EP4076868A1

EP4076868A1 - Greifvorrichtung und roboter sowie steuerungsverfahren

Info

Publication number: EP4076868A1
Application number: EP20841713.9A
Authority: EP
Inventors: Daniel Wahrmann LOCKHART; Andreas SPENNINGER; Jose Ramon Medina HERNANDEZ; Christoph KUGLER
Original assignee: Franka Emika GmbH
Current assignee: Franka Emika GmbH
Priority date: 2019-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-10-26
Also published as: JP2023507827A; CN114945448A; US20230028437A1; KR20220122690A; DE102019008939A1; WO2021130282A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Greifvorrichtung für eine Roboter zum Greifen von Objekten (7;19), wobei an den Greiffingern (8;13) der Greifvorrichtung drehbar gelagerte Greiferelemente (9;15) vorgesehen sind.

Description

Greifvorrichtung und Roboter sowie Steuerungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Greifen von Objekten, insbesondere für Roboter und Manipulatoren, einen diese verwendenden Roboter sowie ein Steuerungsverfahren zum Greifen von Objekten mittels einer Greifvorrichtung eines Roboters.

Greifvorrichtungen als Parallelgreifer mit zwei linear beweglichen Greifern oder Fingerelementen, als Zentrischgreifer mit zumindest drei Fingerelementen oder als Winkelgreifer mit versetzt zuspannenden Greifern für Roboter sind in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Die Greifvorrichtungen können darüber hinaus so ausgestaltet sein, dass sie einen Linear- bzw. Klauengriff ermöglichen, bei dem ein Objekt durch die Greifer der Greifvorrichtung nur an zwei einzelnen Stellen gegriffen wird, oder dass sie einen das Objekt mit den Greifern im Wesentlichen vollständig umschließenden bzw. Raumgriff gestatten, indem sich ggfs, die Greifer bzw. Fingerelemente der Greifvorrichtung an die Kontur des zu greifenden Objekts anpassen.

Aus der WO 2013/075245 Al ist beispielsweise eine Greifvorrichtung bekannt, die als Parallel- oder Zentrischgreifer ausgebildet sein kann, bei der die Greifer als Doppelarme konzipiert sind, um so quasi ein Getriebe mit einer Parallelogrammführung zu verwirklichen. Dies ermöglicht es einerseits, Objekte durch eine Linearbewegung der Greifer aufeinander zu zu halten, oder andererseits gekrümmte Objekte teilweise einschließend zu fassen, indem die oberen distalen Enden der Greifer um das Objekt kippen können. Welche Art des Greifens letztendlich zum Tragen kommt, hängt von der Größe und Form des zu greifenden Objekts und der konstruktions-, d.h. getriebebedingt sich einstellenden Gleichgewichtsebene zwischen den Fingerelementen ab. Im Prinzip wird hierdurch ein nachgiebiges, angepasstes Greifen des Objekts ermöglicht, wobei die nachgiebigen und adaptiven Fähigkeiten konstruktionsbedingt jedoch erheblich limitiert sind. Der mechanische Aufbau des Getriebes mit Hebelelementen, Drehgelenken, Federn und Aktuatoren ist komplex und anfällig und führt darüber hinaus zu einem hohen Gewicht der gesamten Greif orrichtung.

Eine hinsichtlich der Mechanik ähnliche Konstruktion für eine Greifvorrichtung ist in der WO 2016/141266 Al offenbart, wobei die Hebelelemente der Finger monolithisch aus einem nachgiebigen Material ggfs, unter Einbettung von taktilen Sensoren hergestellt sein können.

Weitere Greifvorrichtungen mit einer einem

Parallelogrammgetriebe ähnlichen Führung der Fingerelemente sind beispielsweise aus der WO 2016/037288 Al und aus dem US- Patent Nr. 9,533,419 bekannt. Die im US-Patent gezeigte Greifvorrichtung weist darüber hinaus Fingerelemente auf, bei der die dem Objekt zugewandten Innenflächen aus einer Kette von relativ zueinander beweglichen Einzelgliedern bestehen, so dass ein nachgiebiges und an die Kontur des zu greifenden Objekts anpassbares Greifen gestattet wird.

Aus der DE 102009 015 975 B4 ist eine Greifvorrichtung bekannt, bei der die Fingerelemente bzw. Greifer als sogenannte Flossenstrahlelemente mit zwei biegeflexiblen Flächen ausgebildet sind, wobei die Flächen an ihren freien Enden miteinander verbunden und unter Ausbildung einer dreiecksförmigen Anordnung beabstandet voneinander an einer Greiferbasis befestigt sind. Die beiden Flächen sind über mehrere, parallel zueinander verlaufende Lamellen miteinander verbunden, die jeweils an ihren Endbereichen gelenkig oder stoffschlüssig nachgiebig mit den Flächen verbunden sind, so dass sich beim Greifen eines Objekts die Flächen an die Oberfläche des Objekts anformen, da die Flächen über die Lamellen relativ zueinander beweglich sind. Die Nachgiebigkeitseigenschaften einer solchen Greifvorrichtung sind jedoch konstruktionsbedingt limitiert. Zudem müssen zum Greifen die Fingerelemente in ihrer Gesamtheit betätigt und dadurch verformbar bewegt werden, wodurch zusätzliche Drehmomente und Kräfte auf den Mechanismus wirken.

Keines der vorhergehend geschilderten Greifvorrichtungen ist für sich jedoch in der Lage, einen flächigen Gegenstand zu greifen, der filigran sowie darüber hinaus nicht starr, insbesondere in sich nachgiebig bzw. elastisch ausgebildet ist, wie beispielsweise Stoffe, Textilien, Folien, Papier oder dergleichen, so dass sich die bekannten Greiftechniken, bei denen die Greiffinger vertikal über dem Objekt nach unten und dann seitlich verfahren werden (Parallelgriff), nicht eignen. Eine intrinsische Nachgiebigkeit derartiger

Greifvorrichtungen, wie vorhergehend beschreiben, ist, wenn überhaupt vorhanden, nur auf diese Art des Parallelgriffs ausgelegt. Ein solches Greifen schlägt bei flachen, weichen Gegenständen jedoch meistens fehl, da ein sich über den parallel zufahrenden Fingern vorhandener Abschnitt des Gegenstands durch diese nicht sicher fassen lässt. Hinzu komm das Problem, dass beim parallelen Zufahren der Greiffinger, wenn diese auf den flachen nachgiebigen Objekten mit ihren stirnseitigen Enden aufliegen, zwar diese in sich verschoben, jedoch nicht durch die Greifbacken an den Fingern gegriffen werden können, um diese tatsächlich anheben zu können. Darüber hinaus besteht die Gefahr eines Stauchens und Reißens der Gegenstände. Regelungstechnisch lässt sich ein sicheres, zerstörungsfreies Greifen von nachgiebigen, flächigen Objekten mittels Parallelgreifern nicht oder, wenn überhaupt, nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand umsetzen. Parallelgreifer sind mehrheitlich konstruktiv auf das Greifen von starren Objekten ausgelegt. Die Verwendung von Saugnäpfen zum Anheben derartiger Gegenstände unter Ausbildung eines kurzzeitigen Vakuums ist zwar prinzipiell möglich, jedoch bedarf es hierzu zusätzlicher, Kosten und Wartung erzeugender Medienleitungen, die am Manipulator, in der Regel außenseitig, entlang geführt werden müssen und darüber hinaus die Beweglichkeit des Roboters einschränken.

Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Greifvorrichtung, insbesondere für Roboter der Leichtbauweise, zur Verfügung zu stellen, die einfach zu betätigen, vielseitig einsetzbar und darüber hinaus kostengünstig herzustellen ist und die insbesondere das Greifen von Objekten gestattet, die mehrheitlich flächig und in sich nachgiebig ausgestaltet sind.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Greifvorrichtung nach Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren nach Anspruch 14.

Demzufolge schlägt die Erfindung eine Greifvorrichtung zum Greifen von Objekten mit zumindest zwei Greifeinheiten vor, die jeweils einen Greiffinger aufweisen und durch eine gesteuerte Bewegung zwischen einer Freigabestellung und einer das Objekt greifenden GreifStellung überführbar sind, wobei die Greifeinheiten jeweils Greiferelemente aufweisen, die in der GreifStellung mit dem zu greifenden Objekt zur Anlage bringbar sind, und wobei die Greiferelemente an den distalen Enden der Greiffinger drehbar gelagert sind.

Insbesondere soll die Greifvorrichtung gemäß der Erfindung zum Greifen von nicht festen bzw. nicht starren Objekten von einer ebenen Unterlage vorgesehen werden.

Unter nicht starren Objekten im Sinne der Erfindung sollen hier Gegenstände verstanden werden, die in sich nachgiebig bzw. elastisch sind und eine flächige Erstreckung aufweisen, wie jede Art von Textilien, Stoffbahnen, Kunststofffolien, Papierblättern, Isoliermaterialien und dergleichen.

Die Greiferelemente sind an den Greiffingern als eigenständige Elemente, sozusagen als eine Art Drehbacken, vorgesehen, wobei die drehbare Lagerung gemäß der Erfindung es gestattet, dass bei Anlage der Greiferelemente an den zu greifenden Objekten, die in der Regel von einer ebenen Unterlage aufzunehmen sind, wie beispielsweise einem Förderband, diese Objekte in Verbindung mit der Unterlage selbst als eine Art Widerlager fungieren, an denen die Greiferelemente unter Zwischenlagerung bzw. unter einem Einklemmen des Objekts abrollen können.

Die dem Einklemmen zugrunde liegende Kraft, d.h. die Kraft, mit der die Greiffinger über die zusätzlichen Greiferelemente auf das Objekt bzw. die Unterlage wirken sollen, ebenso wie die seitliche Bewegung der Greiffinger aufeinander zu, die aufgrund der Reibungswirkung zwischen dem Objekt und den Greiferelementen zu einer Drehbewegung dieser Greiferelemente führt, lässt sich in bevorzugter Art und Weise durch einen nachgiebig geregelten und daher feinfühligen Roboter, insbesondere der Leichtbauweise, durchführen. Das auf diese Funktion abstimmbare Regelungsverhalten eines solchen Roboters ermöglicht das zerstörungsfreie Greifen von weichen Materialen, wie Textilien. Der Roboter ist insbesondere in der Lage, zu „fühlen", ob die Greiferelemente auf einem derartigen Objekt entsprechend aufliegen und ob mittels der sich im Zuge der parallelen Bewegung der Greiffinger aufeinander zu dann drehenden Greiferelemente das Objekt tatsächlich gegriffen werden kann.

In einer Ausführungsform der Greifvorrichtung sind die Greiferelemente ausgestaltet, um sich aufeinander zu und von dem zu greifenden Objekt weg drehen zu können, wenn die Greiferelemente bei Erreichen der GreifStellung gegenseitig zur Anlage kommen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Greifvorrichtung weisen die Greiferelemente einen ersten Abschnitt auf, dessen Außenkontur in Bezug auf ihre Drehachse derart ausgestaltet ist, dass ein Kontakt zwischen den Greiferelementen linienförmig erfolgt, nachdem diese aufeinander zu bewegt wurden.

Gemäß der Erfindung folgt die Außenkontur des ersten Abschnitts in Bezug auf die Drehachse hierfür teilweise der Form einer mathematischen Spirale, die sich dadurch auszeichnet, dass der gegenseitige Kontaktpunkt oberhalb der von den Drehachsen beider Greiferelemente eingenommenen gemeinsamen Ebene liegt, wie beispielsweise bei einer Archimedes-Spirale .

Des Weiteren können die Greiferelemente gemäß der Erfindung einen zweiten Abschnitt aufweisen, dessen Außenkontur in Bezug auf ihre Drehachse derart ausgestaltet ist, dass bei vollendeter GreifStellung eine weitere Drehung der Greiferelemente verhindert wird, insbesondere dass bei vollendeter GreifStellung die Greiferelemente zumindest teilweise flächig unter Eingriff des Objekts einander gegenüber liegen.

Um eine Drehbewegung bei Kontakt mit dem Objekt in der vorgesehenen Drehrichtung zu unterstützen, können die Greiferelemente vorgespannt sein. Darüber hinaus können die Greiferelemente eine Vorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, eine Drehung der Greiferelemente zu verhindern, wenn diese nicht in Kontakt stehen. Diese Vorrichtung kann des Weiteren eingerichtet sein, um die Greiferelemente in eine Drehung voneinander weg zu versetzen, wenn kein Kontakt zwischen den Greiferelementen mehr besteht, um so die Freigabe des gegriffenen Objekts zu unterstützen und auch die Greiferelemente in ihre Ausgangsstellung zurückzuführen.

Denkbar ist eine Drehfeder in Kombination mit einem mechanischen Anschlag oder einem ähnlichen Mechanismus, um sicherzustellen, dass die Drehbewegung nicht beginnt, bevor die Greiferelemente gegenseitig in Kontakt kommen, d.h. dass eine zufällige Drehung z.B. bei Kollision mit einer Arbeitsfläche oder dem gegriffenen Gegenstand grundsätzlich verhindert wird.

In einer weiteren, alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist zumindest eines der Greiferelemente durch einen Aktuator drehbar antreibbar ausgestaltet. Auf diese Weise ist es möglich, über einen Reibungseingriff des Greiferelements mit dem flachen Objekt dieses durch eine aktiv aufgebrachte Drehung gegenüber bspw. dem gegenüberliegenden Greiferelement, das dann hierfür als Widerlager dient, zu verschieben und so anzuheben .

Hierfür ist es denkbar, dass die Greiffinger einen Getriebemechanismus für den Antrieb der Greiferelemente aufweisen, z.B. einen Riemenantrieb, der im Inneren des Greiffingers geführt ist.

Grundsätzlich ist es für das Greifen von glatten Objekten, wie Textilien oder glatten Folien von Vorteil, wenn die äußere Oberfläche der Greiferelemente eine reibungserhöhende Beschichtung und/oder Struktur aufweist, wie beispielsweise eine Gummibeschichtung ggfs, mit Noppen, Lamellen oder dergleichen .

Die Erfindung betrifft auch einen Roboter, der eine Greifvorrichtung nach einem der vorhergehend geschilderten Ausführungen aufweist,vorzugsweise der Leichtbauweise für einen Einsatz im Zuge einer Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK).

In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung des Weiteren ein Steuerverfahren zum Greifen eines vorzugsweise in sich nachgiebigen Objekts mittels eines Roboters, der eine Greifvorrichtung nach einem der vorhergehend geschilderten Ausgestaltungen aufweist, aufweisend die Schritte:

- Heranführen der Greifvorrichtung durch den Roboter an das Objekt, bis die Greiferelemente auf dem Objekt zur Anlage kommen;

- Bewegen der Greiffinger aufeinander zu, bis die Greiferelemente gegenseitig zur Anlage kommen; und

- weiteres Bewegen der Greiffinger aufeinander zu derart, dass die Greiferelemente unter Greifen des Objekts in Drehung versetzt werden.

Dadurch, dass die Greiferelemente gemäß der Erfindung eine solche Form und eines solche Lagerung an den distalen Enden der Greiffinger aufweisen, dass diese sich bei gegenseitigem Kontakt selbstständig in eine Drehung aufeinander zu versetzen, genügt eine, in Abhängigkeit des Gewichts des zu greifenden Objekts einstellbare, langsame lineare Bewegung der Greiffinger ohne großen Kraftaufwand aufeinander zu, um das Objekt zwischen den sich drehenden Drehbacken aufzunehmen. Die Bewegung der Greiffinger aufeinander zu, insbesondere wenn die Drehbacken in Kontakt stehen, kann für die Ausführung mit einem aktiven Antrieb nachgiebigkeitsgeregelt sein, wobei diese Regelung mit der weiteren Regelung des die Greifvorrichtung führenden Roboters entsprechend abgestimmt ist.

Das Verfahren kann den weiteren Schritt aufweisen:

- weiteres Bewegen der Greiffinger aufeinander zu, bis die Greiferelemente mit ihren Abschnitten unter Eingriff des Objekts zur Anlage kommen, die ausgestaltet sind, keine weitere Drehung der Greiferelemente zu gestatten.

Insbesondere zeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch aus, dass die Schritte durch einen nachgiebig und/oder feinfühlig geregelten Roboter durchgeführt werden können, dessen Regelung in Bezug auf die zum Einsatz kommenden Greifvorrichtungen entsprechend in dieser Hinsicht eingerichtet ist.

Die erfindungsgemäßen Lösungen basieren auf einer Ausnutzung der flexiblen Natur des zu greifenden Objektes. Indem das Objekt zwischen den Greiferelementen der Finger der Greifvorrichtungen durch eine rotierende, reibungsintensive Oberfläche „gezogen" wird, sorgt der Mechanismus für ein korrektes, vor allem zerstörungsfreies Greifen.

Zur Realisierung der Drehbewegung können die Greiferelemente des Robotergreifers um ihre Achsen schwenken, die sowohl parallel zueinander als auch parallel zur Ebene, auf der sich das Objekt befindet, liegen. Die Außenkontur der jeweiligen Oberfläche der Greiferelemente, die mit dem flexiblen Objekt in Kontakt kommt, folgt der Form einer mathematischen Spirale, wie z.B. einer archimedischen Spirale mit einem Kontaktpunkt, der sich über der gemeinsamen Ebene der beiden Achsen befindet. Sobald die lineare Bewegung des Greifers aktiviert wird und die Finger sich schließen, kommen die drehbaren Greiferelemente oder Drehbacken in Kontakt und die Kraft wird überschritten. Der mechanische Hebel führt zu einer gegenläufigen Drehung der Drehbacken um ihre jeweilige Achse. Das Objekt wird zwischen den Fingern in den Sitz verformt und durch die Steuerung der Greifkraft wird ein korrekter Griff gewährleistet. Nach einer Drehung um einen bestimmten Winkel, vorzugsweise um eine halbe Umdrehung, wird eine flach geformte vertikale Kontaktfläche erreicht und die Drehung der Drehbacken automatisch gestoppt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der anhand der anhängenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen

Fig. 1 exemplarisch eine Greifvorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 bis 5 eine erste Ausführungsform einer Greifvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei jede Figur einen Greifschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt;

Fig. 6 schematisch eine zweite Ausführungsform einer Greifvorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 7a und b exemplarisch einen Greifprozess mittels der zweiten Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist exemplarisch eine Greifvorrichtung aus dem Stand der Technik gezeigt, die an einem distalen Ende eines mehrgliedrigen Manipulators eines nachgiebig geregelten Roboters anbringbar ist.

Die Greifvorrichtung besteht aus einer Basis 1, in der sich ein Antriebsmechanismus und eine Führung für die Greiffinger 4 befindet, mit einem Flansch 2 zur Anbringung an dem nicht gezeigten Roboterarm sowie einem Anschluss 3 zur Steuerung des Antriebs der linear aufeinander zu bewegbaren Greiffinger 4, die an ihren distalen Enden Greifbacken 5 aufweisen. Wie erkennbar ist, ermöglichen diese Greiffinger 4 lediglich einen Parallelgriff, mit dem auf einer ebenen Oberfläche angeordnete flächige, weiche Objekte, wie Textilien, nicht gegriffen werden können.

Die Figuren 2 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform einer Greifvorrichtung gemäß der Erfindung, mit der ein Greifen derartiger Gegenstände auf einfache Art und Weise realisierbar ist.

In der Fig. 2 ist eine Greifvorrichtung in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt, wobei der Zustand gezeigt ist, bei dem die Greifvorrichtung auf dem zu greifenden flexiblen Objekt zur Anlage kommt, wie durch den vertikalen Pfeil angedeutet ist.

Auf einer ebenen Unterlage 6 ist das zu greifende, weiche und flächige Objekt 7, ein Textilstoff, abgelegt.

Die Greifvorrichtung weist ebenfalls zwei Greiffinger 8 auf, die parallel aufeinander zu bewegbar sind, wie durch die horizontalen Pfeile angedeutet ist.

An ihren distalen Enden weisen beide Greiffinger 8 jeweils ein drehbar gelagertes Greiferelement in der Form von Drehbacken 9 auf, die an ihrer Außenfläche, die in Kontakt mit dem Objekt 7 kommen sollen, mit einer reibungsverstärkenden Beschichtung 10 versehen sind.

Um zu verhindern, dass sich die Drehbacken 9 bereits in Drehung versetzen, wenn sich diese infolge der

Parallelbewegung der Greiffinger 8 aufeinander zu bewegen, ist ein Mittel 11 vorgesehen, das eine Drehung verhindert und z.B. als eine entsprechend dimensionierte Einwegfeder konzipiert ist.

Wie zu erkennen ist, führt eine Bewegung der Drehbacken 9 aufeinander zu dazu, dass sich aufgrund der Stauchung das Objekt 7 zwischen diesen leicht auftürmt.

Durch Überschreiten der Kraft in vertikaler Richtung durch das Robotersystem (nicht abgebildet) und Schließen der Drehbacken 9 wird das flexible Objekt 7 bereits komprimiert und zwischen den Drehbacken 9 angehäuft. Die beiden Drehfedern 11 verhindern in diesem Zustand das Drehen der Drehbacken 9.

Wie in allen Figuren 2 bis 5 zu erkennen ist, folgt die Außenkontur in einem ersten Abschnitt 9.1 der Drehbacken 9 der Linie einer Archimedes-Spirale, so dass bei fortschreitender linearer Bewegung die Drehbacken 9 an einem Punkt K gegenseitig in Kontakt gelangen, der oberhalb einer gemeinsamen Ebene liegt, die durch die Drehpunkte D der Lagerungen der Drehbacken 9 gebildet wird.

Dies bewirkt gemäß der Erfindung, wie die Fig. 3 zeigt, dass die Drehbacken 9 beginnen sich zu drehen, sobald diese sich im Punkt K berühren, und dadurch infolge von Reibung und Adhäsion immer mehr Material des Objekts 7 zwischen die Drehbacken 9 aufgenommen wird, wenn diese sich weiter drehen und deren Abschnitte 9.1 unter Zwischenlagerung des Objekts 7 aufeinander abrollen, wie die Fig. 4 zeigt, was durch eine weitere lineare Bewegung der Greiffinger 8 aufeinander zu induziert wird.

Die Fig. 5 zeigt einen Zustand, bei dem die Greiffinger 8 schließlich in ihrer Schließstellung angekommen sind und die Drehbacken 9 ihre finale Greifposition erreicht haben. Die Drehbacken 9 weisen im Anschluss an ihren ersten Abschnitt 9.1, in Drehrichtung gesehen, einen zweiten Abschnitt 9.2 auf, der linear ausgebildet ist, wie dieser in der Fig. 4 angedeutet ist.

In der abschließenden Greifposition liegen diese Abschnitte 9.2 unter Einschluss des Objekts 7 an dieser Stelle flächig einander gegenüber. Dadurch ergibt sich eine flächige Belastung mit einem erhöhten Reibungseingriff, wodurch das Objekt 7 sicher gehalten werden kann. In dieser GreifStellung kann das Objekt 7 nun mittels des Roboters angehoben und zu einer Zielstellung überführt werden, wo es dann anschließend dadurch freigegeben wird, dass sich die Greiffinger 8 linear auseinander bewegen und die Drehbacken 9 ggfs, unterstützt durch die Federmittel 11 in einer entgegengesetzten Richtung zurück in ihre Ausgangsstellung drehen.

Der gezeigte Mechanismus des Greifens der Greifvorrichtung gemäß der Erfindung nutzt die Flexibilität des Objekts 7 aus. Er ist nicht auf präzise Greifpositionen angewiesen und daher robuster gegenüber Sichtfehlem , wenn beispielsweise zusätzlich optische Sensoren in Verbindung mit dem Roboter zum Einsatz kommen sollen. Ein korrektes und zerstörungsfreies Greifen von flexiblen Objekten beliebiger, vorzugsweise flächiger Ausgestaltung, erfolgt gemäß der Erfindung überwiegend durch eine Kraftkontrolle in Bezug auf die lineare Bewegung der Greiffinger 8.

Alternativ hierzu kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Greiferelemente an den distalen Enden der Greiffinger aktiv betätigt werden. Hierzu zeigen die Figuren 6 bis 7b schematisch eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Hierbei kommt ein Getriebe- und Antriebsmechanismus 12 zur Anwendung, der im Inneren zumindest eines Greiffingers 13 und der Basis 14 der Greifvorrichtung in beliebiger Ausführung ausgestaltet sein kann.

Z.B., wie in der Fig. 6 gezeigt ist, kann der Antrieb der Drehbacke 15 über einen im Inneren des Greiffingers 13 angeordneten Riemenantrieb 16 erfolgen, der wiederum dadurch betätigt wird, dass im Inneren der Basis 14 ein Zahnrad 17 an einer Zahnstange 18 abrollt und dadurch in Drehung versetzt wird, wenn die Greiffinger 13 selbst linear aufeinander zu oder von einander weg bewegt werden. Wie die Figuren 7a und b zeigen, wird durch die Linearbewegung der Greiffinger 13 aufeinander zu und die gleichzeitige Drehbewegung der Drehbacken 15, wie jeweils durch die Pfeile angedeutet ist, ein flexibles Objekt 19 an einer entsprechenden Stelle angehäuft und zwischen den Drehbacken 15 nach oben gezogen und dadurch gegriffen. Diese Ausführung der Greifvorrichtung eignet sich für schwerere Objekte 19 dieser Art, wobei auch die Greifvorrichtung als solche entsprechend größer dimensioniert sein kann.

Auch hier wird der Vorteil ausgenutzt, dass das zu greifende Objekt flexible Eigenschaften aufweist. Indem das Objekt zwischen den Drehbacken der Greiffinger durch eine rotierende Oberfläche mit hoher Reibung gezogen wird, gewährleistet der Mechanismus ein korrektes und zerstörungsfreies Greifen. Die rotatorische Bewegung der Drehbacken 15 ist an die lineare Bewegung der Greiffinger 13 gekoppelt, so dass kein zusätzlicher Motor benötigt wird. Das Objekt 19 wird zwischen den Drehbacken 15 verformt und die tatsächliche Greifkraft wird durch die Linearbewegung der Greiffinger 13 gesteuert. Durch die Kontrolle des Abstands zwischen den Greiffingern 13 können fehlgeschlagene Greifversuche leicht erkannt und darauf reagiert werden.

Die vorhergehend geschilderten Ausführungsformen einer Greifvorrichtung eignet sich insbesondere für den Einsatz mit einem MRK-Roboter, der eine entsprechende Nachgiebigkeitsregelung aufweist, die ein solches „erfühlendes" Greifen eines bspw. flachen, filigranen Objekts durch die Greifvorrichtung und den Roboter umzusetzen vermag.

Claims

Ansprüche

1. Greifvorrichtung zum Greifen von Objekten (7;19) mit zumindest zwei Greifeinheiten, die jeweils einen Greiffinger (8;13) aufweisen und durch eine gesteuerte Bewegung zwischen einer Freigabestellung und einer das Objekt (7;19) greifenden GreifStellung überführbar sind, wobei die Greifeinheiten jeweils Greiferelemente (9;15) aufweisen, die in der

GreifStellung mit dem zu greifenden Objekt (7;19) zur Anlage bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferelemente (9;15) an den distalen Enden der Greiffinger (8;13) drehbar gelagert sind.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Greiferelemente (9) ausgestaltet sind, sich aufeinander zu und von dem zu greifenden Objekt (7) weg zu drehen, wenn die Greiferelemente (9) bei Erreichen der GreifStellung gegenseitig zur Anlage kommen.

3. Greifvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Greiferelemente (9) einen ersten Abschnitt (9.1) aufweisen, dessen Außenkontur in Bezug auf ihre Drehachse (D) derart ausgestaltet ist, dass ein Kontakt zwischen den Greiferelementen (9) linienförmig erfolgt.

4. Greifvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Außenkontur des ersten Abschnitts (9.1) in Bezug auf die Drehachse (D) teilweise der Form einer mathematischen Spirale folgt.

5. Greifvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Greiferelemente (9) einen zweiten Abschnitt (9.2) aufweisen, dessen Außenkontur in Bezug auf ihre Drehachse (D) derart ausgestaltet ist, dass bei vollendeter GreifStellung eine weitere Drehung der Greiferelemente (9) verhindert wird.

6. Greifvorrichtung nach Anspruch 5, bei der bei vollendeter GreifStellung die Greiferelemente (9) zumindest teilweise flächig unter Eingriff des Objekts (7) einander gegenüber liegen.

7. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Greiferelemente (9) vorgespannt sind.

8. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Greiferelemente (9) eine Vorrichtung (11) aufweisen, die eingerichtet ist, eine Drehung der Greiferelemente (9) zu verhindern, wenn diese nicht in Kontakt sind.

9. Greifvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Vorrichtung (11) des Weiteren eingerichtet ist, die Greiferelemente (9) in eine Drehung voneinander weg zu versetzen, wenn kein Kontakt zwischen den Greiferelementen (9) mehr besteht.

10. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, bei der zumindest eines der Greiferelemente (15) drehbar antreibbar ist.

11. Greifvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Greiffinger (13) einen Getriebemechanismus (12) für den Antrieb der Greiferelemente (15) aufweisen.

12. Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die äußere Oberfläche der Greiferelemente (9;15) eine reibungserhöhende Beschichtung (10) und/oder Struktur aufweist .

13. Roboter aufweisend eine Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

14. Verfahren zum Greifen eines Objekts (7) mittels eines Roboters, der eine Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Heranführen der Greifvorrichtung durch den Roboter an das Objekt (7), bis die Greiferelemente (9) auf dem Objekt (7) zur Anlage kommen;

- Bewegen der Greiffinger (8) aufeinander zu, bis die Greiferelemente (9) gegenseitig zur Anlage kommen; und

- weiteres Bewegen der Greiffinger (8) aufeinander zu derart, dass die Greiferelemente (9) unter Greifen des Objekts (7) in Drehung versetzt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, aufweisend den weiteren Schritt :

- weiteres Bewegen der Greiffinger (8) aufeinander zu, bis die Greiferelemente (9) mit ihren Abschnitten (9.2) unter Eingriff des Objekts (7) zur Anlage kommen, die ausgestaltet sind, keine weitere Drehung der Greiferelemente (9) zu gestatten.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Schritte durch einen nachgiebig und/oder feinfühlig geregelten Roboter durchgeführt werden.