermanipulator koordiniert
Zusammenarbeiten. Auch bei anderen Aufgaben, die von einem ersten und einem zweiten Robotermanipulator koordiniert durchzuführen sind, sind deren entsprechende
Bewegungsbahnen genau aufeinander abzustimmen. Aufgabe der Erfindung ist es, durch einen Einlernvorgang (engl.„Teaching“, auch„Teach- In“) eine Bewegungsbahn für einen ersten Robotermanipulator und eine zur ersten Bewegungsbahn koordinierte zweite Bewegungsbahn eines zweiten Robotermanipulators vorzugeben. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bahnen, eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten
Robotermanipulators, aufweisend die Schritte:
- Manuelles Führen eines ersten Referenzpunktes des ersten Robotermanipulators über eine gewünschte erste Bahn,
- Erfassen der ersten Bahn oder Erfassen eines ersten Posensatzes für die erste Bahn und Abspeichern der ersten Bahn oder des ersten Posensatzes in einem ersten
Datensatz,
- automatisches Abfahren der ersten Bahn, - während des automatischen Abfahrens der ersten Bahn: Manuelles Führen eines zweiten Referenzpunktes des zweiten Robotermanipulators über eine gewünschte zweite Bahn,
- Erfassen der zweiten Bahn oder Erfassen eines zweiten Posensatzes für die zweite Bahn und Abspeichern der zweiten Bahn oder des zweiten Posensatzes in einem zweiten Datensatz, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn ein Ort der ersten Bahn zumindest näherungsweise zugeordnet ist, und
- Synchronisiertes Abfahren der ersten Bahn durch den ersten Robotermanipulator gemäß dem ersten Datensatz und Abfahren der zweiten Bahn durch den zweiten
Robotermanipulator gemäß dem zweiten Datensatz.
Bevorzugt wird unter dem manuellen Führen ein Vorgang verstanden, bei dem der Anwender insbesondere seine Hand auf eines der Glieder eines jeweiligen
Robotermanipulators legt und durch Aufbringen einer Kraft auf diesen ihn in eine gewünschte Richtung beschleunigt.
Der erste Robotermanipulator und der zweite Robotermanipulator sind insbesondere zwei eigenständige Robotermanipulatoren, d. h. jeder der Robotermanipulatoren könnte auch eigenständig Aufgaben erledigen und wird von seiner eigenen Steuereinheit angesteuert. Alternativ bevorzugt sind der erste Robotermanipulator und der zweite
Robotermanipulator auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet und werden von einer gemeinsamen Steuereinheit angesteuert. Die Erfindung bezieht sich auf beide
Alternativen.
Unter dem Begriff des„Posensatzes“ wird vorteilhaft eine Zeitreihe von Posen des jeweiligen Robotermanipulators verstanden. Demnach wird insbesondere in jedem einzelnen Zeitschritt einer Vielzahl von Zeitschritten eine Pose des jeweiligen
Robotermanipulators erfasst und abgespeichert. Eine Pose wird insbesondere durch einen Vektor von Gelenkwinkeln abgespeichert, sodass eine abgespeicherte Pose zu einem beliebigen Zeitpunkt eindeutig wiederhergestellt werden kann. Während bei der ersten Alternative eine Bahn des jeweiligen Referenzpunktes explizit erfasst wird, zum Beispiel durch ein optisches Erfassungssystem, so wird beim Erfassen eines Posensatzes insbesondere ein vollständiger Satz von Gelenkwinkeln des jeweiligen
Robotermanipulators erfasst. Wird der Posensatz gemäß dem jeweiligen Datensatz abgefahren, so ergibt sich von selbst wiederum die jeweilige Bahn des jeweiligen
Referenzpunktes. Beim Zuordnen des zweiten Datensatzes zum ersten Datensatz, sodass jedem Ort der zweiten Bahn ein Ort der ersten Bahn zumindest näherungsweise zugeordnet ist, ist es nicht notwendig, dass ein beliebiger Ort der zweiten Bahn in vollständiger mathematischer Korrektheit einem Ort auf der ersten Bahn zugeordnet ist, sondern nur näherungsweise, sodass auch die Orte zum Beispiel mittels Interpolation von Stützstellen oder
anderweitigen Näherungsverfahren einander zuordenbar sind.
Eine jeweilige Bahn eines jeweiligen Robotermanipulators beschreibt im Gegensatz zu einer Trajektorie lediglich den geometrischen Pfad des jeweiligen Referenzpunktes, ohne dabei eine Zeitinformation eines jeweiligen Ortes auf dem Pfad zu beinhalten. Dagegen beinhaltet eine Trajektorie den geometrischen Pfad der Bahn, wobei jeder Ort auch einer Zeitinformation zugeordnet ist, zu welchem Zeitpunkt der Ort zu durchfahren ist.
Das Erfassen der ersten Bahn sowie auch das Erfassen der zweiten Bahn erfolgen bevorzugt durch Positionssensoren insbesondere an den Gelenken des jeweiligen Robotermanipulators.
Zum manuellen Führen eines jeweiligen Referenzpunktes kann der führende Anwender beliebige Glieder des Robotermanipulators führen. Es ist hierzu nicht notwendig, dass der Anwender unmittelbar am Referenzpunkt des jeweiligen Robotermanipulators ansetzt.
Das automatische Abfahren der ersten Bahn sowie das synchronisierte Abfahren der ersten Bahn und der zweiten Bahn erfolgen insbesondere jeweils durch eine
entsprechende Ansteuerung von Aktuatoren, mit denen der jeweilige Robotermanipulator bewegbar ist.
Beim synchronisierten Abfahren werden insbesondere der erste Datensatz und der zweite Datensatz derart miteinander koordiniert, dass zu einem jeweiligen Zeitpunkt ein Ort der ersten Bahn und ein Ort der zweiten Bahn ihre jeweilige durch den Einlernvorgang vorgegebene relative Position aufweisen.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass eine erste Bahn eines ersten
Robotermanipulators und eine zweite Bahn eines zweiten Robotermanipulators in
Relation zueinander sehr einfach durch einen Anwender bestimmbar sind. Insbesondere dadurch, dass der Anwender jeweils nur einen einzigen Robotermanipulator gleichzeitig manuell führen muss, und insbesondere während des automatischen Abfahrens der ersten Bahn durch den ersten Robotermanipulator diesen beobachten kann, ist ein sehr genauer ein Einlernvorgang insbesondere der zweiten Bahn des zweiten
Robotermanipulators relativ zur ersten Bahn des ersten Robotermanipulators möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform speichert der erste Datensatz die erste Bahn und der zweite Datensatz die zweite Bahn jeweils mittels einer diskreten Anzahl von Bahnpunkten ab, wobei zum Zuordnen des zweiten Datensatzes zum ersten Datensatz eine Länge des zweiten Datensatzes an die Länge des ersten Datensatzes angeglichen wird, sodass der erste Datensatz und der zweite Datensatz eine gleiche Anzahl von diskreten Bahnpunkten aufweisen.
Erst dann, wenn der erste Datensatz und der zweite Datensatz die gleiche Anzahl von diskreten Bandpunkten aufweisen, können unmittelbar die Bahnpunkte einander zugeordnet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei diskret ablaufenden
Steuerprogrammen, nach denen insbesondere die Gelenkwinkel in diskretisierten Zeitschritten geregelt werden. Die Angleichung der jeweiligen Längen des jeweiligen Datensatzes, was der Angleichung der Anzahl der jeweiligen diskreten Bahnpunkten je Datensatz entspricht, erfolgt bevorzugt durch Weglassen einer bestimmten Zahl von diskreten Standpunkten in dem zunächst längeren Datensatz, oder auch durch
Interpolation und Erzeugung von ursprünglich nicht vorhandenen diskreten Bahnpunkten in dem zunächst kürzeren Datensatz.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform speichern der erste Datensatz die erste Bahn und der zweite Datensatz die zweite Bahn jeweils vektorisiert ab.
In diesem Zusammenhang heißt vektorisiert, dass die erste Bahn und die zweite Bahn in Form eines analytischen Ausdrucks vorliegen, bevorzugt durch eine Polynomfunktion, Bezier-Kurve, oder einer anderen algebraischen Funktion, die innerhalb ihrer Ordnung parametriert werden kann. Vorteilhaft ist hierdurch die erste Bahn und/oder die zweite Bahn jeweils sehr speichereffizient abgelegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Referenzpunkt und/oder der zweite Referenzpunkt jeweils ein vorgegebener Punkt an einem jeweiligen Endeffektor des jeweiligen Robotermanipulators. Der jeweilige Endeffektor des jeweiligen Robotermanipulators ist insbesondere am jeweiligen distalen Glied des jeweiligen Robotermanipulators angeordnet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der erste Robotermanipulator während des manuellen Führens des ersten Robotermanipulators schwerkraftkompensiert angesteuert und/oder der zweite Robotermanipulator wird während des manuellen Führens des zweiten Robotermanipulators schwerkraftkompensiert angesteuert.
Bei einer schwerkraftkompensierten Ansteuerung werden insbesondere die Aktuatoren eines jeweiligen Robotermanipulators derart angesteuert, dass die Schwerkraft keinerlei Beschleunigung des jeweiligen Robotermanipulators nach sich zieht. Abgesehen von dieser Ansteuerung der Aktuatoren ist dabei bevorzugt der jeweilige Robotermanipulator durch manuelles Führen beliebig bewegbar. Vorteilhaft erleichtert dies das manuelle Führen des jeweiligen Robotermanipulators durch einen Anwender.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der erste Robotermanipulator und/oder der zweite Robotermanipulator jeweils durch Gelenke mit zumindest teilweise zueinander redundanten Freiheitsgraden miteinander verbundene Glieder auf, sodass zumindest eine Teilmenge der Glieder des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators jeweils in einem Nullraum bewegbar sind, wobei der erste Datensatz und/oder der zweite Datensatz zusätzlich zu der jeweiligen Bahn des jeweiligen Referenzpunktes Informationen über eine jeweilige Pose des jeweiligen Robotermanipulators in seinem Nullraum aufweist.
Die Pose eines jeweiligen Robotermanipulators beschreibt generell sowohl eine
Orientierung als auch eine Position der Gesamtheit der Glieder eines jeweiligen
Robotermanipulators oder eines Endeffektors eines jeweiligen Robotermanipulators.
Indem eine Teilmenge der Gelenke zueinander redundante Freiheitsgrade aufweist, sind insbesondere einige der Glieder des jeweiligen Robotermanipulators im Raum bewegbar, ohne dass sich dabei die Position und/oder die Orientierung des Endeffektors am distalen Ende des jeweiligen Robotermanipulators bzw. die Position des Referenzpunktes ändert. Die Bewegung der Glieder an den Gelenken mit redundanten Freiheitsgraden wird daher auch Bewegung im Nullraum genannt. Wird diese Bewegung als algebraische lineare Abbildung verstanden, so wird die Bewegung im Nullraum auch Kern der Abbildung genannt. Die Bewegung dieser Glieder über Gelenke mit redundanten Freiheitsgraden erfolgt insbesondere, ohne dabei die Position des jeweiligen Referenzpunktes zu ändern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bahnen eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend einen ersten Robotermanipulator mit einer ersten Steuereinheit und einen zweiten Robotermanipulator mit einer zweiten Steuereinheit, wobei der erste Robotermanipulator eine erste Bahnerfassungseinheit aufweist und wobei der zweite Robotermanipulator eine zweite Bahnerfassungseinheit aufweist, wobei die erste Bahnerfassungseinheit dazu ausgeführt ist, eine gewünschte erste Bahn eines ersten Referenzpunktes des ersten Robotermanipulators oder einen ersten Posensatz für die erstes Bahn bei einem manuellen Führen des ersten Robotermanipulators zu erfassen und in einem ersten Datensatz abzuspeichern, wobei die erste Steuereinheit dazu ausgeführt ist, den ersten Robotermanipulator zum Abfahren der ersten Bahn gemäß dem ersten Datensatz anzusteuern, und wobei die zweite Bahnerfassungseinheit dazu ausgeführt ist, eine gewünschte zweite Bahn eines zweiten Referenzpunktes des zweiten Robotermanipulators oder einen zweiten Posensatz für die zweite Bahn bei einem manuellen Führen des zweiten Robotermanipulators während des Abfahrens der ersten Bahn durch den ersten Robotermanipulator zu erfassen und in einem zweiten Datensatz abzuspeichern, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn ein Ort der ersten Bahn zumindest näherungsweise zugeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit jeweils dazu ausgeführt, den ersten Robotermanipulator zum
Abfahren der ersten Bahn gemäß dem ersten Datensatz und synchronisiert dazu den zweiten Robotermanipulator zum Abfahren der zweiten Bahn gemäß dem zweiten Datensatz anzusteuern.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Systems ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder
funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen: Fig. 1 ein Verfahren zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten
Robotermanipulators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 2 ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bahnen eines ersten
Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen 11 ,22 eines ersten Robotermanipulators 10 und eines zweiten
Robotermanipulators 20, aufweisend die Schritte:
- Manuelles S1 Führen eines ersten Referenzpunktes des ersten Robotermanipulators 10 über eine gewünschte erste Bahn 11 ,
- Erfassen S2 der ersten Bahn 11 und Abspeichern der ersten Bahn 11 in einem ersten Datensatz,
- automatisches Abfahren S3 der ersten Bahn 11 ,
- während des automatischen Abfahrens der ersten Bahn 11 : Manuelles Führen S4 eines zweiten Referenzpunktes des zweiten Robotermanipulators 20 über eine gewünschte zweite Bahn 22,
- Erfassen S5 der zweiten Bahn 22 und Abspeichern der zweiten Bahn 22 in einem zweiten Datensatz, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn 22 ein Ort der ersten Bahn 11 zumindest
näherungsweise zugeordnet ist, und
Synchronisiertes Abfahren S6 der ersten Bahn 11 durch den ersten Robotermanipulator 10 gemäß dem ersten Datensatz und Abfahren der zweiten Bahn 22 durch den zweiten Robotermanipulator 20 gemäß dem zweiten Datensatz.
Fig. 2 zeigt ein System 100 zum Einlernen von zueinander koordinierten Bahnen 11 ,22 eines ersten Robotermanipulators 10 und eines zweiten Robotermanipulators 20, aufweisend einen ersten Robotermanipulator 10 mit einer ersten Steuereinheit 14 und einen zweiten Robotermanipulator 20 mit einer zweiten Steuereinheit 24,
wobei der erste Robotermanipulator 10 eine erste Bahnerfassungseinheit 15 aufweist und wobei der zweite Robotermanipulator 20 eine zweite Bahnerfassungseinheit 25 aufweist, wobei die erste Bahnerfassungseinheit 15 dazu ausgeführt ist, eine gewünschte erste Bahn 11 eines ersten Referenzpunktes des ersten Robotermanipulators 10 bei einem manuellen Führen des ersten Robotermanipulators 10 zu erfassen und in einem ersten Datensatz abzuspeichern, wobei die erste Steuereinheit 14 dazu ausgeführt ist, den ersten Robotermanipulator 10 zum Abfahren der ersten Bahn 11 gemäß dem ersten Datensatz anzusteuern, und wobei die zweite Bahnerfassungseinheit 25 dazu ausgeführt ist, eine gewünschte zweite Bahn 22 eines zweiten Referenzpunktes des zweiten
Robotermanipulators 20 bei einem manuellen Führen des zweiten Robotermanipulators 20 während des Abfahrens der ersten Bahn 11 durch den ersten Robotermanipulator 10 zu erfassen und in einem zweiten Datensatz abzuspeichern, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn 22 ein Ort der ersten Bahn 11 zumindest näherungsweise zugeordnet ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der
Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende
Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
10 erster Robotermanipulator 11 erste Bahn
13 erster Endeffektor
14 erste Steuereinheit
15 erste Bahnerfassungseinheit
20 zweiter Robotermanipulator 22 zweite Bahn
23 zweiter Endeffektor
24 zweite Steuereinheit
25 zweite Bahnerfassungseinheit
100 System
51 Manuelles Führen
52 Erfassen
53 automatisches Abfahren
54 Manuelles Führen
S5 Erfassen
S6 Synchronisiertes Abfahren

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen (11 ,22) eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten
Robotermanipulators (20), aufweisend die Schritte:
- Manuelles Führen (S1) eines ersten Referenzpunktes des ersten
Robotermanipulators (10) über eine gewünschte erste Bahn (11),
- Erfassen (S2) der ersten Bahn (11) oder Erfassen eines ersten Posensatzes für die erste Bahn (11) und Abspeichern der ersten Bahn (11) oder des ersten
Posensatzes in einem ersten Datensatz,
- automatisches Abfahren (S3) der ersten Bahn (11) gemäß dem ersten Datensatz,
- während des automatischen Abfahrens der ersten Bahn (11): Manuelles Führen (S4) eines zweiten Referenzpunktes des zweiten Robotermanipulators (20) über eine gewünschte zweite Bahn (22),
- Erfassen (S5) der zweiten Bahn (22) oder Erfassen eines zweiten Posensatzes für die zweite Bahn (22) und Abspeichern der zweiten Bahn (22) oder des zweiten Posensatzes in einem zweiten Datensatz, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn (22) ein Ort der ersten Bahn (11) zumindest näherungsweise zugeordnet ist, und
- Synchronisiertes Abfahren der ersten Bahn (11) durch den ersten
Robotermanipulator (10) gemäß dem ersten Datensatz und Abfahren der zweiten Bahn (22) durch den zweiten Robotermanipulator (20) gemäß dem zweiten
Datensatz.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei der erste Datensatz die erste Bahn (11) und der zweite Datensatz die zweite Bahn (22) jeweils mittels einer diskreten Anzahl von Bahnpunkten abspeichern, und wobei zum Zuordnen des zweiten Datensatzes zum ersten Datensatz eine Länge des zweiten Datensatzes an die Länge des ersten Datensatzes angeglichen wird, sodass der erste Datensatz und der zweite Datensatz eine gleiche Anzahl von diskreten Bahnpunkten aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei der erste Datensatz die erste Bahn (11) und der zweite Datensatz die zweite
Bahn (22) jeweils vektorisiert abspeichern. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Referenzpunkt und/oder der zweite Referenzpunkt jeweils ein vorgegebener Punkt an einem jeweiligen Endeffektor (13,23) des jeweiligen Robotermanipulators (10,20) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Robotermanipulator (10) während des manuellen Führens des ersten Robotermanipulators (10) schwerkraftkompensiert angesteuert wird und/oder wobei der zweite Robotermanipulator (20) während des manuellen Führens des zweiten Robotermanipulators (20) schwerkraftkompensiert angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Robotermanipulator (10) und/oder der zweite Robotermanipulator (20) jeweils durch Gelenke mit zumindest teilweise zueinander redundanten Freiheitsgraden miteinander verbundene Glieder aufweist, sodass zumindest eine Teilmenge der Glieder des ersten Robotermanipulators (10) und/oder des zweiten Robotermanipulators (20) jeweils in einem Nullraum bewegbar sind, und wobei der erste Datensatz und/oder der zweite Datensatz zusätzlich zu der jeweiligen Bahn (11 ,22) des jeweiligen Referenzpunktes Informationen über eine jeweilige Pose des jeweiligen Robotermanipulators (10,20) in seinem Nullraum aufweist.
System (100) zum Einlernen und Ausführen von zueinander koordinierten Bahnen (11 ,22) eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten
Robotermanipulators (20), aufweisend eine ersten Robotermanipulator (10) mit einer ersten Steuereinheit (14) und einen zweiten Robotermanipulator (20) mit einer zweiten Steuereinheit (24), wobei der erste Robotermanipulator (10) eine erste Bahnerfassungseinheit (15) aufweist und wobei der zweite Robotermanipulator (20) eine zweite Bahnerfassungseinheit (25) aufweist, wobei die erste
Bahnerfassungseinheit (15) dazu ausgeführt ist, eine gewünschte erste Bahn (11) eines ersten Referenzpunktes des ersten Robotermanipulators (10) oder einen ersten Posensatz für die erste Bahn (11) bei einem manuellen Führen des ersten Robotermanipulators (10) zu erfassen und in einem ersten Datensatz
abzuspeichern, wobei die erste Steuereinheit (14) dazu ausgeführt ist, den ersten Robotermanipulator (10) zum Abfahren der ersten Bahn (11) gemäß dem ersten Datensatz anzusteuern, und wobei die zweite Bahnerfassungseinheit (25) dazu ausgeführt ist, eine gewünschte zweite Bahn (22) eines zweiten Referenzpunktes des zweiten Robotermanipulators (20) oder einen zweiten Posensatz für die zweite Bahn (22) bei einem manuellen Führen des zweiten Robotermanipulators (20) während des Abfahrens der ersten Bahn (11) durch den ersten Robotermanipulator (10) zu erfassen und in einem zweiten Datensatz abzuspeichern, wobei der zweite Datensatz zum ersten Datensatz so zugeordnet ist, dass jedem Ort der zweiten Bahn (22) ein Ort der ersten Bahn (11) zumindest näherungsweise zugeordnet ist.
8. System (100) nach Anspruch 7,
wobei die erste Steuereinheit (14) und/oder die zweite Steuereinheit (24) jeweils dazu ausgeführt sind, den ersten Robotermanipulator (10) zum Abfahren der ersten Bahn (11) gemäß dem ersten Datensatz und synchronisiert dazu den zweiten
Robotermanipulator (20) zum Abfahren der zweiten Bahn (22) gemäß dem zweiten Datensatz anzusteuern.
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