WO2010096850A1 - Method and apparatus for the robot-controlled gripping and moving of objects - Google Patents

Method and apparatus for the robot-controlled gripping and moving of objects Download PDF

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WO2010096850A1
WO2010096850A1 PCT/AT2010/000055 AT2010000055W WO2010096850A1 WO 2010096850 A1 WO2010096850 A1 WO 2010096850A1 AT 2010000055 W AT2010000055 W AT 2010000055W WO 2010096850 A1 WO2010096850 A1 WO 2010096850A1
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objects
gripping
points
gripping points
moving
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PCT/AT2010/000055
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Gerhard Kopf
Markus Ikeda
Andreas Pichler
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Ih Tech Sondermaschinenbau U. Instandhaltung Gmbh
Profactor Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for the sequential robot - controlled gripping and moving of objects from a plurality of objects arranged in a defined spatial area, the spatial area with the objects arranged therein being optically detected, the objects being identified on the basis of stored models of the objects and their position in the object is determined on the basis of the potential gripping points stored for all objects, the gripping points of the objects are sorted according to their relevance and due to the relevance of the gripping points a preferably to be gripped object is determined with preferred gripping points, this Object is grabbed by a robot-controlled gripper and moved to a defined destination, and then determines the next preferred object to be gripped with preferred gripping points and then this object grasped and moved to the defined destination we d.
  • the invention further relates to an apparatus for carrying out a method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects from a plurality of objects arranged in a defined spatial area, with a device for optically detecting the spatial area with the objects arranged therein, a memory for Depositing models of the objects and their possible gripping points, a device for identifying the objects and their location on the basis of the data stored in memory, and determining the totality of possible gripping points in the spatial area and their sorting according to their relevance for determining the preferred to be gripped Object with preferred grip points, and with a robotic gripper for gripping the object and moving the object to a defined destination.
  • a subject robotic system consists of a spatial domain optically sensing device in which the objects to be grasped and moving are located, at least one database for storing important process data, means for computing and controlling the robot, and finally the robot for gripping and moving the obj ekte.
  • WO 2007/046763 A1 describes a method and a device for locating and gripping objects arranged on a base, wherein improvements are to be achieved by a special three-dimensional data acquisition by means of a light-section method.
  • EP 951 968 A2 describes a device of the type in question, wherein the objects to be gripped are separated by means of a vibrating mechanism, so that the isolated objects can be better gripped.
  • the gripping process itself and the planning of a gripping hierarchy are not dealt with in this object.
  • EP 1 428 634 A2 describes a mechanism for removing objects from a container using a three-dimensional optical detection system.
  • EP 1 589 483 A2 describes a gripping system in which the objects to be gripped are optically detected and due to stored parameters about the objects to be gripped a certain se GreifStrategie is fed to the robot.
  • EP 1 385 122 B1 shows an apparatus for taking objects with an image recording device for detecting the objects, memory devices for storing information about the objects and devices for determining the priority of the extraction of the objects and for forwarding to the robot for removing the objects.
  • the known methods and devices are usually very complex and inflexible, so that they are used only in processes with a very high number of objects and only for certain objects.
  • An application of known methods and devices for use in smaller amounts of objects usually fails because of the expense of programming the procedures and procedures.
  • a rapid and rapid adaptation to new objects to be gripped and moved is usually possible only with great effort and expense using conventional methods and devices.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and apparatus mentioned above, which allow optimal recognition of the objects and optimal determination of a gripping hierarchy, so that the objects can be moved quickly from the spatial area to corresponding target areas. Furthermore, the objective method and the subject device should be characterized by a high degree of flexibility and easy adaptability to new objects. Disadvantages of known methods and devices should be avoided or at least reduced.
  • the object according to the invention is achieved by an above-mentioned method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects, in which the gripping and moving process of at least the next specific object is simulated before the execution, the simulation is evaluated and a decision is made based on the evaluation of the simulation, whether the gripping and moving process of at least the next object is performed or at least the next object with other gripping points or another object to be gripped preferably with gripping is determined.
  • the inventive method is characterized in that the planning of the gripping process based on the object recognition taking into account stored data on the objects to be detected, said before the execution of the gripping and moving process simulated this process for at least the next planned object, the simulation evaluated and It is only decided after that whether the gripping and moving operation is performed on this object at the certain gripping points, or the gripping and moving process is simulated at other gripping points of the same object or another object with preferred gripping points and then performed according to the evaluation.
  • the process can be quickly and inexpensively adapted to new parts.
  • use of the method can also be carried out economically in smaller plants and for a smaller number of objects to be moved.
  • additional parameters of the objects are stored and the next object to be gripped and its preferred grip points are also determined on the basis of these additional parameters.
  • additional parameters stored in a corresponding database the grasp hierarchy can be determined more quickly and, above all, more efficiently.
  • additional parameters of the objects include, for example, position properties of the objects, information about the material of the objects or much more.
  • the height of the gripping point in the spatial area is taken into account and the gripping points with the greatest height are preferred. This ensures that the overhead parts in the spatial area are removed first and thus the arrangement of the objects by the removal of an object not changed much. Such a change in the three-dimensional arrangement of the objects would again have to be influenced separately and the grip planning and simulation of the same would be renewed, which could lead to delays.
  • the gripping points of individual objects are preferred when sorting the possible gripping points according to their relevance. This ensures that individual objects are grasped and moved first.
  • the gripping strategy can be planned taking into account the optimum geometry and kinematics of the robot-controlled gripper or the entire robot system.
  • the corresponding data in the database can be changed in a simple manner and thus made a quick adjustment.
  • deposited data of the geometry of the environment of the spatial area are taken into account. This prevents collisions between the object or robot system and parts of the environment and thus delays in the gripping and moving process can be avoided.
  • the Griffencies can be supported.
  • Certain changes in the optical detection can be used to optimize the recognition of the objects and, as a result, the gripping planning.
  • certain preferred regions can be defined within the spatial region with the objects arranged therein, and gripping points of objects lying within these preferential regions can be preferred. By defining such preferential regions, for example, certain situations in a manufacturing process or the like. Be taken into account and finally an increase in efficiency in the gripping planning can be achieved.
  • different paths for the movements of an object to the destination are determined and sorted according to predetermined criteria.
  • the flexibility in gripping planning can be increased.
  • the determined and performed gripping and moving operations of the objects are stored and possibly used in subsequent procedures.
  • a kind of learning system can be created using historical data.
  • the speed of the gripping and moving operations of the objects is changed. By adjusting the speed when gripping and moving the objects, certain situations can be influenced, thereby achieving an optimum adaptation of the speed of the gripping and moving operations.
  • the object according to the invention is also achieved by an abovementioned device, wherein a simulation device for simulating the gripping and moving process of at least the next specific object before carrying it out and for evaluating the simulation and deciding whether the gripping and moving process at least the next object is performed or at least the next object with other gripping points or another object to be gripped preferably determined with preferred gripping points is provided.
  • the simulation device is preferably formed by a computer.
  • the optical detection device can be formed by a two-dimensional image processing system, in particular a camera, or else by a three-dimensional image processing system.
  • a memory is provided for storing additional parameters of the objects in addition to the models of the objects and their possible gripping points.
  • additional parameters like the models of the objects and the possible gripping points of the objects, can be quickly and easily stored or changed in the memory.
  • a memory for storing data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper is also provided. Corresponding data about the geometry and the kinematics of the robot-controlled gripper or entire robot system are stored in this memory.
  • a memory for storing data of the geometry of the environment of the spatial area may be provided, so that these data can be taken into account in the planning of the gripping strategy.
  • a device for changing the speed of the gripping and moving operations of the robot-controlled gripper can be provided.
  • Fig. 1 is a schematic flow diagram of the method according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of the device according to the invention.
  • FIGS. 3a and 3b show two views of an object with arranged and visualized gripping points
  • FIGS. 4a and 4b show two views of the object according to FIGS. 3a and 3b with grippers arranged at all possible gripping points
  • Fig. 5 shows the situation of FIG. 4, in which the gripping positions are shown only at those gripping points of the object, which are reachable without collision.
  • FIG. 1 shows a flow chart of the method according to the invention for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects from a multiplicity of objects arranged in a defined spatial area.
  • data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper or robot system can be stored and taken into account in the object recognition.
  • data of the geometry and environment of the spatial area can be stored and taken into account in the object recognition.
  • the spatial representation of the plurality of objects in the spatial area takes place in accordance with block 105.
  • all possible grip points are determined.
  • the determination of the relevance of the gripping points of the objects takes place and, finally, according to block 108, the determination of an object preferably to be gripped with preferred gripping points, whereby appropriate strategy parameters (block 109) can be used to determine the gripping strategy.
  • the simulation of the gripping and moving process of at least the next specific object and an evaluation of this simulation are carried out.
  • the decision according to block 111 determines whether the simulation is found to be in order, whereupon, according to block 112, the gripping and moving operation is performed and returned to the object recognition according to block 101 again. If, for example, the simulation is rejected due to a possible collision of the robot or object during the movement process, the system returns to block 106 and determines the object with new gripping points or another object with preferred gripping points as the next object to be gripped and moved.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a possible embodiment of a device 1 for carrying out a method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects
  • the device 1 is used to move from a plurality of objects 2 individual objects 2 from the spatial area 3 to a defined destination 4.
  • a robot-controlled gripper 5 is used.
  • the term "gripper” covers all possible handling devices, such as the jaw grippers illustrated, but also suction devices, devices using magnets or much more.
  • a possible destination 4 for example, a conveyor belt can be used which integrates the separated objects 2 into a process sequence
  • the robot-controlled gripper 5 is connected to a control device 6, which is formed for example by a computer 7.
  • a device 7 for the optical detection of the spatial area 3 with the objects 2 arranged therein is connected to a device 8 for identifying the objects 2 and their position such that the objects 2 can be recognized and displayed within the spatial area 3.
  • models of the objects 2 and their possible gripping points 9, which are stored in a memory 10, are accessed respective Objects 2 are more quickly identified in the spatial area 3 and their location can be determined.
  • additional parameters can also be stored in the same memory 10 or a further memory.
  • the device 8 for identifying the objects 2 and displaying their location also serves for determining the totality of possible gripping points 9 in the spatial area 3 and their sorting according to their relevance for determining the object 2 preferably to be gripped with preferred gripping points 9.
  • a simulation device 11 is provided for simulating the gripping and moving process.
  • the gripping and moving process of at least the next specific object 2 is simulated prior to its execution and an evaluation of the simulation made and finally decided whether the gripping and moving operation is performed by the robot-controlled gripper 5 or the same particular object 2 with other gripping points 9 or another object 2 with preferred gripping points 9 from the spatial area 3 is selected.
  • the control device 6, the device 8 for identifying the objects 2 and the simulation device 11 can be accommodated in a common computer unit 12 as shown.
  • a two-dimensional or three-dimensional image processing system can be used.
  • data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper 5 can be stored and used in the selection of the gripping strategy by the device 8 for identifying the objects 2 and the simulation device 11.
  • data of the geometry and environment of the spatial area 3 may be deposited in order to exclude any collisions during the gripping and moving process can.
  • the various memories 10, 13, 14 may be formed by a single memory or a database.
  • the present device 1 is characterized by particularly high flexibility, since the device 1 can be adapted to changed conditions and changed objects 2 quickly and easily.
  • FIGS. 3 a and 3 b show two views of a three-dimensional object 2 with grippers 5 arranged at all possible gripping points 9.
  • 4a and 4b show the object 2 shown in FIGS. 3a and 3b with grippers 5 arranged thereon at all possible gripping points 9.

Abstract

The invention relates to a method and to an apparatus (1) for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects (2) from a plurality of objects (2) disposed in a defined spatial region (3), comprising a device (7) for optically detecting the spatial region (3) with the objects (2) disposed therein, a memory (10) for storing models of the objects (2) and the possible gripping points (9) thereof, a device (8) for identifying the objects (2) and the positions thereof on the basis of the data stored in the memory (10), and determining the collectivity of potential gripping points (9) in the spatial region (3) and the sorting thereof according to relevance so as to determine the object (2) to be preferably gripped and having preferred gripping points (9), and comprising a robot-controlled gripper (5) for gripping the object (2) and moving the object (2) to a defined target location (4). In order to create a method and/or an apparatus (1) that function optimally and are flexible, a simulation apparatus (11) is provided for simulating the gripping and moving process of at least the next defined object (2) prior to carrying the process out and for evaluating the simulation and deciding whether the gripping and moving process of at least the next object (2) is carried out or at least the next object (2) having different gripping points (9) or another preferred object (2) to be gripped having preferred gripping points (9) is determined.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum roboterqesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten Method and device for robot-controlled gripping and moving of objects
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten aus einer Vielzahl von in einem definierten räumlichen Bereich angeordneten Objekten, wobei der räumliche Bereich mit den darin angeordneten Objekten optisch erfasst wird, anhand hinterlegter Modelle der Objekte die Objekte identifiziert und deren Lage im räumlichen Bereich ermittelt wird, anhand der zu allen Objekten hinterlegten möglichen Greifpunkte die Gesamtheit an möglichen Greifpunkten aller Objekte ermittelt wird, die Greifpunkte der Objekte nach deren Relevanz sortiert werden und aufgrund der Relevanz der Greifpunkte ein bevorzugt zu greifendes Objekt mit bevorzugten Greifpunkten bestimmt wird, dieses Objekt von einem robotergesteuerten Greifer gegriffen wird und zu einem definierten Zielort bewegt wird, und danach das nächste bevorzugt zu greifende Objekt mit bevorzugten Greifpunkten bestimmt und danach dieses Objekt gegriffen und zum definierten Zielort bewegt wird.The invention relates to a method for the sequential robot - controlled gripping and moving of objects from a plurality of objects arranged in a defined spatial area, the spatial area with the objects arranged therein being optically detected, the objects being identified on the basis of stored models of the objects and their position in the object is determined on the basis of the potential gripping points stored for all objects, the gripping points of the objects are sorted according to their relevance and due to the relevance of the gripping points a preferably to be gripped object is determined with preferred gripping points, this Object is grabbed by a robot-controlled gripper and moved to a defined destination, and then determines the next preferred object to be gripped with preferred gripping points and then this object grasped and moved to the defined destination we d.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines oben genannten Verfahrens zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten aus einer Vielzahl von in einem definierten räumlichen Bereich angeordneten Objekten, mit einer Einrichtung zur optischen Erfassung des räumlichen Bereichs mit den darin angeordneten Objekten, einem Speicher zur Hinterlegung von Modellen der Objekte und deren möglicher Greif- punkte, einer Einrichtung zur Identifizierung der Objekte und deren Lage anhand der im Speicher hinterlegten Daten, und der Ermittlung der Gesamtheit möglicher Greifpunkte im räumlichen Bereich und deren Sortierung nach deren Relevanz zur Bestimmung des bevorzugt zu greifenden Objekts mit bevorzugten Greifpunkten, und mit einem robotergesteuerten Greifer zum Greifen des Objekts und Bewegen des Objekts zu einem definierten Zielort.The invention further relates to an apparatus for carrying out a method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects from a plurality of objects arranged in a defined spatial area, with a device for optically detecting the spatial area with the objects arranged therein, a memory for Depositing models of the objects and their possible gripping points, a device for identifying the objects and their location on the basis of the data stored in memory, and determining the totality of possible gripping points in the spatial area and their sorting according to their relevance for determining the preferred to be gripped Object with preferred grip points, and with a robotic gripper for gripping the object and moving the object to a defined destination.
Die Integration von Robotersystemen in Produktionslinien bringt hohen Zeit- und Logistikaufwand mit sich. Industrieroboter führen vorprogrammierte Bewegungen aus. Daher ist ein großer Aufwand bei der Darbietung der zu bewegenden Objekte erforderlich, da die zu manipulierenden Objekte vereinzelt und an genau defi- nierten Zielorten in genau definierten Lagen vorbereitet sein müssen, bevor sie für Robotik und Automation greifbar werden. Dies sind derzeit große Hindernisse auf dem Weg zur sogenannten adaptiven Produktion, die die Wirtschaftlichkeit von Kundenanpassungen und schneller Innovationsfolge reduzieren. Es werden daher derzeit für nur rund 25 % aller zielführenden Anwendungen Roboter eingesetzt.The integration of robot systems into production lines involves a great deal of time and logistics. Industrial robots execute pre-programmed movements. Therefore, a great deal of effort is required in the presentation of the objects to be moved, since the objects to be manipulated are singled out and precisely defined. well-defined destinations must be prepared in well-defined locations before they become tangible for robotics and automation. These are currently major obstacles on the way to so-called adaptive production, which reduce the economics of customer customization and rapid innovation. Therefore, robots are currently used for only about 25% of all purposeful applications.
Eine Vielzahl von Dokumenten beschäftigt sich mit Verfahren und Vorrichtungen zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten bzw. Teilgebieten davon.A variety of documents are concerned with methods and apparatus for sequentially robotic gripping and moving objects.
Üblicherweise besteht ein gegenständliches Robotersystem aus einer Einrichtung zur optischen Erfassung des räumlichen Bereichs, in dem die zu greifenden und bewegenden Objekte angeordnet sind, zumindest einer Datenbank zur Hinterlegung von wichtigen Prozessdaten, einer Einrichtung zur Berechnung und Steuerung des Roboters und schließlich aus dem Roboter zum Greifen und Bewegen der Obj ekte .Typically, a subject robotic system consists of a spatial domain optically sensing device in which the objects to be grasped and moving are located, at least one database for storing important process data, means for computing and controlling the robot, and finally the robot for gripping and moving the obj ekte.
Beispielsweise beschreibt die WO 2007/046763 Al ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lokalisierung und zum Greifen von auf einer Unterlage angeordneten Objekten, wobei durch eine spezielle dreidimensionale Datenaufnahme mittels eines Lichtschnittverfahrens Verbesserungen erzielt werden sollen.For example, WO 2007/046763 A1 describes a method and a device for locating and gripping objects arranged on a base, wherein improvements are to be achieved by a special three-dimensional data acquisition by means of a light-section method.
Die EP 951 968 A2 beschreibt eine Vorrichtung der gegenständlichen Art, wobei die zu greifenden Objekte mit Hilfe eines Rüttelmechanismus vereinzelt werden, so dass die isolierten Objekte besser gegriffen werden können. Auf den GreifVorgang selbst und die Planung einer Greifhierarchie wird in diesem Objekt nicht eingegangen .EP 951 968 A2 describes a device of the type in question, wherein the objects to be gripped are separated by means of a vibrating mechanism, so that the isolated objects can be better gripped. The gripping process itself and the planning of a gripping hierarchy are not dealt with in this object.
Die EP 1 428 634 A2 beschreibt einen Mechanismus zum Entnehmen von Objekten aus einem Behälter, wobei ein dreidimensionales optisches ErkennungsSystem zur Anwendung kommt.EP 1 428 634 A2 describes a mechanism for removing objects from a container using a three-dimensional optical detection system.
Die EP 1 589 483 A2 beschreibt ein Greifsystem, bei dem die zu greifenden Objekte optisch detektiert werden und aufgrund gespeicherter Parameter über die zu greifenden Objekte eine gewis- se GreifStrategie dem Roboter zugeführt wird.EP 1 589 483 A2 describes a gripping system in which the objects to be gripped are optically detected and due to stored parameters about the objects to be gripped a certain se GreifStrategie is fed to the robot.
Die EP 1 385 122 Bl zeigt eine Vorrichtung zur Entnahme von Objekten mit einer Bildaufnahmeeinrichtung zum Erfassen der Objekte, Speichereinrichtungen zum Speichern von Informationen über die Objekte und Einrichtungen zur Bestimmung der Priorität der Entnahme der Objekte und zur Weiterleitung an den Roboter zum Entnehmen der Objekte.EP 1 385 122 B1 shows an apparatus for taking objects with an image recording device for detecting the objects, memory devices for storing information about the objects and devices for determining the priority of the extraction of the objects and for forwarding to the robot for removing the objects.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind meist sehr komplex und unflexibel, so dass sie nur bei Prozessabläufen mit einer sehr hohen Anzahl an Objekten und nur für bestimmte Objekte eingesetzt werden. Eine Anwendung bekannter Verfahren und Vorrichtungen für die Anwendung bei kleineren Mengen an Objekten scheitert meist am Aufwand für die Programmierung der Verfahren und Abläufe. Eine rasche und schnelle Anpassung an neue zu greifende und zu bewegende Objekte ist mit herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen meist nur mit großem und kostenintensivem Aufwand möglich.The known methods and devices are usually very complex and inflexible, so that they are used only in processes with a very high number of objects and only for certain objects. An application of known methods and devices for use in smaller amounts of objects usually fails because of the expense of programming the procedures and procedures. A rapid and rapid adaptation to new objects to be gripped and moved is usually possible only with great effort and expense using conventional methods and devices.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines oben genannten Verfahrens und einer oben genannten Vorrichtung, welche eine optimale Erkennung der Objekte und eine optimale Bestimmung einer Greifhierarchie erlauben, so dass die Objekte rasch aus dem räumlichen Bereich in entsprechende Zielbereiche bewegt werden können. Weiters sollen sich das gegenständliche Verfahren und die gegenständliche Vorrichtung durch eine hohe Flexibilität und leichte Anpassbarkeit an neue Objekte auszeichnen. Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.The object of the present invention is therefore to provide a method and apparatus mentioned above, which allow optimal recognition of the objects and optimal determination of a gripping hierarchy, so that the objects can be moved quickly from the spatial area to corresponding target areas. Furthermore, the objective method and the subject device should be characterized by a high degree of flexibility and easy adaptability to new objects. Disadvantages of known methods and devices should be avoided or at least reduced.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein oben genanntes Verfahren zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten, bei dem der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten bestimmten Objekts vor der Durchführung simuliert wird, die Simulation bewertet wird und aufgrund der Bewertung der Simulation entschieden wird, ob der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten Objekts durchgeführt oder zumindest das nächste Objekt mit anderen Greifpunkten oder ein anderes bevorzugt zu greifendes Objekt mit bevorzugten Greif- punkten bestimmt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Planung des Greifprozesses anhand der Objekterkennung unter Berücksichtigung gespeicherter Daten über die zu erkennenden Objekte erfolgt, wobei vor der Ausführung des Greif- und Bewegungsvorgangs dieser Vorgang für zumindest das nächste geplante Objekt simuliert, die Simulation bewertet und erst danach entschieden wird, ob der Greif- und Bewegungsvorgang an diesem Objekt an den bestimmten Greifpunkten durchgeführt wird, oder der Greif- und Bewegungsvorgang bei anderen Greifpunkten des selben Objekts oder bei einem anderen Objekt mit bevorzugten Greifpunkten simuliert und danach je nach Bewertung durchgeführt wird. Durch die Simulation der Greif- und Bewegungsvorgänge können auch unsinnige oder für den robotergesteuerten Greifer gefährliche Bewegungen verhindert werden, und somit kann das Verfahren rasch und sicher durchgeführt werden. Durch die Veränderung der hinterlegten Modelle der Objekte sowie der möglichen Greifpunkte dieser Objekte kann das Verfahren rasch und kostengünstig an neue Teile angepasst werden. Dadurch kann ein Einsatz des Verfahrens auch in kleineren Betrieben und für eine geringere Anzahl an zu bewegenden Objekten wirtschaftlich durchgeführt werden.The object according to the invention is achieved by an above-mentioned method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects, in which the gripping and moving process of at least the next specific object is simulated before the execution, the simulation is evaluated and a decision is made based on the evaluation of the simulation, whether the gripping and moving process of at least the next object is performed or at least the next object with other gripping points or another object to be gripped preferably with gripping is determined. The inventive method is characterized in that the planning of the gripping process based on the object recognition taking into account stored data on the objects to be detected, said before the execution of the gripping and moving process simulated this process for at least the next planned object, the simulation evaluated and It is only decided after that whether the gripping and moving operation is performed on this object at the certain gripping points, or the gripping and moving process is simulated at other gripping points of the same object or another object with preferred gripping points and then performed according to the evaluation. By simulating the gripping and moving processes even nonsensical or hazardous to the robot-controlled gripper movements can be prevented, and thus the process can be performed quickly and safely. By changing the stored models of the objects as well as the possible gripping points of these objects, the process can be quickly and inexpensively adapted to new parts. As a result, use of the method can also be carried out economically in smaller plants and for a smaller number of objects to be moved.
Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens sind neben den Modellen aller Objekte und deren möglicher Greif- punkte zusätzliche Parameter der Objekte hinterlegt und es werden das nächste bevorzugt zu greifende Objekt und dessen bevorzugte Greifpunkte auch anhand dieser zusätzlichen Parameter bestimmt. Durch derartige in einer entsprechenden Datenbank hinterlegte zusätzliche Parameter kann die Greifhierarchie rascher und vor allem effizienter ermittelt werden. Zu derartigen zusätzlichen Parametern der Objekte zählen beispielsweise Lageeigenschaften der Objekte, Informationen über das Material der Objekte oder vieles mehr.According to a further feature of the method according to the invention, in addition to the models of all objects and their possible gripping points, additional parameters of the objects are stored and the next object to be gripped and its preferred grip points are also determined on the basis of these additional parameters. Through such additional parameters stored in a corresponding database, the grasp hierarchy can be determined more quickly and, above all, more efficiently. Such additional parameters of the objects include, for example, position properties of the objects, information about the material of the objects or much more.
Vorteilhafterweise wird beim Sortieren der möglichen Greifpunkte nach deren Relevanz die Höhe des Greifpunkts im räumlichen Bereich berücksichtigt und werden die Greifpunkte mit der größten Höhe bevorzugt. Dadurch wird sichergestellt, dass die oben liegenden Teile im räumlichen Bereich zuerst entnommen werden und somit die Anordnung der Objekte durch die Entnahme eines Objekts nicht stark verändert wird. Auf eine derartige Veränderung der dreidimensionalen Anordnung der Objekte müsste wieder gesondert Einfluss genommen werden und die Greifplanung und Simulation derselben erneuert werden, was zu Verzögerungen führen könnte.Advantageously, when sorting the possible gripping points according to their relevance, the height of the gripping point in the spatial area is taken into account and the gripping points with the greatest height are preferred. This ensures that the overhead parts in the spatial area are removed first and thus the arrangement of the objects by the removal of an object not changed much. Such a change in the three-dimensional arrangement of the objects would again have to be influenced separately and the grip planning and simulation of the same would be renewed, which could lead to delays.
Weiters ist es von Vorteil, wenn beim Sortieren der möglichen Greifpunkte nach deren Relevanz die Greifpunkte von vereinzelten Objekten bevorzugt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass einzeln liegende Objekte zuerst gegriffen und bewegt werden.Furthermore, it is advantageous if the gripping points of individual objects are preferred when sorting the possible gripping points according to their relevance. This ensures that individual objects are grasped and moved first.
Bei der Bewertung der Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs eines Objekts werden vorzugsweise hinterlegte Daten der Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers berücksichtigt. Durch diese hinterlegten Daten kann die GreifStrategie unter Berücksichtigung der optimalen Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers bzw. des gesamten Robotersystems geplant werden. Bei Veränderung des RoboterSystems, beispielsweise bei einem Wechsel des Greifers, können in einfacher Art und Weise die entsprechenden Daten in der Datenbank geändert und somit eine rasche Anpassung vorgenommen werden.When evaluating the simulation of the gripping and moving process of an object, preferably stored data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper are taken into account. With this stored data, the gripping strategy can be planned taking into account the optimum geometry and kinematics of the robot-controlled gripper or the entire robot system. When changing the robot system, for example, when changing the gripper, the corresponding data in the database can be changed in a simple manner and thus made a quick adjustment.
Bei der Bewertung der Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs eines Objekts werden darüberhinaus vorzugsweise hinterlegte Daten der Geometrie der Umgebung des räumlichen Bereichs berücksichtigt. Dadurch können Kollisionen zwischen dem Objekt bzw. Robotersystem und Teilen der Umgebung verhindert und somit Verzögerungen beim Greif- und Bewegungsvorgang vermieden werden.When evaluating the simulation of the gripping and moving process of an object, in addition preferably deposited data of the geometry of the environment of the spatial area are taken into account. This prevents collisions between the object or robot system and parts of the environment and thus delays in the gripping and moving process can be avoided.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass unidentifizierbare Objekte oder unidentifizierbare Lagen von Objekten erkannt und korrigiert werden. Auch dadurch kann die Effizienz der Greifplanung gesteigert werden.According to a further feature of the invention, it is provided that unidentifiable objects or unidentifiable layers of objects are detected and corrected. This can also increase the efficiency of gripping planning.
Wenn die optische Erfassung des räumlichen Bereichs mit den darin angeordneten Objekten verändert wird, beispielsweise die Belichtung verändert wird, kann die Greifplanung unterstützt werden. Durch bestimmte Veränderungen der optischen Erfassung kann die Erkennung der Objekte und in der Folge die Greifplanung optimiert werden. Je nach räumlichen Gegebenheiten und je nach Anwendung können innerhalb des räumlichen Bereichs mit den darin angeordneten Objekten bestimmte Vorzugsregionen festgelegt werden und innerhalb dieser Vorzugsregionen liegende Greifpunkte von Objekten bevorzugt werden. Durch die Definition solcher Vorzugsregionen kann beispielsweise auf bestimmte Situationen in einem Fertigungspro- zess oder dgl . Rücksicht genommen werden und schlussendlich eine Effizienzsteigerung bei der Greifplanung erzielt werden.If the optical detection of the spatial area is changed with the objects arranged therein, for example, the exposure is changed, the Griffplanung can be supported. Certain changes in the optical detection can be used to optimize the recognition of the objects and, as a result, the gripping planning. Depending on spatial conditions and on the application, certain preferred regions can be defined within the spatial region with the objects arranged therein, and gripping points of objects lying within these preferential regions can be preferred. By defining such preferential regions, for example, certain situations in a manufacturing process or the like. Be taken into account and finally an increase in efficiency in the gripping planning can be achieved.
Vorzugsweise werden verschiedene Pfade für die Bewegungen eines Objekts zum Zielpunkt bestimmt und nach vorgegebenen Kriterien sortiert. Dadurch kann die Flexibilität bei der Greifplanung erhöht werden.Preferably, different paths for the movements of an object to the destination are determined and sorted according to predetermined criteria. As a result, the flexibility in gripping planning can be increased.
Vorzugsweise werden die bestimmten und durchgeführten Greif- und Bewegungsvorgänge der Objekte gespeichert und allenfalls bei nachfolgenden Verfahren herangezogen. Auf diese Weise kann ein gewissermaßen lernendes System geschaffen werden, bei dem auf historische Daten zurückgegriffen wird.Preferably, the determined and performed gripping and moving operations of the objects are stored and possibly used in subsequent procedures. In this way, a kind of learning system can be created using historical data.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Geschwindigkeit der Greif- und Bewegungsvorgänge der Objekte verändert wird. Durch eine Anpassung der Geschwindigkeit beim Greifen und Bewegen der Objekte kann auf gewisse Situationen Einfluss genommen werden und dadurch eine optimale Anpassung der Geschwindigkeit der Greif- und Bewegungsvorgänge erzielt werden.According to a further feature of the invention it is provided that the speed of the gripping and moving operations of the objects is changed. By adjusting the speed when gripping and moving the objects, certain situations can be influenced, thereby achieving an optimum adaptation of the speed of the gripping and moving operations.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Vorrichtung, wobei eine Simulationsvorrichtung zur Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs zumindest des nächsten bestimmten Objekts vor dessen Durchführung und zur Bewertung der Simulation und zur Entscheidung, ob der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten Objekts durchgeführt oder zumindest das nächste Objekt mit anderen Greifpunkten oder ein anderes bevorzugt zu greifendes Objekt mit bevorzugten Greifpunkten bestimmt wird, vorgesehen ist. Zu den Vorteilen einer derartigen Ausführungsform wird auf die obige Beschreibung des Verfahrens verwiesen. Die Simulationsvorrichtung wird vorzugsweise durch einen Rechner gebildet. Die optische Erfassungseinrichtung kann durch ein zweidimensionales Bildverarbeitungssystem, insbesondere eine Kamera, oder auch durch ein dreidimensionales Bildverarbeitungssystem gebildet sein.The object according to the invention is also achieved by an abovementioned device, wherein a simulation device for simulating the gripping and moving process of at least the next specific object before carrying it out and for evaluating the simulation and deciding whether the gripping and moving process at least the next object is performed or at least the next object with other gripping points or another object to be gripped preferably determined with preferred gripping points is provided. For the advantages of such an embodiment, reference is made to the above description of the method. The simulation device is preferably formed by a computer. The optical detection device can be formed by a two-dimensional image processing system, in particular a camera, or else by a three-dimensional image processing system.
Vorzugsweise ist ein Speicher zum Hinterlegen zusätzlicher Parameter der Objekte neben den Modellen der Objekte und deren möglichen Greifpunkten vorgesehen. Diese zusätzlichen Parameter können so wie die Modelle der Objekte und die möglichen Greif- punkte der Objekte rasch und einfach im Speicher hinterlegt oder geändert werden.Preferably, a memory is provided for storing additional parameters of the objects in addition to the models of the objects and their possible gripping points. These additional parameters, like the models of the objects and the possible gripping points of the objects, can be quickly and easily stored or changed in the memory.
Vorteilhafterweise ist auch ein Speicher zum Hinterlegen von Daten der Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers vorgesehen. In diesem Speicher sind entsprechende Daten über die Geometrie und die Kinematik des robotergesteuerten Greifers bzw. gesamten Robotersystems hinterlegt.Advantageously, a memory for storing data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper is also provided. Corresponding data about the geometry and the kinematics of the robot-controlled gripper or entire robot system are stored in this memory.
Ebenso kann ein Speicher zum Hinterlegen von Daten der Geometrie der Umgebung des räumlichen Bereichs vorgesehen sein, so dass diese Daten bei der Planung der Greifstrategie berücksichtigt werden können.Likewise, a memory for storing data of the geometry of the environment of the spatial area may be provided, so that these data can be taken into account in the planning of the gripping strategy.
Zur Anpassung und Optimierung der Geschwindigkeit der Bewegungsabläufe kann eine Einrichtung zur Veränderung der Geschwindigkeit der Greif- und BewegungsVorgänge des robotergesteuerten Greifers vorgesehen sein.To adapt and optimize the speed of the movements, a device for changing the speed of the gripping and moving operations of the robot-controlled gripper can be provided.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show:
Fig. 1 ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;Fig. 1 is a schematic flow diagram of the method according to the invention;
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung;Fig. 2 is a schematic block diagram of the device according to the invention;
Fig. 3a und 3b zwei Ansichten eines Objekts mit daran angeordneten und visualisierten Greifpunkten; Fig. 4a und 4b zwei Ansichten des Objekts gemäß den Fig. 3a und 3b mit an allen möglichen Greifpunkten angeordneten Greifern; und3a and 3b show two views of an object with arranged and visualized gripping points; FIGS. 4a and 4b show two views of the object according to FIGS. 3a and 3b with grippers arranged at all possible gripping points; and
Fig. 5 die Situation gemäß Fig. 4, bei der die GreifPositionen nur an jenen Greifpunkten des Objekts dargestellt sind, welche kollisionsfrei erreichbar sind.Fig. 5 shows the situation of FIG. 4, in which the gripping positions are shown only at those gripping points of the object, which are reachable without collision.
Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten aus einer Vielzahl von in einem definierten räumlichen Bereich angeordneten Objekten. Nach dem Start des Verfahrens gemäß Block 100 erfolgt entsprechend Block 101 eine optische Erfassung des räumlichen Bereichs mit den darin angeordneten Objekten. Diese optische Erfassung kann mit entsprechenden zweidimensionalen oder dreidimensionalen Bildverarbeitungssystemen erfolgen. Für die Objekterkennung und Lageerkennung der Objekte wird auf Daten in Speichern bzw. Datenbanken 102 bis 104 zugegriffen, welche hinterlegte zweidimensionale oder dreidimensionale Modelle der Objekte sowie deren möglicher Greifpunkte enthalten. Darüberhinaus können zusätzliche Parameter der Objekte in entsprechenden Speichern bzw. Datenbanken hinterlegt sein. Darüber hinaus können Daten der Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers bzw. Robotersystems hinterlegt und bei der Objekterkennung berücksichtigt werden. Schließlich können Daten der Geometrie und Umgebung des räumlichen Bereichs gespeichert und bei der Objekterkennung berücksichtigt werden. Nach der Erkennung der Objekte und deren Lage erfolgt gemäß Block 105 die räumliche Darstellung der Vielzahl an Objekten im räumlichen Bereich. Gemäß Block 106 werden alle möglichen Greifpunkte ermittelt. Schließlich erfolgt gemäß Block 107 die Ermittlung der Relevanz der Greifpunkte der Objekte und schließlich gemäß Block 108 die Bestimmung eines bevorzugt zu greifenden Objekts mit bevorzugten Greifpunkten, wobei zur Bestimmung der Greifstrategie auf entsprechende Strategieparameter (Block 109) zurückgegriffen werden kann. Nach Bestimmung des bevorzugt zu greifenden Objekts mit bevorzugten Greifpunkten erfolgt gemäß Block 110 die Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs zumindest des nächsten bestimmten Objekts und eine Bewertung dieser Simulation. In der Entscheidung gemäß Block 111 wird festgelegt, ob die Simulation als in Ordnung befunden wird, worauf entsprechend Block 112 der Greif- und Bewegungsvorgang durchgeführt und wieder zurück zur Objekterkennung gemäß Block 101 zurückgekehrt wird. Wird die Simulation beispielsweise wegen einer allfälligen Kollision des Roboters oder Objekts während des Bewegungsvorgangs verworfen, wird wiederum zu Block 106 zurückgekehrt und das Objekt mit neuen Greifpunkten oder ein anderes Objekt mit bevorzugten Greif- punkten als nächstes zu greifendes und bewegendes Objekt bestimmt .1 shows a flow chart of the method according to the invention for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects from a multiplicity of objects arranged in a defined spatial area. After starting the method according to block 100, an optical detection of the spatial area with the objects arranged therein takes place in accordance with block 101. This optical detection can be done with corresponding two-dimensional or three-dimensional image processing systems. For the object recognition and position recognition of the objects, data is accessed in memories or databases 102 to 104 which contain stored two-dimensional or three-dimensional models of the objects as well as their possible gripping points. In addition, additional parameters of the objects can be stored in corresponding memories or databases. In addition, data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper or robot system can be stored and taken into account in the object recognition. Finally, data of the geometry and environment of the spatial area can be stored and taken into account in the object recognition. After recognition of the objects and their location, the spatial representation of the plurality of objects in the spatial area takes place in accordance with block 105. In block 106, all possible grip points are determined. Finally, according to block 107, the determination of the relevance of the gripping points of the objects takes place and, finally, according to block 108, the determination of an object preferably to be gripped with preferred gripping points, whereby appropriate strategy parameters (block 109) can be used to determine the gripping strategy. After determining the object preferably to be gripped with preferred gripping points, according to block 110, the simulation of the gripping and moving process of at least the next specific object and an evaluation of this simulation are carried out. The decision according to block 111 determines whether the simulation is found to be in order, whereupon, according to block 112, the gripping and moving operation is performed and returned to the object recognition according to block 101 again. If, for example, the simulation is rejected due to a possible collision of the robot or object during the movement process, the system returns to block 106 and determines the object with new gripping points or another object with preferred gripping points as the next object to be gripped and moved.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von ObjektenFIG. 2 shows a block diagram of a possible embodiment of a device 1 for carrying out a method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects
2 aus einer Vielzahl von in einem definierten räumlichen Bereich2 of a variety of in a defined spatial area
3 angeordneten Objekten 2. Die Vorrichtung 1 dient dazu, aus einer Vielzahl an Objekten 2 einzelne Objekte 2 aus dem räumlichen Bereich 3 zu einem definierten Zielort 4 zu bewegen. Zu diesem Zweck wird ein robotergesteuerter Greifer 5 eingesetzt. Unter den Begriff „Greifer" fallen alle möglichen Handhabungseinrichtungen, wie zum Beispiel die dargestellten Backengreifer, aber auch Saugeinrichtungen, Einrichtungen unter Verwendung von Magneten oder vieles mehr. Als möglicher Zielort 4 kann beispielsweise ein Förderband dienen, welches die vereinzelten Objekte 2 in einen Prozessablauf integriert. Der robotergesteuerte Greifer 5 ist mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden, welche beispielsweise durch einen Rechner gebildet ist. Eine Einrichtung 7 zur optischen Erfassung des räumlichen Bereichs 3 mit den darin angeordneten Objekten 2 ist mit einer Einrichtung 8 zur Identifizierung der Objekte 2 und deren Lage verbunden, so dass die Objekte 2 innerhalb des räumlichen Bereichs 3 erkannt und dargestellt werden können. Zur Objekterkennung wird auf Modelle der Objekte 2 und deren möglicher Greifpunkte 9, welche in einem Speicher 10 abgelegt sind, zugegriffen. Anhand dieser im Speicher 10 hinterlegten Daten können die jeweiligen Objekte 2 im räumlichen Bereich 3 rascher identifiziert und deren Lage ermittelt werden. Über die zweidimensionalen oder dreidimensionalen Modelle der Objekte 2 und die möglichen Greifpunkte 9 hinaus können auch zusätzliche Parameter im selben Speicher 10 oder einem weiteren Speicher abgelegt sein. Die Einrichtung 8 zur Identifizierung der Objekte 2 und Darstellung deren Lage dient auch zur Ermittlung der Gesamtheit möglicher Greifpunkte 9 im räumlichen Bereich 3 und deren Sortierung nach deren Relevanz zur Bestimmung des bevorzugt zu greifenden Objekts 2 mit bevorzugten Greifpunkten 9. Erfindungsgemäß ist eine Simulationsvorrichtung 11 zur Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs—vorgesehen. In dieser Simulationsvorrichtung 11 wird der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten bestimmten Objekts 2 vor dessen Durchführung simuliert und eine Bewertung der Simulation vorgenommen und schließlich entschieden, ob der Greif- und Bewegungsvorgang durch den robotergesteuerten Greifer 5 durchgeführt wird oder das selbe bestimmte Objekt 2 mit anderen Greifpunkten 9 oder ein anderes Objekt 2 mit bevorzugten Greifpunkten 9 aus dem räumlichen Bereich 3 ausgewählt wird. Selbstverständlich können die Steuerungseinrichtung 6, die Einrichtung 8 zur Identifizierung der Objekte 2 und die Simulationsvorrichtung 11 in einer gemeinsamen Rechnereinheit 12 wie dargestellt untergebracht sein.3 arranged objects 2. The device 1 is used to move from a plurality of objects 2 individual objects 2 from the spatial area 3 to a defined destination 4. For this purpose, a robot-controlled gripper 5 is used. The term "gripper" covers all possible handling devices, such as the jaw grippers illustrated, but also suction devices, devices using magnets or much more.As a possible destination 4, for example, a conveyor belt can be used which integrates the separated objects 2 into a process sequence The robot-controlled gripper 5 is connected to a control device 6, which is formed for example by a computer 7. A device 7 for the optical detection of the spatial area 3 with the objects 2 arranged therein is connected to a device 8 for identifying the objects 2 and their position such that the objects 2 can be recognized and displayed within the spatial area 3. For object recognition, models of the objects 2 and their possible gripping points 9, which are stored in a memory 10, are accessed respective Objects 2 are more quickly identified in the spatial area 3 and their location can be determined. In addition to the two-dimensional or three-dimensional models of the objects 2 and the possible gripping points 9, additional parameters can also be stored in the same memory 10 or a further memory. The device 8 for identifying the objects 2 and displaying their location also serves for determining the totality of possible gripping points 9 in the spatial area 3 and their sorting according to their relevance for determining the object 2 preferably to be gripped with preferred gripping points 9. According to the invention, a simulation device 11 is provided for simulating the gripping and moving process. In this simulation device 11, the gripping and moving process of at least the next specific object 2 is simulated prior to its execution and an evaluation of the simulation made and finally decided whether the gripping and moving operation is performed by the robot-controlled gripper 5 or the same particular object 2 with other gripping points 9 or another object 2 with preferred gripping points 9 from the spatial area 3 is selected. Of course, the control device 6, the device 8 for identifying the objects 2 and the simulation device 11 can be accommodated in a common computer unit 12 as shown.
Für die Einrichtung 7 zur optischen Erfassung des räumlichen Bereichs 3 und der darin angeordneten Objekte 2 kann ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bildverarbeitungssystem herangezogen werden.For the device 7 for the optical detection of the spatial area 3 and the objects 2 arranged therein, a two-dimensional or three-dimensional image processing system can be used.
In einem weiteren Speicher 13 können Daten der Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers 5 hinterlegt sein und bei der Auswahl der GreifStrategie von der Einrichtung 8 zur Identifizierung der Objekte 2 und der Simulationsvorrichtung 11 verwendet werden. In einem weiteren Speicher 14 können auch Daten der Geometrie und Umgebung des räumlichen Bereichs 3 hinterlegt sein, um allfällige Kollisionen beim Greif- und Bewegungsvorgang ausschließen zu können. Selbstverständlich können die verschiedenen Speicher 10, 13, 14 durch einen einzigen Speicher bzw. eine Datenbank gebildet sein. Die vorliegende Vorrichtung 1 zeichnet sich durch besonders hohe Flexibilität aus, da die Vorrichtung 1 an geänderte Bedingungen und geänderte Objekte 2 rasch und einfach angepasst werden kann.In a further memory 13, data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper 5 can be stored and used in the selection of the gripping strategy by the device 8 for identifying the objects 2 and the simulation device 11. In a further memory 14 and data of the geometry and environment of the spatial area 3 may be deposited in order to exclude any collisions during the gripping and moving process can. Of course, the various memories 10, 13, 14 may be formed by a single memory or a database. The present device 1 is characterized by particularly high flexibility, since the device 1 can be adapted to changed conditions and changed objects 2 quickly and easily.
Schließlich zeigen die Fig. 3a und 3b zwei Ansichten auf ein dreidimensionales Objekt 2 mit an allen möglichen Greifpunkten 9 angeordneten Greifern 5. Fig. 4a und 4b zeigen das in den Fig. 3a und 3b dargestellte Objekt 2 mit an sämtlichen möglichen Greifpunkten 9 daran angeordneten Greifern 5.Finally, FIGS. 3 a and 3 b show two views of a three-dimensional object 2 with grippers 5 arranged at all possible gripping points 9. 4a and 4b show the object 2 shown in FIGS. 3a and 3b with grippers 5 arranged thereon at all possible gripping points 9.
In Fig. 5 sind nur die Greifpunkte 9 am Objekte 2 angeführt, welche zu keinen Kollisionen führen würden. In Fig. 5, only the gripping points 9 are listed on the objects 2, which would not lead to collisions.

Claims

Ansprüche : Claims :
1. Verfahren zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten (2) aus einer Vielzahl von in einem definierten räumlichen Bereich (3) angeordneten Objekten (2) , wobei der räumliche Bereich (3) mit den darin angeordneten Objekten (2) optisch erfasst wird, anhand hinterlegter Modelle der Objekte (2) die Objekte (2) identifiziert und deren Lage im räumlichen Bereich (3) ermittelt wird, anhand der zu allen Objekten (2) hinterlegten möglichen Greifpunkte (9) die Gesamtheit an möglichen Greifpunkten (9) aller Objekte (2) ermittelt wird, die Greifpunkte (9) der Objekte (2) nach deren Relevanz sortiert werden und aufgrund der Relevanz der Greifpunkte (9) ein bevorzugt zu greifendes Objekt (2) mit bevorzugten Greifpunkten (9) bestimmt wird, dieses Objekt (2) von einem robotergesteuerten Greifer (5) gegriffen wird und zu einem definierten Zielort (4) bewegt wird, und danach das nächste bevorzugt zu greifende Objekt (2) mit bevorzugten Greifpunkten (9) bestimmt und danach dieses Objekt (2) gegriffen und zum definierten Zielort (4) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten bestimmten Objekts (2) vor der Durchführung simuliert wird, die Simulation bewertet wird und aufgrund der Bewertung der Simulation entschieden wird, ob der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten Objekts (2) durchgeführt oder zumindest das nächste Objekt (2) mit anderen Greifpunkten (9) oder ein anderes bevorzugt zu greifendes Objekt (2) mit bevorzugten Greifpunkten (9) bestimmt wird.Method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects (2) from a multiplicity of objects (2) arranged in a defined spatial area (3), wherein the spatial area (3) with the objects (2) arranged therein is optically detected on the basis of stored models of the objects (2) the objects (2) identified and their location in the spatial area (3) is determined, based on the objects (2) stored possible gripping points (9) the totality of possible gripping points (9) of all Objects (2) is determined, the gripping points (9) of the objects (2) are sorted according to their relevance and due to the relevance of the gripping points (9) a preferably to be gripped object (2) with preferred gripping points (9) is determined, this object (2) is gripped by a robot-controlled gripper (5) and moved to a defined destination (4), and thereafter the next object to be gripped (2) with preferred gripping points (9) determined and dana This object (2) is gripped and moved to the defined destination (4), characterized in that the gripping and moving process of at least the next specific object (2) is simulated before the execution, the simulation is evaluated and based on the evaluation of the simulation It is decided whether the gripping and moving process of at least the next object (2) is performed or at least the next object (2) with other gripping points (9) or another object (2) to be gripped preferably with preferred gripping points (9) is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Modellen aller Objekte (2) und deren möglicher Greifpunkte (9) zusätzliche Parameter der Objekte (2) hinterlegt sind und das nächste bevorzugt zu greifende Objekt (2) und dessen bevorzugte Greifpunkte (9) auch anhand dieser zusätzlichen Parameter bestimmt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that in addition to the models of all objects (2) and their possible gripping points (9) additional parameters of the objects (2) are deposited and the next preferably to be gripped object (2) and its preferred grip points ( 9) can also be determined on the basis of these additional parameters.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Sortieren der möglichen Greifpunkte (9) nach deren Relevanz die Höhe des Greifpunkts (9) im räumlichen Bereich (3) berücksichtigt wird und die Greifpunkte (9) mit der größten Höhe bevorzugt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when sorting the possible gripping points (9) according to their relevance, the height of the gripping point (9) in the spatial area (3) is taken into account and the gripping points (9) with the greatest height preferred become.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Sortieren der möglichen Greifpunkte (9) nach deren Relevanz die Greifpunkte (9) von vereinzelten Objekten (2) bevorzugt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that when sorting the possible gripping points (9) according to their relevance, the gripping points (9) of individual objects (2) are preferred.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewertung der Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs eines Objekts (2) hinterlegte Daten der Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers (5) berücksichtigt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the evaluation of the simulation of the gripping and moving operation of an object (2) stored data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper (5) are taken into account.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewertung der Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs eines Objekts (2) hinterlegte Daten der Geometrie der Umgebung des räumlichen Bereichs (3) berücksichtigt werden .6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the evaluation of the simulation of the gripping and moving operation of an object (2) stored data of the geometry of the environment of the spatial area (3) are taken into account.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass unidentifizierbare Objekte (2) oder unidentifi- zierbare Lagen von Objekten (2) erkannt und korrigiert werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that unidentifiable objects (2) or unidentifi- zierbare layers of objects (2) are detected and corrected.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erfassung des räumlichen Bereichs (3) mit den darin angeordneten Objekten (2) verändert wird, beispielsweise die Belichtung verändert wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the optical detection of the spatial area (3) with the objects arranged therein (2) is changed, for example, the exposure is changed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des räumlichen Bereichs (3) bestimmte Vorzugsregionen festgelegt werden und innerhalb dieser Vorzugsregionen liegende Greifpunkte (9) von Objekten (2) bevorzugt werden .9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that within the spatial area (3) certain preferential regions are defined and lying within these preferential regions gripping points (9) of objects (2) are preferred.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Pfade für die Bewegungen eines Objekts (2) zum Zielpunkt (4) bestimmt und nach vorgegebenen Kriterien sortiert werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that different paths for the movements of an object (2) to the destination point (4) are determined and sorted according to predetermined criteria.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten und durchgeführten Greif- und Be- wegungsvorgänge der Objekte (2) gespeichert und allenfalls bei nachfolgenden Verfahren herangezogen werden.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the specific and carried out gripping and Be wegungsvorgänge the objects (2) stored and possibly used in subsequent procedures.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Greif- und Bewegungsvorgänge der Objekte (2) verändert wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the speed of the gripping and moving operations of the objects (2) is changed.
13. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens zum sequentiellen robotergesteuerten Greifen und Bewegen von Objekten (2) aus einer Vielzahl von in einem definierten räumlichen Bereich (3) angeordneten Objekten (2), mit einer Einrichtung (7) zur optischen Erfassung des räumlichen Bereichs (3) mit den darin angeordneten Objekten (2) , einem Speicher (10) zur Hinterlegung von Modellen der Objekte (2) und deren möglicher Greifpunkte (9), einer Einrichtung (8) zur Identifizierung der Objekte (2) und deren Lage anhand der im Speicher (10) hinterlegten Daten, und der Ermittlung der Gesamtheit möglicher Greifpunkte (9) im räumlichen Bereich (3) und deren Sortierung nach deren Relevanz zur Bestimmung des bevorzugt zu greifenden Objekts (2) mit bevorzugten Greifpunkten (9), und mit einem robotergesteuerten Greifer (5) zum Greifen des Objekts (2) und Bewegen des Objekts (2) zu einem definierten Zielort (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Simulationsvorrichtung (11) zur Simulation des Greif- und Bewegungsvorgangs zumindest des nächsten bestimmten Objekts (2) vor dessen Durchführung und zur Bewertung der Simulation und zur Entscheidung, ob der Greif- und Bewegungsvorgang zumindest des nächsten Objekts (2) durchgeführt oder zumindest das nächste Objekt (2) mit anderen Greifpunkten (9) oder ein anderes bevorzugt zu greifendes Objekt (2) mit bevorzugten Greifpunkten (9) bestimmt wird, vorgesehen ist.13. Apparatus (1) for carrying out a method for the sequential robot-controlled gripping and moving of objects (2) from a multiplicity of objects (2) arranged in a defined spatial area (3), comprising means (7) for optical detection of the spatial Area (3) with the objects (2) arranged therein, a memory (10) for depositing models of the objects (2) and their possible gripping points (9), means (8) for identifying the objects (2) and their position based on the data stored in the memory (10), and the determination of the totality of possible gripping points (9) in the spatial area (3) and their sorting according to their relevance for determining the preferably to be gripped object (2) with preferred gripping points (9), and with a robot-controlled gripper (5) for gripping the object (2) and moving the object (2) to a defined destination (4), characterized in that a simulation device (11) for simulation the gripping and moving operation of at least the next specific object (2) prior to its execution and for evaluating the simulation and deciding whether the gripping and moving operation performed at least the next object (2) or at least the next object (2) with other gripping points (9) or another preferably to be gripped object (2) is determined with preferred gripping points (9) is provided.
14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erfassungseinrichtung (7) durch ein 2D-BiId- verarbeitungssystem, insbesondere eine Kamera, gebildet ist.14. Device (1) according to claim 13, characterized in that the optical detection device (7) is formed by a 2D image processing system, in particular a camera.
15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erfassungseinrichtung (7) durch ein SD-Bildverarbeitungssystem gebildet ist.15. Device (1) according to claim 13, characterized in that the optical detection device (7) is formed by an SD image processing system.
16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher zum Hinterlegen zusätzlicher Parameter der Objekte (2) neben den Modellen der Objekte (2) und deren möglicher Greifpunkte (9) vorgesehen ist.16. Device (1) according to any one of claims 13 to 15, characterized in that a memory is provided for storing additional parameters of the objects (2) in addition to the models of the objects (2) and their possible gripping points (9).
17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (13) zum Hinterlegen von Daten der Geometrie und Kinematik des robotergesteuerten Greifers (5) vorgesehen ist.17. Device (1) according to any one of claims 13 to 16, characterized in that a memory (13) for storing data of the geometry and kinematics of the robot-controlled gripper (5) is provided.
18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (14) zum Hinterlegen von Daten der Geometrie der Umgebung des räumlichen Bereichs (3) vorgesehen ist.18. Device (1) according to any one of claims 13 to 17, characterized in that a memory (14) for storing data of the geometry of the environment of the spatial area (3) is provided.
19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Veränderung der Geschwindigkeit der Greif- und Bewegungsvorgänge des robotergesteuerten Greifers (5) vorgesehen ist. 19. Device (1) according to any one of claims 13 to 18, characterized in that a device for changing the speed of the gripping and moving operations of the robot-controlled gripper (5) is provided.
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