WO2014019706A1 - Verfahren und programmiermittel zur modifikation einer roboterbahn - Google Patents

Verfahren und programmiermittel zur modifikation einer roboterbahn Download PDF

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WO2014019706A1
WO2014019706A1 PCT/EP2013/002320 EP2013002320W WO2014019706A1 WO 2014019706 A1 WO2014019706 A1 WO 2014019706A1 EP 2013002320 W EP2013002320 W EP 2013002320W WO 2014019706 A1 WO2014019706 A1 WO 2014019706A1
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track
point
path
robot
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PCT/EP2013/002320
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Andreas Hagenauer
Catherine DANGEL
Elisabeth HANKE
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Kuka Roboter Gmbh
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/425—Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36043—Correction or modification of program
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36484—Each teached point has a correlated amount of shift data, independently modified
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40519—Motion, trajectory planning

Definitions

  • the present invention relates to a method and a programming means for modifying a robot track.
  • Robot tracks typically have a plurality of track points. These can in particular be taught manually, i. manually approached and stored with the robot, or automatically generated, for example, from CAD data of a robot-assisted workpiece or the like.
  • the object of the present invention is to improve a modification of a given robot path.
  • Claim 1 1 protects a programming means set up for carrying out such a method.
  • a programming means in the sense of the present invention may be formed by hardware and / or software technology.
  • it may be a program, program module and / or a Programming environment that performs a method according to the invention or is set up to execute it when it runs or is installed in a computer, a disk or storage medium with such a
  • inventive method is set up.
  • the subclaims relate to advantageous developments.
  • Modifying the modification range based on the predetermined modification of the reference point the modification of the modification range can be improved.
  • a retroactive effect of a modification of a path point to an adjacent path point can be prevented, as may occur in the case of the previously applied sequential modification of individual path points.
  • the user can provide a reference point, for example
  • a robot path in the sense of the present invention has two or more predetermined path points and can in particular include a path regulation between path points P1, P2,..., For example the specification of a linear or circular motion between or through path points.
  • P1, P2,... For example the specification of a linear or circular motion between or through path points.
  • Robot track in particular one or more sections of the robot path, predetermined by a spline function, in particular a spline function third or fifth Grades or a B-spline function.
  • a path point can lie in particular on the given robot path.
  • the robot path can also have track points and be predetermined by them, which are not directly on her, but are ground.
  • a track point in the sense of the present invention may be one or more
  • Coordinates that define, at least partially, a pose of the robot can describe a position and / or orientation of a robot-fixed reference system, in particular of the TCP.
  • a track point may consist of three, in particular Cartesian, cylindrical or polar coordinates which describe the position of the TCP, so that track points and, correspondingly, the robot track predetermined by them, are three-dimensional.
  • a track point may have three coordinates, in particular EULER or KARDAN angles, which describe the orientation of the TCP, so that track points and correspondingly the robot path predetermined by them are three- or six-dimensional.
  • a path point in the coordinate space of the robot can describe the position of one or more axes or joints of the robot, in particular the rotational positions or positions of hinges and / or the travel paths of linear axes.
  • track points and corresponding robot path given by them for a six-axis robot can describe its six axis positions and thus can again be six-dimensional.
  • a modification region may be predetermined by virtue of a trajectory point of the robot trajectory as the starting point and another trajectory point of the trajectory
  • Robot track specified as the end point of the modification range, in particular selected.
  • a distance or length of the robot path can be specified by which a start and / or end point of the
  • Modification area in the direction of passage in front of or behind a predetermined, in particular selected track point of the robot track is located.
  • a track point can be selected within the modification range to be specified, and a start point of the modification area, which lies before the selected track point on the robot track by this distance, and an end point of the modification area, which is behind this distance, by a second track selected track point on the robot track is located.
  • two track points of the robot track can also be selected and specified by a first and second distance, at which distance to the one track point the starting point and at which distance to the other
  • Track point is the end point of the modification range.
  • a given distance can be a real number, in particular also zero, negative and / or broken rational.
  • a modification region can therefore correspond in particular to the entire robot path or to a real subset or a real subsection thereof.
  • a modification range can be specified which only has this predetermined path point of the robot path.
  • specifying a modification region which has two or more track points of the robot track means, in particular, that the method or programming means has the possibility of specifying (also) such modification regions with two or more track points, which are then modified together.
  • a modification of a reference point of the modification range is specified.
  • this may include the specification, in particular selection of a path point of the modification region to be modified, the reference point being identical or in a predetermined position to the given path point to be modified, in particular by a predetermined distance in front of or behind it on the
  • Robot track can be arranged.
  • a modification area can be defined by two adjacent track points of the robot track as the starting point or end point and the center of the robot track between them
  • Track points are given as a reference point, so that by its
  • a modified track point is specified, to which the reference point is to be shifted.
  • a modified track point is specified, to which the reference point is to be shifted.
  • a modification operation for the reference point can be parameterized. For example, a direction and / or a distance can be specified by which the reference point should be moved. In one development, the user several
  • a modification operation for the modification region, in particular its orbital points, can be specified
  • a modification operation for the modification region in the sense of the present invention may in particular describe the modification of the modification region, in particular of its orbital points, on the basis of a modification operation of the reference point.
  • the modification region in particular its
  • Track points to be changed parallel to a change of the reference point.
  • a change is understood to mean, in particular, a displacement of a point in the working space or coordinate space, in particular, parallel displacement under a parallel change.
  • one or more, in particular all track points of the modification area can be moved together with the reference point, in particular moved.
  • such a modification can be scalable in a further development, preferably parameterized or predefinable by specifying one or more parameters.
  • a scalable or scaled change is understood as meaning, in particular, a change in a path point of the modification region as a function of a change in the reference point and / or the distance between the path and the reference point.
  • a shift of the track points of the modification area may depend linearly or nonlinearly on the distance of the track points to the reference and / or an initial and / or end point, in particular according to a function that disappears near a start and an end point of the modification area and becomes maximum near the reference point.
  • the modification range in the vicinity of the start and end point is not or little changed, near the reference point maximum, for example, in the same way as the reference point.
  • a set of selectable and / or parameterizable modification operations for the modification area in particular its
  • Track points, smoothing the modification area include. Under a smoothing is present in particular in the usual way a reduction in maximum gradient or direction changes of the modification region or the
  • Robot track between the predetermined or modified track points in particular a damping of vibrations of the robot track between the predetermined or modified track points, understood.
  • Such smoothing may be implemented, for example, by low-pass filtering a FOURIER transformation of the modification region.
  • the modified robot path may be predetermined, for example, by a spline or BEZIER curve defined by the modified track points, in general the modification of a route instruction between track points of the modification area.
  • the modification area is automatically modified on the basis of the predetermined modification.
  • this is understood to mean, in particular, that track points of the modification area and / or path rules between track points of the modification area be modified according to the predetermined modification, in particular according to a selected and / or parameterized modification operation. For example, it is a modification operation for the modification area
  • Modification area adjacent, in modifying the modification area at least substantially, unchanged.
  • This can be achieved in particular by virtue of the fact that a modification at the edge of the modification region, for example by a corresponding scaling, which may be weighted with a distance to an edge or start or end point of the modification region, approaches or disappears, so that the robot path adjacent to the modification area is unchanged in this unchanged edge of the modification area.
  • a modification at the edge of the modification region for example by a corresponding scaling, which may be weighted with a distance to an edge or start or end point of the modification region, approaches or disappears, so that the robot path adjacent to the modification area is unchanged in this unchanged edge of the modification area.
  • a corresponding scaling which may be weighted with a distance to an edge or start or end point of the modification region
  • specifying the modification area and / or modification and / or modifying the modification area is done interactively. This is understood to mean that the user is a result of a
  • modification of the modification area corresponding to a change of the modification area
  • Reference point such as a shift by means of an input, such as a drawing of a visual representation of the reference point with a mouse or the like, are displayed, so that the user feedback or
  • path points may be used multiple times when presetting a robot path.
  • the same path point can be specified as the start and end point of a robot path or
  • Modification range of such a multiply used path point on the one hand be modified in its use for specifying the modification range, on the other hand remain unchanged in its use for specifying the robot path outside the modification range. If, for example, only the end of a robot track is to be modified, whose start and end points are given by the same taught path point, on the one hand this track point should be modified in its use as an end point to modify the end of the robot path, on the other hand the same track point in its use as
  • one or more track points of the modification area are duplicated and the duplicate (s) based on the
  • Modified modification modified automatically, wherein the modification range is given by the or the modified duplicates.
  • the modification region can be modified by the modification of the duplicates which prescribe it, while on the other hand the predetermined path points themselves and thus the remaining robot path predetermined by them remain unchanged.
  • FIG. 1 shows a robot path modified by means of a method according to FIG. 2;
  • FIG. 1 shows a robot path B, which has been predetermined by the 0, for example taught, points P1,..., P10 (see FIG. 2: step S10).
  • the points can, for example, represent Cartesian points in the workspace and describe the position of the TCP of a robot. In this case, the three coordinate axes a, b, c shown can be thought of as three spatial directions of the working space. Likewise, the points can also be the orientation or location and orientation of the TCP in the workspace or represent the joint positions of the robot in the coordinate space. These can in particular be six-dimensional, with only three dimensions a, b, c being shown for clarification and more compact representation.
  • a path rule for example by means of a spline function
  • a robot path is predetermined by the points, for example in the form:
  • a user may initially specify a modification area M in a step S20, in the exemplary embodiment by way of example of the point P2 as the starting point BA and the point P10 as the end point BE.
  • the user can select and parameterize a modification operation v R for the reference point, in the exemplary embodiment a shift by a predetermined amount in a predetermined direction.
  • the user could also specify the modified path point R ', for example teach, and thus specify the modification operation v R for the reference point.
  • the user can select and parameterize a modification operation v, for the modification area, in the exemplary embodiment, a shift by a predetermined amount in a predetermined direction.
  • the amount of displacement and angle may depend on a distance between the path point and the reference point, optionally scaled to the total length of the modification region.
  • the distance s R7 between the (unmodified) reference point R and the path point P7 of the modification region is shown in FIG. 1 as an example for the point P7. It can be seen from the exemplarily shown displacements of the track points P3 and P9 that the angle of the displacement which is perpendicular to a tangent unit vector t to the robot track in a direction which is rotated by an angle of + 180 ° against a normal unit vector n to the robot track, as well as the amount of displacement so with the
  • Modification range varies that angle ⁇ and magnitude disappear at the beginning and end of the modification range and reach their maximum at the reference point R (absolute value). In this way, the robot path [R10, R2] remains unchanged outside of the modification area M.
  • This modification operation v, Vi (s Ri , v R ) is purely exemplary. Similarly, a set of modifiable modification operations for the modification area may shift all of the track points of the
  • Reference point optionally scaled with the distance between the path and reference point, optionally normalized with the total length or distance of the modification range include. Additionally or alternatively to a specification of a displacement in one direction, which is rotated by a predetermined angle ⁇ against the web normal of the robot path, a modification operations for the modification region, a shift of all path points by a predetermined amount along a predetermined curve, in particular straight line in the working - respectively.
  • Coordinate space and / or in a direction perpendicular to this include, which is rotated against the direction of displacement of the reference point by a predetermined angle. This corresponds essentially to that shown in FIG.
  • the parameterization can be carried out, for example, by the user specifying a parameter ⁇ which determines the shift amount
  • or the rotation angle ⁇ as a function of the distance s Rj between the respective path point P, (i 2,... 10) and the reference point R, normalized with the length or distance s 2 R or s R i 0 of the partial modification region , on which the track point P2, ..., P10 is located, describes:

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Modifikation einer Roboterbahn (B), die mehrere Bahnpunkte (P1,...,P10) aufweist, umfasst die Schritte: (S20) Vorgeben eines Modifikationsbereichs (M), der wenigstens zwei Bahnpunkte (P2,...,P10) der Roboterbahn aufweist; (S30, S40) Vorgeben einer Modifikation (νR) eines Referenzpunktes (R) des Modifikationsbereichs; und (S50) automatisiertes Modifizieren des Modifikationsbereichs, insbesondere von Bahnpunkten des Modifikationsbereichs, auf Basis der vorgegebenen Modifikation.

Description

Beschreibung
Verfahren und Programmiermittel zur Modifikation einer Roboterbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Programmiermittel zur Modifikation einer Roboterbahn. Roboterbahnen weisen in der Regel eine Mehrzahl von Bahnpunkten auf. Diese können insbesondere manuell geteacht, d.h. mit dem Roboter manuell angefahren und abgespeichert, oder auch automatisiert generiert werden, beispielsweise aus CAD-Daten eines robotergestützt zu bearbeitenden Werkstückes oder dergleichen.
Es kann erforderlich werden, solche Roboterbahnen zu modifizieren. Beispielsweise kann ein neues Hindernis im Arbeitsraum des Roboters, etwa ein zusätzliches Regal, ein Umfahren des Hindernisses während eines Transports eines Werkstückes durch den Roboter erfordern. Gleichermaßen können sich die zu bearbeitenden Werkstücke und/oder Prozessbahnen durch Revisionen der zugeordneten Produkte, insbesondere lokal, ändern. Bisher müssen hierzu nach betriebsinterner Praxis die einzelnen Bahnpunkte der vorgegebenen Roboterbahn einzeln sequentiell modifiziert werden, beispielsweise, indem sie durch neu geteachte Punkte ersetzt werden. Eine solche sequentielle Modifikation einzelner Bahnpunkte ist nicht nur aufwändig und fehleranfällig, sondern führt häufig zu einer ungewollten Veränderung der restlichen Roboterbahn in der Umgebung des jeweils gerade modifizierten Bahnpunktes. Daher erfordern solche Modifikationen heute regelmäßig eine hohe Erfahrung der Anwender.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modifizieren einer vorgegebenen Roboterbahn zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 1 1 stellt ein Programmiermittel, das zum Durchführen eines solchen Verfahrens eingerichtet ist, unter Schutz. Ein Programmiermittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein. Es kann insbesondere ein Programm, Programmmodul und/oder eine Programmierumgebung, das bzw. die ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt oder zu dessen Ausführung eingerichtet ist, wenn es bzw. sie in einem Computer abläuft bzw. installiert ist, einen Datenträger bzw. Speichermedium mit einem solchen
Programm, Programmmodul bzw. einer solchen Programmierumgebung, und/oder einen Computer mit einem Speicher, einer Verarbeitungseinheit und einer Ein- /Ausgabeeinheit aufweisen, insbesondere sein, der zur Ausführung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zur Modifikation einer Roboterbahn, die mehrere vorgegebene Bahnpunkte aufweist, ein Vorgeben eines
Modifikationsbereichs, der zwei oder mehr Bahnpunkte der Roboterbahn aufweist, ein Vorgeben einer Modifikation eines Referenzpunktes des Modifikationsbereichs, und ein automatisiertes Modifizieren des Modifikationsbereichs, insbesondere von
Bahnpunkten des Modifikationsbereichs, auf Basis der vorgegebenen Modifikation, vorgesehen.
Hierdurch muss der Bediener nur noch einen Referenzpunkt modifizieren, um einen Modifikationsbereich mit mehreren Bahnpunkten zu modifizieren, anstatt wie bisher die Bahnpunkte einzeln zu modifizieren. Zudem kann durch das automatisierte
Modifizieren des Modifikationsbereichs auf Basis der vorgegebenen Modifikation des Referenzpunktes die Modifikation des Modifikationsbereichs verbessert werden.
Beispielsweise kann in einer Ausführung eine Rückwirkung einer Modifikation eines Bahnpunktes auf einen benachbarten Bahnpunkt verhindert werden, wie sie bei der bisher angewandten sequentiellen Modifikation einzelner Bahnpunkte auftreten kann. Vereinfacht gesagt kann der Anwender einen Referenzpunkt beispielsweise
verschieben und hierdurch eine entsprechende Verschiebung weiterer Bahnpunkte des Modifikationsbereichs bewirken.
Eine Roboterbahn im Sinne der vorliegenden Erfindung weist zwei oder mehr vorgegebene Bahnpunkte auf und kann insbesondere eine Wegvorschrift zwischen Bahnpunkten P1 , P2,... umfassen, beispielsweise die Vorgabe einer Linear- oder Circularbewegung zwischen bzw. durch Bahnpunkte. In einer Ausführung ist die
Roboterbahn, insbesondere ein oder mehrere Abschnitte der Roboterbahn, durch eine Spline-Funktion vorgegeben, insbesondere eine Spline-Funktion dritten oder fünften Grades oder eine B-Spline-Funktion. Ein Bahnpunkt kann insbesondere auf der vorgegebenen Roboterbahn liegen. Gleichermaßen kann die Roboterbahn auch Bahnpunkte aufweisen und durch diese vorgegeben sein, die nicht direkt auf ihr liegen, sondern überschliffen werden. Ein Bahnpunkt im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein oder mehrere
Koordinaten umfassen, die eine Pose des Roboters, wenigstens teilweise, definieren. Insbesondere kann ein Bahnpunkt im Arbeitsraum des Roboters eine Lage und/oder Orientierung eines roboterfesten Referenzsystems, insbesondere des TCPs, beschreiben. Beispielsweise kann ein Bahnpunkt aus drei, insbesondere kartesische, Zylinder- oder Polarkoordinaten, die die Lage des TCPs beschreiben, bestehen, so dass Bahnpunkte und entsprechend die durch sie vorgegebene Roboterbahn dreidimensional sind. Zusätzlich oder alternativ kann ein Bahnpunkt drei Koordinaten, insbesondere EULER- oder KARDAN-Winkel, die die Orientierung des TCPs beschreiben, aufweisen, so dass Bahnpunkte und entsprechend die durch sie vorgegebene Roboterbahn drei- bzw. sechsdimensional sind. Gleichermaßen kann ein Bahnpunkt im Koordinatenraum des Roboters die Stellung einer oder mehrerer Achsen bzw. Gelenke des Roboters beschreiben, insbesondere die Drehstellungen bzw. -lagen von Drehgelenken und/oder die Stellwege von Linearachsen.
Beispielsweise können Bahnpunkte und entsprechend die durch sie vorgegebene Roboterbahn für einen sechsachsigen Roboter dessen sechs Achsstellungen beschreiben und somit wiederum sechsdimensional sein.
Ein Modifikationsbereich kann in einer Ausführung dadurch vorgegeben werden, dass ein Bahnpunkt der Roboterbahn als Anfangs- und ein weiterer Bahnpunkt der
Roboterbahn als Endpunkt des Modifikationsbereichs vorgegeben, insbesondere ausgewählt werden. Gleichermaßen kann eine Strecke bzw. Länge der Roboterbahn vorgegeben werden, um die ein Anfangs- und/oder Endpunkt des
Modifikationsbereichs in Durchlaufrichtung vor oder hinter einem vorgegebenen, insbesondere ausgewählten Bahnpunkt der Roboterbahn liegt. Beispielsweise kann ein Bahnpunkt innerhalb des vorzugebenden Modifikationsbereichs ausgewählt und durch eine erste Strecke ein Anfangspunkt des Modifikationsbereichs, der um diese Strecke vor dem ausgewählten Bahnpunkt auf der Roboterbahn liegt, und durch eine zweite Strecke ein Endpunkt des Modifikationsbereichs vorgegeben werden, der um diese Strecke hinter dem ausgewählten Bahnpunkt auf der Roboterbahn liegt. Gleichermaßen können auch zwei Bahnpunkte der Roboterbahn ausgewählt und durch eine erste und zweite Strecke vorgegeben werden, in welchem Abstand zu dem einen Bahnpunkt der Anfangspunkt und in welchem Abstand zu dem anderen
Bahnpunkt der Endpunkt des Modifikationsbereichs liegt. Eine vorgegebene Strecke kann eine reelle Zahl, insbesondere auch gleich Null, negativ und/oder gebrochenrational sein. Ein Modifikationsbereich kann somit insbesondere der gesamten Roboterbahn oder einer echten Teilmenge bzw. einem echten Teilabschnitt dieser entsprechen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung kann, insbesondere durch Auswahl eines Bahnpunktes der Roboterbahn und Vorgabe einer ersten und zweiten Strecke zum Anfangs- bzw. Endpunkt des Modifikationsbereichs, die kleiner sind als der Abstand der zu diesem Bahnpunkt benachbarten Bahnpunkte, zusätzlich auch ein Modifikationsbereich vorgegeben werden, der nur diesen vorgegebenen Bahnpunkt der Roboterbahn aufweist. Auf diese Weise kann die bisherige Funktionalität, auch einzelne Bahnpunkte modifizieren zu können, integriert werden. Insoweit wird vorliegend unter einem Vorgeben eines Modifikationsbereichs, der zwei oder mehr Bahnpunkte der Roboterbahn aufweist, insbesondere verstanden, dass das Verfahren bzw. Programmiermittel die Möglichkeit aufweist, (auch) solche Modifikationsbereiche mit zwei oder mehr Bahnpunkten vorzugeben, die dann gemeinsam modifiziert werden.
Vor, mit oder nach Vorgabe des Modifikationsbereichs wird eine Modifikation eines Referenzpunktes des Modifikationsbereichs vorgegeben. In einer Ausführung kann dies die Vorgabe, insbesondere Auswahl eines zu modifizierenden Bahnpunktes des Modifikationsbereichs umfassen, wobei der Referenzpunkt mit dem vorgegebenen zu modifizierenden Bahnpunkt identisch oder in einer vorgegebenen Lage zu diesem, insbesondere um eine vorgegebene Strecke vor oder hinter diesem auf der
Roboterbahn angeordnet sein kann. Beispielsweise kann in einer Weiterbildung ein Modifikationsbereich durch zwei benachbarte Bahnpunkte der Roboterbahn als Anfangs- bzw. Endpunkt und die Mitte der Roboterbahn zwischen diesen
Bahnpunkten als Referenzpunkt vorgegeben werden, so dass durch dessen
Modifikation beide Bahnpunkte gleichermaßen modifiziert werden. Vor, mit oder nach Vorgabe des Referenzpunktes kann in einer Ausführung die Modifikation dieses Referenzpunktes vorgegeben werden. Dies kann in einer
Weiterbildung dadurch erfolgen, dass ein modifizierter Bahnpunkt vorgegeben wird, auf den der Referenzpunkt verschoben werden soll. Beispielsweise kann ein
Anwender einen modifizierten Bahnpunkt, insbesondere mittels eines Teachens bzw. manuellen Anfahrens und Abspeicherns dieses modifizierten Bahnpunktes, vorgeben und vorgeben, dass der Referenzpunkt auf diesen geteachten bzw. modifizierten Bahnpunkt verschoben werden soll. Gleichermaßen kann eine Modifikationsoperation für den Referenzpunkt parametriert werden. Beispielsweise kann eine Richtung und/oder eine Strecke vorgegeben werden, um die der Referenzpunkt verschoben werden soll. In einer Weiterbildung werden dem Anwender mehrere
Modifikationsoperationen zur Verfügung gestellt, aus denen er eine oder mehrere auswählen und vorzugsweise parametrieren kann, beispielsweise ein
(parametrierbares) Verschieben auf oder parallel zu der Roboterbahn, senkrecht oder in einem vorgeb- bzw. parametrierbaren Winkel zu dieser, in einer vorgegebenen oder vorgeb- bzw. parametrierbaren Richtung im Arbeits- oder Koordinatenraum oder dergleichen.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung eine Modifikationsoperation für den Modifikationsbereich, insbesondere dessen Bahnpunkte, vorgegeben,
insbesondere parametriert und/oder aus einer Menge von mehreren vorgegebenen Modifikationsoperationen ausgewählt werden. Eine Modifikationsoperation für den Modifikationsbereich im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere die Modifikation des Modifikationsbereichs, insbesondere von dessen Bahnpunkten, auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einer Modifikationsoperation des Referenzpunktes beschreiben.
So kann in einer Ausführung der Modifikationsbereich, insbesondere dessen
Bahnpunkte, parallel zu einem Verändern des Referenzpunktes verändert werden. Unter einem Verändern wird vorliegend insbesondere ein Verschieben eines Punktes im Arbeits- bzw. Koordinatenraum verstanden, unter einem parallelen Verändern entsprechend insbesondere ein paralleles Verschieben. Bildlich gesprochen können so ein oder mehrere, insbesondere alle Bahnpunkte des Modifikationsbereichs zusammen mit dem Referenzpunkt bewegt, insbesondere verschoben werden. Insbesondere ein solches Verändern kann in einer Weiterbildung skalierbar sein, vorzugsweise parametrisiert bzw. durch Vorgabe eines oder mehrerer Parameter vorgebbar. Unter einer skalierbaren bzw. skalierten Veränderung wird vorliegend insbesondere eine Veränderung eines Bahnpunktes des Modifikationsbereichs in Abhängigkeit von einer Veränderung des Referenzpunktes und/oder des Abstandes zwischen dem Bahn- und dem Referenzpunkt verstanden. So kann beispielsweise eine Verschiebung der Bahnpunkte des Modifikationsbereichs linear oder nichtlinear von dem Abstand der Bahnpunkte zu dem Referenz- und/oder einem Anfangsund/oder Endpunkt abhängen, insbesondere entsprechend einer Funktion, die in der Nähe eines Anfangs- und eines Endpunktes des Modifikationsbereichs verschwindet und in der Nähe des Referenzpunktes maximal wird. Auf diese Weise wird der Modifikationsbereich in der Nähe von Anfangs- und Endpunkt nicht bzw. wenig verändert, in der Nähe des Referenzpunktes maximal, beispielsweise in gleicher Weise wie der Referenzpunkt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Menge auswähl- und/oder parametrierbarer Modifikationsoperationen für den Modifikationsbereich, insbesondere dessen
Bahnpunkte, ein Glätten des Modifikationsbereichs umfassen. Unter einem Glätten wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise eine Verringerung maximaler Gradienten bzw. Richtungsänderungen des Modifikationsbereichs bzw. der
Roboterbahn zwischen den vorgegebenen bzw. modifizierten Bahnpunkten, insbesondere also ein Dämpfen von Schwingungen der Roboterbahn zwischen den vorgegebenen bzw. modifizierten Bahnpunkten, verstanden. Ein solches Glätten kann beispielsweise durch eine Tiefpassfilterung einer FOURIER-Transformation des Modifikationsbereichs implementiert sein. Gleichermaßen kann die modifizierte Roboterbahn im Modifikationsbereich beispielsweise durch eine Spline- oder BEZIER- Kurve vorgegeben werden, die durch die modifizierten Bahnpunkte definiert ist, allgemein also die Modifikation einer Wegvorschrift zwischen Bahnpunkten des Modifikationsbereichs.
Vor, mit oder nach dem Vorgeben eines Modifikationsbereichs und einer Modifikation eines Referenzpunktes des Modifikationsbereichs wird der Modifikationsbereich auf Basis der vorgegebenen Modifikation automatisiert modifiziert. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass Bahnpunkte des Modifikationsbereichs und/oder Wegvorschriften zwischen Bahnpunkten des Modifikationsbereichs entsprechend der vorgegebenen Modifikation, insbesondere entsprechend einer ausgewählten und/oder parametrierten Modifikationsoperation modifiziert werden. Ist beispielsweise als Modifikationsoperation für den Modifikationsbereich ein
Verschieben der Bahnpunkte des Modifikationsbereichs parallel zu einem
Verschieben des Referenzpunktes und als Modifikationsoperation für den
Referenzpunkt ein Verschieben senkrecht zur Roboterbahn vorgegeben, werden automatisch alle Bahnpunkte des Modifikationsbereichs parallel zu der Verschiebung des Referenzpunktes senkrecht zur Roboterbahn verschoben.
Nach einer Ausführung bleibt ein Bereich der Roboterbahn, der an den
Modifikationsbereich angrenzt, bei dem Modifizieren des Modifikationsbereichs, wenigstens im Wesentlichen, unverändert. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine Modifikation am Rand des Modifikationsbereichs, beispielsweise durch eine entsprechende Skalierung, die mit einem Abstand zu einem Rand bzw. Anfangs- bzw. Endpunkt des Modifikationsbereichs gewichtet sein kann, gegen Null geht bzw. verschwindet, so dass die an den Modifikationsbereich angrenzende Roboterbahn unverändert in diesen unveränderten Rand des Modifikationsbereichs übergeht. Zusätzlich oder alternativ kann, beispielsweise durch Vorgabe
entsprechender Randbedingungen, einem„Einfrieren" der an den
Modifikationsbereich angrenzenden Bereiche der Roboterbahn oder dergleichen, eine Änderung dieser Bereiche unterdrückt werden.
Nach einer Ausführung erfolgt das Vorgeben des Modifikationsbereichs und/oder der Modifikation und/oder das Modifizieren des Modifikationsbereichs interaktiv. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass dem Anwender ein Resultat einer
entsprechenden Vorgabe ausgegeben, insbesondere visuell angezeigt wird.
Beispielsweise kann nach Vorgabe des Modifikationsbereichs, Referenzpunktes und einer Modifikationsoperation für den Modifikationsbereich eine Veränderung bzw. Modifikation des Modifikationsbereichs entsprechend einer Veränderung des
Referenzpunktes, beispielsweise einer Verschiebung mittels einer Eingabe, etwa einem Ziehen einer visuellen Darstellung des Referenzpunktes mit einer Maus oder dergleichen, angezeigt werden, so dass der Anwender eine Rückmeldung bzw.
Information darüber erhält, wie sich die von ihm vorgegebene Modifikation auswirkt. Vorgegebene, insbesondere geteachte Bahnpunkte, werden unter Umständen bei der Vorgabe einer Roboterbahn mehrfach verwendet. So kann beispielsweise derselbe Bahnpunkt als Anfangs- und Endpunkt einer Roboterbahn vorgegeben bzw.
verwendet werden. Nach einer Ausführung soll bei einer Modifikation eines
Modifikationsbereichs ein solcher mehrfach verwendeter Bahnpunkt einerseits in seiner Verwendung zur Vorgabe des Modifikationsbereichs modifiziert werden, andererseits in seiner Verwendung zur Vorgabe der Roboterbahn außerhalb des Modifikationsbereichs unverändert bleiben. Soll beispielsweise nur das Ende einer Roboterbahn modifiziert werden, deren Anfangs- und Endpunkt durch denselben geteachten Bahnpunkt vorgegeben sind, soll einerseits dieser Bahnpunkt in seiner Verwendung als Endpunkt modifiziert werden, um das Ende der Roboterbahn zu modifizieren, andererseits derselbe Bahnpunkt in seiner Verwendung als
Anfangspunkt nicht modifiziert werden, um den Anfang der Roboterbahn unverändert zu lassen. Daher werden in einer Ausführung ein oder mehrere Bahnpunkte des Modifikationsbereichs dupliziert und das bzw. die Duplikate auf Basis der
vorgegebenen Modifikation automatisiert modifiziert, wobei der Modifikationsbereich durch das bzw. die modifizierten Duplikate vorgegeben wird. Auf diese Weise kann der Modifikationsbereich - durch die Modifikation der ihn vorgebenden Duplikate - modifiziert werden, während andererseits die vorgegebenen Bahnpunkte selber und damit die durch sie vorgegebene übrige Roboterbahn unverändert bleiben.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 : eine mittels eines Verfahrens nach Fig. 2 modifizierte Roboterbahn; und
Fig. 2: ein Verfahren zur Modifikation einer Roboterbahn nach einer
Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Roboterbahn B, die durch die 0 vorgegebenen, beispielsweise geteachten, Punkte P1 ,...,P10 vorgegeben worden ist (vgl. Fig. 2: Schritt S10). Die Punkte können beispielsweise kartesische Punkte im Arbeitsraum darstellen und die Lage des TCPs eines Roboters beschreiben. In diesem Falle können die drei dargestellten Koordinatenachsen a, b, c als drei Raumrichtungen des Arbeitsraums gedacht werden. Gleichermaßen können die Punkte auch die Orientierung oder Lage und Orientierung des TCPs im Arbeitsraum oder die Gelenkstellungen des Roboters im Koordinatenraum darstellen. Diese können insbesondere sechsdimensional sein, wobei zur Verdeutlichung und kompakteren Darstellung nur drei Dimensionen a, b, c gezeigt sind. Durch die Punkte ist mittels einer Wegvorschrift, beispielsweise durch eine Spline- Funktion, eine Roboterbahn vorgegeben, etwa in der Form:
SPLINE
SPL P1
SPL P2
SPL P10
SPL P1
ENDSPLINE
...
Nach einem Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, welches in Fig. 2 dargestellt ist, bzw. mittels eines Programmiermittels, das zum Durchführen dieses Verfahrens eingerichtet ist, kann ein Anwender zunächst in einem Schritt S20 einen Modifikationsbereich M vorgeben, im Ausführungsbeispiel exemplarisch durch Auswahl des Punktes P2 als Anfangspunkt BA und des Punktes P10 als Endpunkt BE.
Vorher, währenddessen oder danach kann der Anwender in einem Schritt S30 einen zu modifizierenden Bahnpunkt des Modifikationsbereichs als Referenzpunkt R auswählen, im Ausführungsbeispiel exemplarisch den Bahnpunkt P6 (R = P6).
Vorher, währenddessen oder danach kann der Anwender in einem Schritt S40 eine Modifikationsoperation vR für den Referenzpunkt auswählen und parametrieren, im Ausführungsbeispiel eine Verschiebung um einen vorgegebenen Betrag in eine vorgegebene Richtung. Gleichermaßen könnte der Anwender auch den modifizierten Bahnpunkt R' vorgeben, beispielsweise teachen, und so die Modifikationsoperation vR für den Referenzpunkt vorgeben. Vorher, währenddessen oder danach kann der Anwender in einem Schritt S50 eine Modifikationsoperation v, für den Modifikationsbereich auswählen und parametrieren, im Ausführungsbeispiel eine Verschiebung um einen vorgegebenen Betrag in eine vorgegebene Richtung. Dabei kann der Betrag der Verschiebung und der Winkel beispielsweise von einem Abstand zwischen dem Bahnpunkt und dem Referenzpunkt abhängen, optional skaliert auf die Gesamtlänge des Modifikationsbereichs. Im Ausführungsbeispiel ist hierzu in Fig. 1 exemplarisch für den Punkt P7 die Strecke sR7 zwischen dem (nicht modifizierten) Referenzpunkt R und dem Bahnpunkt P7 des Modifikationsbereichs eingezeichnet. Man erkennt an den exemplarisch dargestellten Verschiebungen der Bahnpunkte P3 und P9, dass der Winkel der Verschiebung, die senkrecht zu einem Tangenteneinheitsvektor t an die Roboterbahn in einer Richtung erfolgt, die um einen Winkel + 180° gegen einen Normaleneinheitsvektor n an die Roboterbahn gedreht ist, ebenso wie der Betrag der Verschiebung so mit dem
Abstand zum Referenzpunkt R, normiert mit der Gesamtlänge des
Modifikationsbereichs, variiert, dass Winkel α und Betrag am Anfang und Ende des Modifikationsbereichs verschwinden und bei dem Referenzpunkt R (betragsmäßig) ihr Maximum erreichen. Auf diese Weise bleibt die Roboterbahn [R10, R2] außerhalb des Modifikationsbereichs M unverändert.
Diese Modifikationsoperation v, = Vi(sRi, vR) ist rein exemplarisch. Gleichermaßen kann eine Menge auswähl- und/oder parametrierbarer Modifikationsoperationen für den Modifikationsbereich eine Verschiebung aller Bahnpunkte des
Modifikationsbereichs parallel zu der vorgegebenen Verschiebung des
Referenzpunktes, gegebenenfalls skaliert mit dem Abstand zwischen Bahn- und Referenzpunkt, gegebenenfalls normiert mit der Gesamtlänge bzw. -strecke des Modifikationsbereichs umfassen. Zusätzlich oder alternativ zu einer Vorgabe einer Verschiebung in einer Richtung, die um einen vorgegebenen Winkel α gegen die Bahnnormale der Roboterbahn verdreht ist, kann eine Modifikationsoperationen für den Modifikationsbereich eine Verschiebung aller Bahnpunkte um eine vorgegebenen Betrag längs einer vorgegeben Kurve, insbesondere Gerade, im Arbeits- bzw.
Koordinatenraum und/oder in einer Richtung senkrecht hierzu umfassen, die gegen die Richtung der Verschiebung des Referenzpunktes um einen vorgegebenen Winkel verdreht ist. Dies entspricht im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten
Modifikationsoperationen, wobei jedoch die Verschiebrichtung nicht mit Bezug auf die Roboterbahn, sondern die Kurve, insbesondere Gerade, im Arbeits- bzw.
Koordinatenraum a, b, c vorgegeben ist, der Winkel nicht in Bezug auf die
Bahnnormale, sondern die Verschieberichtung des Referenzpunktes, und zusätzlich eine Verschiebung in Richtung dieser Kurve, insbesondere Geraden, vorgebbar, insbesondere parametrierbar ist.
Die Parametrierung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Anwender einen Parameter μ vorgibt, der den Verschiebungsbetrag |v| oder den Drehwinkel α in Abhängigkeit von der Strecke sRj zwischen dem jeweiligen Bahnpunkt P, (i=2,...10) und dem Referenzpunkt R, normiert mit der Länge bzw. Strecke s2R bzw. sRi0 des Teilmodifikationsbereichs, auf dem sich der Bahnpunkt P2, ... , P10 befindet, beschreibt:
|v|, = μ( SRi , S2R, sR10).
Vorzugsweise wird hierbei μ derart gestaltet, dass μ an P2 und P10 verschwindet, und an P6 = R den maximalen Betrag annimmt, wobei μ sich vorzugsweise umgekehrt wie die Strecke sRi verhält.
Nachdem der Modifikationsbereich M mit den Bahnpunkten P2=BA,P3,...,P9, P10=BE und die Modifikation vR des Referenzpunktes R = P6 vorgegeben worden ist, wird in Schritt S50 durch das Programmiermittel automatisiert der Modifikationsbereich M, insbesondere dessen Bahnpunkte P2,...,P10 entsprechend der vorgegebenen, insbesondere ausgewählten und parametrierten, Modifikationsoperation V = V;(sR , vR) und somit auf Basis der vorgegebenen Modifikation modifiziert.
Man erkennt, dass auch wenig geschulte Anwender auf diese Weise einfach, fehlersicher und schnell ganze Bahnbereiche M der Roboterbahn B modifizieren können, indem sie nur einen Bahnpunkt R = P6 modifizieren. Vorteilhaft ergeben sich auch keine unerwünschten Rückwirkungen innerhalb oder außerhalb des
Modifikationsbereichs.
Bezugszeichenliste
B Roboterbahn M Modifikationsbereich
P1 ,...,P10 Bahnpunkt
R Referenzpunkt
v Verschiebung (Veränderung, Modifikation(soperation)) Sy Strecke zwischen Bahnpunkten i, j
t Tangenteneinheitsvektor
n Normaleneinheitsvektor

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Modifikation einer Roboterbahn (B), die mehrere Bahnpunkte (P1 ,...,P10) aufweist, mit den Schritten:
(S20) Vorgeben eines Modifikationsbereichs (M), der wenigstens zwei
Bahnpunkte (P2 P10) der Roboterbahn aufweist;
(S30, S40) Vorgeben einer Modifikation (vR) eines Referenzpunktes (R) des
Modifikationsbereichs; und
(S50) automatisiertes Modifizieren des Modifikationsbereichs, insbesondere von Bahnpunkten des Modifikationsbereichs, auf Basis der vorgegebenen Modifikation (Vj).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgeben einer Modifikation eines Referenzpunktes des Modifikationsbereichs die Auswahl eines zu modifizierenden Bahnpunktes (P6) des
Modifikationsbereichs (S30), das Vorgeben eines modifizierten Bahnpunktes (R') und/oder die Auswahl und/oder Parametrierung einer Modifikationsoperation (vR) für den Referenzpunkt (S40) und/oder (Vj) für den Modifikationsbereich (S50) umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge auswähl- und/oder parametrierbarer Modifikationsoperationen ein, insbesondere paralleles und/oder skaliertes, Verändern (v3) wenigstens eines Bahnpunktes (P3) des Modifikationsbereichs auf Basis eines Veränderns des Referenzpunktes umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das skalierte Verändern eines Bahnpunktes (P7) des Modifikationsbereichs ein Verändern dieses Bahnpunktes auf Basis eines Abstandes (sR7) zwischen diesem Bahn- und dem Referenzpunkt umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge auswähl- und/oder parametrierbarer Modifikationsoperationen ein Glätten des Modifikationsbereichs umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgeben eines Modifikationsbereichs das Vorgeben eines Bahnpunktes (BA=P2) der Roboterbahn und eines weiteren Bahnpunktes (BE=P10) und/oder einer Strecke der Roboterbahn umfasst. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich ([P10, P2]) der Roboterbahn, der an den Modifikationsbereich angrenzt, bei dem Modifizieren des Modifikationsbereichs, wenigstens im
Wesentlichen, unverändert bleibt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bahnpunkt des Modifikationsbereichs dupliziert und das
Duplikat auf Basis der vorgegebenen Modifikation automatisiert modifiziert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboterbahn wenigstens abschnittsweise durch eine Spline-Funktion vorgegeben ist. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgeben des Modifikationsbereichs und/oder der Modifikation und/oder das Modifizieren des Modifikationsbereichs interaktiv erfolgt.
1 1. Programmiermittel, das zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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