WO2017186594A1 - Steuerung eines aktorisch angetriebenen robotermanipulators - Google Patents

Steuerung eines aktorisch angetriebenen robotermanipulators Download PDF

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WO2017186594A1
WO2017186594A1 PCT/EP2017/059554 EP2017059554W WO2017186594A1 WO 2017186594 A1 WO2017186594 A1 WO 2017186594A1 EP 2017059554 W EP2017059554 W EP 2017059554W WO 2017186594 A1 WO2017186594 A1 WO 2017186594A1
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ext
path
pfadl
robot manipulator
force
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PCT/EP2017/059554
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Inventor
Sami Haddadin
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Haddadin Beteiligungs UG (haftungsbeschränkt)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/423—Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path

Definitions

  • the invention relates to methods for controlling an actuator-driven
  • a robotic manipulator wherein a distal end of the robotic manipulator performs a predetermined target movement along a predetermined first path and applies a desired forcewinder to an environment along the first path. Furthermore, the invention relates to a device for controlling a just such
  • the control of actuated robot manipulators is typically based on predetermined robot programs. These robot programs define the
  • the object of the invention is to provide a method and a device for controlling an actuator-driven robot manipulator, which / a simple and intuitive online programming during the execution of a current
  • s path contains the first path path defining positions (for example in general SD coordinates x, y, z) of the distal end of the robot manipulator, possibly with associated poses of the robot manipulator (ie, for example
  • Robot manipulator along the first path s pfadl , F (s path ) a force exerted by the distal end of the robot manipulator at the position s pfadl on the environment
  • the first path pfadl is advantageously defined in joint coordinates or in task coordinates.
  • Robot manipulator along the path s fadl with a speed s fadl and a Acceleration s path moves.
  • s pfadl denotes a local velocity of the end of the
  • Robot manipulator at a respective point of the path s pfadl the general space coordinates, which are omitted for simplicity.
  • the parameters of the desired movement B so n B so n (s pfadl , s pfadl , s pfadl ) and the desired power winders K are advantageously stored in a currently valid control program for the robot manipulator or are calculated online, for example.
  • the proposed method comprises the following steps.
  • the target movement B so n and the parameters P (B SO II, K) defining the desired force W K are provided by a storage unit.
  • the parameters P (B so n, K) for example, in the context of online programming or offline
  • the movement B so n of the robot manipulator is started, and during the execution of the target movement B so n and / or during the exercise of the desired power windlass K is carried out determining an introduced into the robot manipulator external power windlass K ext
  • detecting herein includes, for example, estimating or measuring quantities.
  • the proposed method becomes advantageous in a control mode of a controller carried out of the robot manipulator, in which externally introduced into the robot manipulator force Winder K ext exclusively for correcting the desired movement B so n and / or the desired target power winders K are used.
  • the predetermined target movement is corrected
  • s pfadx * (K ext ) denotes positions of the distal end of the
  • Target movement B so n and / or of the desired force winders K to be exercised can be a correction / modification of the first path s pfadl , the speed
  • this change may be a correction of the path along the first pfadl applied to a surrounding area s force F (s pfadl) and F (s pfadl, t) and / or a change of pressure applied to a surrounding area torque L (s pfadl) or L (s pfadl , t) effect.
  • Correction of the desired force winders K to K * carried out executing the corrected target movement Bsoi * and / or exercising the corrected target power winders K *.
  • the execution of the corrected target movement B so n * or the corrected force winders K * instantaneously after the correction, starting from the current position of the distal end of the robot manipulator at this time for the remaining there from corrected target movement B so n *.
  • Adjustment / correction of a control program for controlling a robot manipulator while the robot manipulator performs a predetermined target movement or thereby exerts a force winder on a robot environment.
  • a completed adaptation / correction of the control program or the parameter indicating the change / correction is stored in a memory unit, so that further executions of the desired movement / of the desired force winders take place on the basis of the stored corrected parameters.
  • a particularly advantageous embodiment of the method is characterized in that the correction of the predetermined desired movement B so ii ⁇ s pfadl , s pfadl , s pfadl ) and / or correcting the predetermined desired power windlass K depending on one of the following list selected change mode from the following list:
  • the change mode is advantageously selected before execution of the method and defines which parameters of the predetermined desired movement B : or of the predetermined desired power windler K are to be corrected exclusively.
  • the first change mode only a correction of the entire first path pfadl with the points s path to the second path pfadl with the
  • Force F ext (s path ) is advantageously identical.
  • the direction of the translation vector t can also be discretized or screened so that slight differences between the direction of the force F ext (s path ) and the direction of the translation vector t can result.
  • a force F ext (s path ) perpendicular to the first path leads to a parallel displacement of the entire first path path 1 and thus to a second path path 1, the distance between the first path path 1 and the second path path 1 proportional to the amount of force F ext (s pfadl ) is.
  • Path path is performed with the points s path2 , the second path being the path
  • the rotation R is advantageous based on the externally applied torque L, determined.
  • Path direction Path force F ext Acts a force component of the acting
  • the speed s path is increased according to a predetermined relationship: f path * (K ext )> path .
  • the corrected speed s pfadl * (K ext ) predefines a local speed, wherein after a predetermined distance of movement of the distal end of the
  • the corrected speed s path * (K ext (s path )) specifies a differential speed with ⁇ , which is all local
  • Speeds along the first path Pfadl changes by the differential speed ⁇ .
  • a threshold value for the amount of externally acting force F ext is specified. Whenever the amount ⁇ F ext ⁇ of the force F ext exceeds the threshold value, the speed s pfadl is incrementally changed.
  • the speed s pfadl is increased three times by the respective increment.
  • Path direction Path force F ext Acts the force component of the acting
  • the corrected acceleration s pfadl * (K ext ) predefines a local acceleration, wherein after a predetermined distance of movement of the distal end of the
  • Differential acceleration Aa changes.
  • a threshold value for the amount of externally acting force F ext is specified. Whenever the amount ⁇ F ext ⁇ of the force F ext exceeds the threshold, the acceleration s pfadl is incrementally changed.
  • Path direction is.
  • the acceleration? ⁇ ! thereby incrementally reduced when a component of the force F ext is opposite to the path direction.
  • the time scaling method is used in the second and third modes. In both modes, the original motion path is retained. In the second mode, the profile of the speed changes along the
  • the object of the invention is further achieved by a computer system having a data processing device, wherein the data processing device is configured such that a method as indicated above, on the
  • the object of the invention is achieved by a digital storage medium with electronically readable control signals, wherein the control signals can interact with a programmable computer system so that a method as stated above, is performed.
  • the object of the invention is achieved by a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method, as stated above, when the program code is stored on a computer
  • Data processing device is executed. Furthermore, the invention relates to a computer program with program codes for
  • Robot manipulator along the first path predetermined accelerations of the distal end of the robot manipulator along the first path
  • the proposed device comprises an interface for providing the desired movement B SO ii and the target force Winder K defining parameters P (B so n, K) from a storage unit, a determination unit with which during the execution of
  • s pathx * (K ext ) Positions of the distal end of the robot manipulator on the path corrected depending on the force winder K ext s path , s pathx * (K ext ): depending on the force winder K ext corrected speed of the distal end of the robot manipulator on the Path s pathx , s pathx * (K ext ): depending on the force winder K ext corrected acceleration of the distal end of the robot manipulator on the path s pfadx ,
  • the device (s pfadl pfadl, s pfadl, s) comprises a control unit, which is designed and arranged such that after the correction of the target movement so B n and / or the correction of the power windlass K, the corrected target movement B so n * is executed and / or the corrected target power winders K * is applied to the environment, and the target movement B so n * and the desired force winder : K * defining parameters P (B SO II *, K *) are stored on the storage unit via the interface.
  • the invention relates to a robot with a device as described above.
  • FIG. 1 shows a schematized sequence of a proposed process
  • Fig. 2 is a schematic representation of the structure of a proposed
  • the method comprises the following steps.
  • a first step 101 provision is made of the desired movement B so n and the desired force winder
  • K (s path )) defining parameters P (B so n, K (s path )) from a memory unit.
  • the predefined desired movement B is corrected as follows (s path , s path , s path ) depending on the force winder K ext (see FIG pfadl ) to a corrected target movement:
  • K * (s pathx , K ext (s pathl )) [F * (s pathx ), L * (s pathx )], where s path2 indicates positions of the distal end of the robot manipulator defining a second path P fad2.
  • a fourth step 104 takes place after the correction of the desired movement
  • the target movement B SO II * and the set force winder K * (s pfadx ) defining parameters P (B so n *, K * (s pfadx )) are stored on the target movement B SO II * and the set force winder K * (s pfadx ) defining parameters P (B so n *, K * (s pfadx )) are stored on the
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the structure of a proposed
  • the proposed device comprises an interface 201 for providing the desired movement B as n and the target force Winder K (s pfadl) defining parameters P (B so n, K (s pfadl)) from a storage unit 202,
  • B SO M ( path , s path , s path ) depends on the force winder K ext (s path ) for a corrected setpoint movement:
  • B so n * B soN * (s pathx * (K ext (s path )), s pfadx (K ext (s pfadl )), s pfadx (K ext (s path ))) and / or for correcting the predetermined desired force winders K (s fadl ) depending on the force winder K ext (s path ) to a corrected target force Winder:
  • K * (s pfadx , K ext (s path )) [F * (s pfadx ), L * (s pfadx )], and a control unit 205 configured and arranged such that after correcting the target motion
  • * is executed and / or the corrected nominal force windler K * (s pfadx ) is applied to the environment, and the target movement B soN * and the set force winder: K * (s pfadx ) defining parameters P (B so n *, K * (s pfadx )) over the
  • Interface can be stored on the storage unit.
  • the definitions of the individual terms used will be understood from the foregoing description.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung Bsoll = Bsoll(Formel I) entlang eines vorgegebenen ersten Pfads pfad1 ausführt und entlang des ersten Pfads pfad1 einen Soll- Kraftwinder (Formel II) auf eine Umgebung ausübt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen (101) von die Soll-Bewegung Bsoll und den Soll-Kraftwinder (Formel III) definierenden Parametern (Formel IV) von einer Speichereinheit, während der Ausführung der Bewegung Bsoll und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders (Formel III) Ermittelnd (102) eines in den Robotermanipulator eingebrachten externen Kraftwinders (Formel V), Korrigieren (103) der vorgegebenen Soll-Bewegung Bsoll(Formel I) abhängig von dem Kraftwinder (Formel VI) zu einer korrigierten Soll- Bewegung: Bsoll* = Bsoll*(Formel VII) und/oder Korrigieren (103) des vorgegebenen Soll-Kraftwinders (Formel III) abhängig von dem Kraftwinder (Formel VI) zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder (Formel VIII), und Speichern (105) von die Soll-Bewegung Bsoll* und den korrigierten Soll-Kraftwinder (Formel IX) definierenden Parametern (Formel X) auf der Speichereinheit.

Description

Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen
Robotermanipulators, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung entlang eines vorgegebenen ersten Pfads ausführt und entlang des ersten Pfads einen Soll-Kraftwinder auf eine Umgebung ausübt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung eines ebensolchen
Robotermanipulators.
Die Steuerung von aktorisch angetriebenen Robotermanipulatoren basiert typischerweise auf vorgegebenen Roboterprogrammen. Diese Roboterprogramme definieren die
Bewegungen und Aktionen des Robotermanipulators und überwachen deren
Durchführung. Zur Erstellung von Roboterprogrammen gibt es grundsätzlich die Verfahren der Online-Programmierung und der Offline-Programmierung. Änderungen der
Programmierung ändern bei Ausführung des Programms konsequenterweise die
Steuerung des betreffenden Robotermanipulators. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators anzugeben, das/die eine einfache und intuitive Onlineprogrammierung während der Ausführung eines aktuellen
Steuerprogramms ermöglicht. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung Bson =
Figure imgf000003_0001
, spfadl , spfadl ) entlang eines
vorgegebenen ersten Pfads pfadl ausführt und entlang dieses ersten Pfads pfadl einen Soll-Kraftwinder K mit der Kraft F und dem Drehmoment L auf eine Umgebung ausübt, wobei gilt: K = [ F , L ].
Der Soll-Kraftwinder K ist bevorzugt abhängig von dem ersten Pfad pfadl oder abhängig von dem ersten Pfad pfadl und der Zeit t oder nur abhängig von der Zeit ist: K = K(spfadl) = [ F(spfadl) , L(spfadl) ] oder K = K(spfadl, t) = [ F(spfadl, t) , L(spfadl, t) ] oder K = K(t) =
[F(t) , L(t) ].
Dabei gibt spfadl den ersten Pfad pfadl definierende Positionen (bspw. in allgemeinen SD- Koordinaten x, y, z) des distalen Endes des Robotermanipulators, gegebenenfalls mit zugehörigen Posen des Robotermanipulators (d.h. beispielsweise zugeordnete
Translationen und Rotationen von Gliedern des Robotermanipulators), spfadl vorgegebene Geschwindigkeiten des distalen Endes des Robotermanipulators entlang des ersten Pfades spfadl , spfadl vorgegebene Beschleunigungen des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des ersten Pfades spfadl , F(spfadl) eine vom distalen Ende des Robotermanipulators an der Position spfadl auf die Umgebung ausgeübte Kraft,
F(spfadl ) eine vom distalen Ende des Robotermanipulators an der Position spfadl auf die Umgebung ausgeübte zeitabhängige Kraft, und L(spfadl) ein vom distalen Ende des Robotermanipulators an der Position spfadl auf die Umgebung ausgeübtes Drehmoment und L(spfadl , t) vom distalen Ende des Robotermanipulators an der Position spfadl auf die Umgebung ausgeübtes zeitabhängiges Drehmoment an.
Der erste Pfad pfadl ist vorteilhaft in Gelenkkoordinaten oder in Taskkoordinaten definiert.
Die Parameter der Soll-Bewegung Bson = Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) und des Soll-Kraftwinders K definieren vorteilhaft eine Bewegung des distalen Endes des Robotermanipulators entlang eines ersten Pfads (Raumkurve/T rajektorie), vorteilhaft im dreidimensionalen Raum mit den allgemeinen Raumkoordinaten x,y,z, bei der sich das Ende des
Robotermanipulators entlang des Pfads s fadl mit einer Geschwindigkeit s fadl und einer Beschleunigung spfadl bewegt.
Vorliegend bezeichnet spfadl eine lokale Geschwindigkeit des Endes des
Robotermanipulators an einem jeweiligen Punkt des Pfads spfadl der allgemeinen Raumkoordinaten, die zur Vereinfachung weggelassen sind. Gleichermaßen bezeichnet Spfadi e'ne lokale Beschleunigung des Endes des Robotermanipulators am jeweiligen
Punkt der s spfadl .
Die Parameter der Soll-Bewegung Bson = Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) und des Soll-Kraftwinders K sind vorteilhaft in einem aktuell gültigen Steuerprogramm für den Robotermanipulator hinterlegt oder werden beispielsweise online berechnet.
Das vorgeschlagene Verfahren umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt erfolgt ein Bereitstellen von die Soll-Bewegung Bson und den Soll-Kraftwinder K definierenden Parametern P(BSOII, K ) von einer Speichereinheit. Die Parameter P(Bson, K ) können beispielsweise im Rahmen einer Onlineprogrammierung oder eine offline
Programmierung auf der Speichereinheit gespeichert worden sein.
Die Bewegung Bson des Robotermanipulators wird gestartet, und während der Ausführung der Soll-Bewegung Bson und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders K erfolgt ein Ermitteln eines in den Robotermanipulator eingebrachten externen Kraftwinders Kext
= Γ L - F1 J
ext ' ^ext 11 m
Vorteilhaft gilt dabei: Kext = Kext {spfadl ) = [ Fext {spfadl ) , Lext (spfadl ) ] oder Kext = Kext (spfadl ,t) = [ Fext (spfadl , t) , Lext (spfadl , t) ] oder Kext = Kext (t) = [ Fext (t) , Lext (t) ]
Der Begriff„Ermitteln" umfasst vorliegend beispielsweise das Schätzen oder das Messen von Größen.
Vorteilhaft wird das vorgeschlagene Verfahren in einem Steuermodus einer Steuerung des Robotermanipulators ausgeführt, bei dem extern in den Robotermanipulator eingebrachte Kraftwinder Kext ausschließlich zur Korrektur der Soll-Bewegung Bson und/oder des gewünschten Soll-Kraftwinders K genutzt werden. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Korrigieren der vorgegebenen Soll-Bewegung
BSOII( spfadl , spfadl , spfadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einer korrigierten Soll- Bewegung:
Bsoii* = BSOII*( spfadx * (Kext ) , spfadx (Kext ) , spfadx (Kext ) ) und/oder ein Korrigieren des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder K* = K*(K,Kext) =[F* ,L*]
Vorteilhaft gilt dabei : K * = K * (s adx*, Kext ,K) =[F* (spfadx*) , L * (spfadx*) ] oder K* = K*(spfadx*,Kext,K,t) =
Figure imgf000006_0001
K* = K*(Kext,K,t) = [F*(t),L*(t)].
Vorliegend bezeichnet spfadx *(Kext) Positionen des distalen Endes des
Robotermanipulators auf dem abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierten Pfad spfa gegebenenfalls mit zugehörigen Posen des Robotermanipulators (d.h. beispielsweise zugeordnete Translationen und Rotationen von Gliedern des Robotermanipulators), spfadx*(Kext) eine abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte Geschwindigkeit des distalen Endes des Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx, spfadx * (Kext ) eine abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte Beschleunigung des distalen Endes des Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx, K*(spfadx,Kext) einen abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierten Kraftwinder auf dem Pfad spfadx mit der Kraft F*und dem Drehmoment L* , wobei gilt: s pfadx =spfadl oder s pfad2, mit s pfadl + spfad2 , und wobei spfad2 einen zweiten Pfad pfad2 definierende Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators angibt.
Durch den auf den Roboterarm während der Ausführung der Soll Bewegung
Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder während der Ausführung des Soll-Kraftwinders K wirkenden externen Kraftwinder Kext erfolgt somit eine Korrektur bzw. eine Änderung der
Soll-Bewegung Bson und/oder des dabei auszuübenden Soll-Kraftwinders K . Diese Änderung kann eine Korrektur/Änderung des ersten Pfads spfadl , der Geschwindigkeit
Spfadi und/oder der Beschleunigung spfadl des distalen Endes des Robotermanipulators entlang des ersten Pfads spfadl oder eine Kombination daraus bewirken. Weiterhin kann diese Änderung eine Korrektur der entlang des ersten Pfads spfadl auf eine Umgebung ausgeübten Kraft F(spfadl ) bzw. F(spfadl , t) und/oder eine Änderung des auf eine Umgebung ausgeübten Drehmoments L(spfadl) bzw. L(spfadl , t) bewirken. Nach der Korrektur der Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) zu BsoN* und/oder der
Korrektur des Soll-Kraftwinders K zu K * , erfolgt ein Ausführen der korrigierten Soll- Bewegung Bsoi * und/oder ein Ausüben des korrigierten Soll-Kraftwinders K * .
Vorteilhaft erfolgt die Ausführung der korrigierten Soll-Bewegung Bson* bzw. des korrigierten Kraftwinders K * instantan nach der Korrektur, beginnend von der aktuellen Position des distalen Endes des Robotermanipulator in diesem Zeitpunkt für die von dort aus verbleibende korrigierte Soll-Bewegung Bson*. Alternativ kann die Ausführung der korrigierten Soll-Bewegung BSOII* bzw. des korrigierten Kraftwinders K * von Beginn der Soll-Bewegung Bson* oder von einem beliebigen Punkt auf des ersten Pfads spfadl aus erfolgen, sodass der Robotermanipulator nach dem Erfassen des externen Kraftwinders Kext derart angesteuert wird, dass das distale Ende des Robotermanipulators auf eine
Anfangsposition der korrigierten Soll Bewegung Bson* gesteuert wird.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Speichern von die Soll-Bewegung BSOII* und den Soll- Kraftwinder: K * definierenden Parametern P(BsoM*, K * ) auf der Speichereinheit. Damit wird sichergestellt, dass die Steuerung des Robotermanipulators für weitere
Ausführungen der Bewegung B auf die entsprechend upgedateten Parameter
P(BSOII*, K * ) zugreift und entsprechend künftig die Soll-Bewegung BSOII* und den Soll- Kraftwinder: K * ausführt.
Vorteilhaft werden beim Speichern die Parameter P(Bson, K ) durch die Parameter P(Bsoi *, K * ) auf der Speichereinheit ersetzt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine einfache und intuitive
Anpassung/Korrektur eines Steuerprogramms zur Steuerung eines Robotermanipulators, während der Robotermanipulator eine vorgegebene Soll-Bewegung ausführt bzw. dabei einen Kraftwinder auf eine Roboterumgebung ausübt. Eine erfolgte Anpassung/Korrektur der Steuerprogramms bzw. der die Änderung/Korrektur angegebenen Parameter wird in einer Speichereinheit gespeichert, sodass weitere Ausführungen der Soll-Bewegung/des Soll-Kraftwinders auf Basis der gespeicherten korrigierten Parameter erfolgen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Korrigieren der vorgegebenen Soll-Bewegung Bsoii{ spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder das Korrigieren des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K abhängig von einem aus der folgenden Liste gewählten Änderungsmodus aus der folgenden Liste erfolgt:
- erster Änderungsmodus zur Änderung des Pfads s pfadl '
- zweiter Änderungsmodus zur Änderung der Geschwindigkeit s pfadl '
- dritter Änderungsmodus zur Änderung der Beschleunigung s pfadl '
- vierter Änderungsmodus zur Änderung des Kraftwinders K .
Der Änderungsmodus wird vorteilhaft vor Ausführung des Verfahrens gewählt und definiert, welcher Parameter der vorgegebenen Soll-Bewegung B: bzw. des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K ausschließlich korrigiert werden sollen. Vorteilhaft erfolgt im ersten Anderungsmodus ausschließlich eine Korrektur des gesamten ersten Pfads pfadl mit den Punkten spfadl zu dem zweiten Pfad pfadl mit den
Punkten spfad2 , wobei der zweite Pfad pfadl der Bewegung Bson* und damit die Punkte spfad2 (Kext ) durch eine Translation t des gesamten ersten Pfads pfadl um einen konstanten Translationsvektor t erzeugt wird: spfad2 (Kext ) = spfadl + t . Dabei wird der
Betrag des Translationsvektors \ t \ basierend auf dem Betrag \ Fext (spfadl ) | der Kraft
Fext (spfadl ) bestimmt, wobei die Richtung des Translationsvektors t mit der Richtung der
Kraft Fext (spfadl ) vorteilhaft identisch ist. Die Richtung des Translationsvektors t kann auch diskretisiert bzw. gerastert sein, sodass sich geringfügige Unterschiede zwischen der Richtung der Kraft Fext (spfadl ) und der Richtung des Translationsvektor t ergeben können. So führt vorteilhaft bspw. eine senkrecht auf dem ersten Pfad pfadl stehende Kraft Fext (spfadl ) zu einer Parallelverschiebung des gesamten ersten Pfads pfadl und damit zu einem zweiten Pfad pfadl, wobei die Distanz zwischen dem ersten Pfad pfadl und dem zweiten Pfad pfadl proportional zum Betrag der Kraft Fext (spfadl ) ist. Vorteilhaft wird die extern aufgebrachte Kraft Fext sowie das extern aufgebrachte Drehmoment
Lext diskretisiert bzw. gerastert ermittelt. So können sowohl für den Betrag der Kraft bzw. des Drehmoments, als auch für die Richtung der Kraft bzw. nur vorgegebene diskretisierte Werte ermittelt werden. In einer weiteren vorteilhaften Alternative des ersten Änderungsmodus wird ausschließlich eine Korrektur des gesamten ersten Pfads pfadl mit den Punkten spfadl zu dem zweiten
Pfad pfadl mit den Punkten spfad2 durchgeführt, wobei der zweite Pfad pfadl der
Bewegung Β30ι * und damit die Punkte spfad2 (Kext ) durch eine vorgegebene Rotation R um eine oder mehrere Rotationsachsen und entsprechend vorgegebene Rotationswinkel oder durch eine vorgegebene Rotation und eine vorgegebene Translation um einen konstanten Translationsvektor t des gesamten ersten Pfads pfadl hervorgehen. Dabei wird die
Translation vorteilhaft wie vorstehend erläutert ermittelt: spfad2 (Kext ) = spfadl + t .
Die Rotation R wird vorteilhaft auf Basis des extern aufgebrachten Drehmoments L , ermittelt.
Vorteilhaft erfolgt im zweiten Änderunqsmodus ausschließlich eine Korrektur der Geschwindigkeit spfadl zu einer Geschwindigkeit spfadl * (Kext ) , wobei sich die Geschwindigkeit spfadl * (Kext ) abhängig von dem Kraftwinder Kext und der
Geschwindigkeit spfadl des distalen Endes des Robotermanipulators vor dem Einwirken des externen Kraftwinders Kext bestimmt: spfadl * (Kext ) = spfadl * (Kext , spfadl ) .
Vorteilhaft ergibt sich eine Änderung der Geschwindigkeit spfadl des distalen Endes des Robotermanipulators entlang des ersten Pfads pfadl abhängig von der extern in
Pfadrichtung pfadl einwirkenden Kraft Fext . Wirkt eine Kraftkomponente der einwirkenden
Kraft Fext in Pfadrichtung entgegengesetzt zur aktuellen Geschwindigkeit spfadl , so wird die Geschwindigkeit spfadl entsprechend einer vorgegebenen Beziehung verringert:
S pfadl * (Kgxt ) < Spfadl .
Wirkt eine Kraftkomponente der einwirkenden Kraft Fext in Richtung der aktuellen Geschwindigkeit spfadl , so wird die Geschwindigkeit spfadl entsprechend einer vorgegebenen Beziehung erhöht: fpfadl * (Kext ) > pfadl . Vorteilhaft gibt die korrigierte Geschwindigkeit spfadl * (Kext ) eine lokale Geschwindigkeit vor, wobei nach einer vorgegebenen Bewegungsstrecke des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des Pfads Pfadl oder einem vorgegebenen Zeitintervall wieder die ursprünglichen unkorrigierten lokalen Geschwindigkeiten spfadl angenommen werden. In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung gibt die korrigierte Geschwindigkeit spfadl * (Kext (spfadl )) eine Differenzgeschwindigkeit mit Δν vor, die alle lokalen
Geschwindigkeiten entlang des ersten Pfads Pfadl um die Differenzgeschwindigkeit Δν ändert. In einer weiteren Variante wird ein Schwellwert für den Betrag der extern einwirkenden Kraft Fext vorgegeben. Immer wenn der Betrag \ Fext \ der Kraft Fext den Schwellwert übersteigt, wird die Geschwindigkeit spfadl inkrementell verändert. Vorteilhaft wird die
Geschwindigkeit dabei inkrementell erhöht, wenn eine Komponente der Kraft Fext in Pfadrichtung liegt. Vorteilhaft wird die Geschwindigkeit dabei inkrementell verringert, wenn eine Komponente der Kraft Fext entgegen der Fahrtrichtung liegt.
Wird der Schwellwert beispielsweise dreimal hintereinander überschritten, wobei eine Komponente der Kraft Fext in Pfadrichtung zeigt, so wird die Geschwindigkeit spfadl drei mal um das jeweilige Inkrement erhöht.
Vorteilhaft erfolgt im dritten Änderunqsmodus ausschließlich eine Korrektur der Beschleunigung spfadl zu der Beschleunigung spfadl * (Kext) , wobei sich die
Beschleunigung spfadl * (Kext) abhängig von dem Kraftwinder Kext und/oder der
Geschwindigkeit spfadl und/oder der Beschleunigung spfadl des distalen Endes des Robotermanipulators im Zeitpunkt vor Einwirken des externen Kraftwinders Kext bestimmt: \ J J 1 )> S Vorteilhaft ergibt sich eine Änderung der Beschleunigung spfadl des distalen Endes des Robotermanipulators entlang des ersten Pfads pfadl abhängig von der extern in
Pfadrichtung pfadl einwirkenden Kraft Fext . Wirkt die Kraftkomponente der einwirkenden
Kraft Fext in Pfadrichtung entgegengesetzt zur aktuellen Beschleunigung, so wird die
Beschleunigung ?^! entsprechend einer vorgegebenen Beziehung verringert: * (Kext) < spfadl . Wirkt die Kraftkomponente der einwirkenden Kraft Fext in Richtung der aktuellen Beschleunigung ?^^ , so wird die Beschleunigung spfadl entsprechend einer vorgegebenen Beziehung erhöht: ? * (Kext(spfadl)) > tpfadl . Vorteilhaft gibt die korrigierte Beschleunigung spfadl * (Kext) eine lokale Beschleunigung vor, wobei nach einer vorgegebenen Bewegungsstrecke des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des Pfads pfadl oder einem vorgegebenen Zeitintervall wieder die ursprünglichen unkorrigierten lokalen Beschleunigungen s fadl angenommen werden. In einer anderen vorteilhaften Version gibt die korrigierte Beschleunigung spfadi * (Kext) eine Differenzbeschleunigung mit Aa = spfadl * (Kext ) - i' pfadl vor, die alle lokalen Beschleunigungen entlang des ersten Pfads pfadl um die
Differenzbeschleunigung Aa ändert. In einer weiteren Variante wird ein Schwellwert für den Betrag der extern einwirkenden Kraft Fext vorgegeben. Immer wenn der Betrag \ Fext \ der Kraft Fext den Schwellwert übersteigt, wird die Beschleunigung spfadl inkrementell verändert. Vorteilhaft wird die
Beschleunigung ?^! dabei inkrementell erhöht, wenn eine Komponente der Kraft Fext in
Pfadrichtung liegt. Vorteilhaft wird die Beschleunigung ?^! dabei inkrementell verringert, wenn eine Komponente der Kraft Fext entgegen der Pfadrichtung liegt.
Vorteilhaft wird im zweiten und im dritten Modus die Methode der Zeitskalierung angewandt. In beiden Moden bleibt der ursprüngliche Bewegungspfad erhalten. Es ändern sich im zweiten Modus das Profil der Geschwindigkeit entlang des
Bewegungspfades und im dritten Modus das Profil der Beschleunigung entlang des
Bewegungspfades. Es ist somit erforderlich, in beiden Moden sicherzustellen, dass trotz der Änderung der Profile der ursprüngliche Bewegungspfad (also die entsprechenden Positionen) erhalten bleibt. Die Zeitskalierung, also das Skalieren einer Zeitbasis basierend auf der Kraft Fext /Moment Lext . Damit sind keine geometrischen Berechnungen erforderlich, es muss lediglich sichergestellt werden, dass die Zeitbasis kontinuierlich bleibt.
Vorteilhaft erfolgt im vierten Änderunqsmodus ausschließlich eine Korrektur des Kraftwinders K zu dem Kraftwinder ϊ£ * , wobei sich der Kraftwinder K * abhängig von dem Soll-Kraftwinder K des Robotermanipulators im Zeitpunkt vor Einwirken des externen Kraftwinders K„, und dem externen Kraftwinder K„, bestimmt. Vorteilhaft wird die korrigierte Soll-Bewegung BS0| * und/oder das Ausüben des korrigierten
Soll-Kraftwinders K * von Beginn der Soll-Bewegung BSOII* an für die dann noch verbleibende Soll-Bewegung BSOII* fortgesetzt. Die Aufgabe der Erfindung ist weiterhin gelöst durch ein Computersystem, mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren, wie vorstehend angegeben, auf der
Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird. Zudem wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein digitales Speichermedium mit elektronisch aus lesbaren Steuersignalen, wobei die Steuersignale so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren, wie vorstehend angegeben, ausgeführt wird. Ferner wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend angegeben, wenn der Programmcode auf einer
Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computer-Programm mit Programmcodes zur
Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend angegeben, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft. Dazu kann die Datenverarbeitungsvorrichtung als ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Computersystem ausgestaltet sein. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, und zur Ausführung des vorstehend erläuterten Verfahrens , bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll- Bewegung BSOH =
Figure imgf000013_0001
spfadl , spfadl , spfadl ) entlang eines vorgegebenen ersten Pfads pfadl ausführt und entlang des ersten Pfads pfadl einen Soll-Kraftwinder K = [ F , L ] auf eine Umgebung ausübt, mit
Spfadi '■ den ersten Pfad pfadl definierende Positionen des distalen Endes des
Robotermanipulators,
Spfadl '■ vorgegebene Geschwindigkeiten des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des ersten Pfades, vorgegebene Beschleunigungen des distalen Endes des Robotermanipulators entlang des ersten Pfades,
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle zum Bereitstellen von die Soll- Bewegung BSOii und den Soll-Kraftwinder K definierenden Parametern P(Bson, K ) von einer Speichereinheit, eine Ermittlungseinheit, mit der während der Ausführung der
Bewegung Bson und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders K ein in den Robotermanipulator eingebrachter externer Kraftwinders Kext = [ Fext ,
Lext ]ermittelt/geschätzt wird, eine Korrektureinheit zum Korrigieren der vorgegebenen Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einer korrigierten Soll-Bewegung: Bso,i* = BsoN*( spfadx * (Kext ) , spfadx (Kext ) , spfadx (Kext ) ) und/oder zum Korrigieren des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder: K * = K * (K, Kext ) = [ F * , L * ], mit
spfadx * (Kext ) : Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators auf dem abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierten Pfad spfadl , spfadx * (Kext ) : abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte Geschwindigkeit des distalen Endes des Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx , spfadx * (Kext ) : abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte Beschleunigung des distalen Endes des Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx ,
K * (K, Kext) : abhängig von den Kraftwindern ^ und Kext korrigierter Kraftwinder, spfadx - spfadl oder spfad2 , mit spfadl + spfad2 , wobei spfad2 einen zweiten Pfad pfad2 definierende Positionen des distalen Endes des
Robotermanipulators angibt.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass nach der Korrektur der Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder der Korrektur des Kraftwinders K die korrigierte Soll-Bewegung Bson* ausgeführt wird und/oder der korrigierte Soll-Kraftwinders K * auf die Umgebung ausgeübt wird, und die die Soll-Bewegung Bson* und den Soll-Kraftwinder: K * definierenden Parametern P(BSOII*, K * ) über die Schnittstelle auf der Speichereinheit gespeichert werden.
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der vorgeschlagenen Vorrichtung ergeben sich durch analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem
vorgeschlagenen Verfahren gemachten Ausführungen. Schließlich betrifft die Erfindung einen Roboter mit einer Vorrichtung, wie vorstehend beschrieben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder
funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen: Fig. 1 einen schematisierten dargestellten Ablauf eines vorgeschlagenen
Verfahrens, sowie
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung des Aufbaus einer vorgeschlagenen
Vorrichtung. Fig. 1 zeigt einen schematisierten dargestellten Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung Bson =
so\\{ spfadl , spfadl , spfadl ) entlang eines vorgegebenen ersten Pfads pfadl ausführt und entlang des ersten Pfads pfadl einen Soll-Kraftwinder K(spfadl) = [ F(spfadl) , L(spfadl ) ] auf eine Umgebung ausübt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt 101 erfolgt ein Bereitstellen von die Soll-Bewegung Bson und den Soll-Kraftwinder
K(spfadl ) definierenden Parametern P(Bson, K(spfadl ) ) von einer Speichereinheit. In einem zweiten Schritt 102 erfolgt während der Ausführung der Bewegung Bson und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders K(spfadl ) ein Erfassen eines in den Robotermanipulator eingebrachten externen Kraftwinders Kext (spfadl ) =
[ Fext (s pfadi > Lext (spfadl ) ]. in einem dritten Schritt 103 erfolgt ein Korrigieren der vorgegebenen Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext (spfadl ) zu einer korrigierten Soll-Bewegung:
Bsoii - Bsoii { spfadx * (Kext (spfadl)) , spfadx (Kext (spfadl)) , spfadx (Kext (spfadl)) ) und/oder Korrigieren des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K(s fadl ) abhängig von dem
Kraftwinder Kext (spfadl ) zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder:
K * (spfadx, Kext(spfadl )) = [ F * (spfadx) , L * (spfadx) ], wobei spfad2 einen zweiten Pfad Pfad2 definierende Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators angibt.
In einem vierten Schritt 104 erfolgt nach der Korrektur der Soll-Bewegung
BsoM( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder des Kraftwinders K(spfadl ) ein Ausführen der korrigierten
Soll-Bewegung Bson* und/oder Ausüben des korrigierten Soll-Kraftwinders K * (spfadx) . In einem fünften Schritt 105 erfolgt ein Speichern von die Soll-Bewegung BSOII* und den Soll- Kraftwinder: K * (spfadx) definierenden Parametern P(Bson*, K * (spfadx) ) auf der
Speichereinheit. Die Definitionen der einzelnen verwendeten Ausdrücke Ausdrücke ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung.
Fig. 2 zeigt eine schematisierte Darstellung des Aufbaus einer vorgeschlagenen
Vorrichtung zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung Bson =
Bsoii( spfadl , spfadl , spfadl ) entlang eines vorgegebenen ersten Pfads pfadl ausführt und entlang des ersten Pfads pfadl einen Soll-Kraftwinder K(spfadl) = [ F(spfadl) , L(spfadl ) ] auf eine Umgebung ausübt. Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle 201 zum Bereitstellen von die Soll-Bewegung Bson und den Soll-Kraftwinder K(spfadl ) definierenden Parametern P(Bson, K(spfadl ) ) von einer Speichereinheit 202,
eine Erfassungseinheit 203, mit der während der Ausführung der Bewegung Bson und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders K(spfadl ) ein in den Robotermanipulator eingebrachter externer Kraftwinders Kext (spfadl ) = [ Fext (spfadl ) , Lext (spfadl ) ] erfassbar ist, eine Korrektureinheit 204 zum Korrigieren der vorgegebenen Soll-Bewegung
BSOM( pfadl , spfadl , spfadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext (spfadl ) zu einer korrigierten Soll-Bewegung: Bson* = BsoN*( spfadx * (Kext (spfadl)) , spfadx (Kext (spfadl)) , spfadx (Kext (spfadl)) ) und/oder zum Korrigieren des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K(s fadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext(spfadl) zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder:
K * (spfadx, Kext(spfadl )) = [ F * (spfadx) , L * (spfadx) ], und eine Steuereinheit 205, die derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass nach der Korrektur der Soll-Bewegung
BSOII( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder der Korrektur des Kraftwinders K(spfadl ) die korrigierte
Soll-Bewegung BS0| * ausgeführt wird und/oder der korrigierte Soll-Kraftwinders K * (spfadx) auf die Umgebung ausgeübt wird , und die die Soll-Bewegung BsoN* und den Soll- Kraftwinder: K * (spfadx) definierenden Parametern P(Bson*, K * (spfadx) ) über die
Schnittstelle auf der Speichereinheit gespeichert werden. Die Definitionen der einzelnen verwendeten Ausdrücke Ausdrücke ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der
Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
101 - 105 Verfahrensschritte
201 Schnittstelle
202 Speichereinheit
203 Ermittlungseinheit
204 Korrektureinheit
205 Steuereinheit

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung
Bsoii = Bso\\{ spfadl , spfadl , spfadl ) entlang eines vorgegebenen ersten Pfads pfadl ausführt und entlang des ersten Pfads pfadl einen Soll-Kraftwinder K = [ F , L ] auf eine Umgebung ausübt, mit
Spfadi '■ den ersten Pfad pfadl definierende Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators,
Spfadl '■ vorgegebene Geschwindigkeiten des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des ersten Pfades,
Spfadl '■ vorgegebene Beschleunigungen des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des ersten Pfades,
F : vom distalen Ende des Robotermanipulators auf die Umgebung ausgeübte Kraft,
L : vom distalen Ende des Robotermanipulators auf die Umgebung ausgeübtes Drehmoment,
mit folgenden Schritten:
Bereitstellen (101 ) von die Soll-Bewegung Bson und den Soll-Kraftwinder K definierenden Parametern P(Bson, K ) von einer Speichereinheit, während der Ausführung der Bewegung BsoN und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders K Ermittelnd 02) eines in den Robotermanipulator eingebrachten externen Kraftwinders Kext = [ Fext , Lext ],
Korrigieren (103) der vorgegebenen Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einer korrigierten Soll-Bewegung:
Bsoii = BS0|| ( spfadx * (Kext ) , spfadx (Kext ) , spfadx (Kext ) ) und/oder Korrigieren (103) des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder K * =
K * (K,Kext) = [F * , L* ],
mit
spfadx * (Kext ) Positionen des distalen Endes des
Robotermanipulators auf dem abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierten Pfad spfadl ,
spfadx * {Kext ) : abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte
Geschwindigkeit des distalen Endes des
Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx , spfadx * {Kext ) : abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte
Beschleunigung des distalen Endes des
Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx ,
K * {K, Kext) : abhängig von den Kraftwindern ^ und Kext
korrigierter Kraftwinder,
: Spfadl 0dei" Spjud2 > MIT Spfadl * Spfadl - WOBE' ^2 einen zweiten Pfad pfad2 definierende Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators angibt, nach der Korrektur der Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder des
Soll-Kraftwinders K Ausführen (104) der korrigierten Soll-Bewegung BSOII* und/oder Ausüben des korrigierten Soll-Kraftwinders ϊ£ * , und
Speichern (105) von die Soll-Bewegung Bson* und den korrigierten Soll- Kraftwinder K * definierenden Parametern P(BsoN *, K * ) auf der
Speichereinheit.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
bei dem das Korrigieren (103) der vorgegebenen Soll-Bewegung
BSOii( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder das Korrigieren (103) des vorgegebenen Soll- Kraftwinders K abhängig von einem aus der folgenden Liste gewählten
Änderungsmodus aus der folgenden Liste erfolgt: erster Änderungsmodus zur Änderung des Pfads s fadl , zweiter Änderungsmodus zur Änderung der Geschwindigkeit spfadl , dritter Änderungsmodus zur Änderung der Beschleunigung spfadl , vierter Änderungsmodus zur Änderung des Kraftwinders K .
Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem im ersten Änderungsmodus ausschließlich eine Korrektur des gesamten ersten Pfads pfadl mit den Punkten spfadl zu dem zweiten Pfad pfadl mit den
Punkten spfad2 erfolgt, wobei der zweite Pfad pfadl der Bewegung BSOII* und damit die Punkte spfad2 (Kext ) durch eine Translation t des gesamten ersten Pfads pfadl um einen konstanten Translationsvektor t erzeugt wird: spfad2 (Kext ) = spfadl + t , wobei der Betrag des Translationsvektors 11 | basierend auf dem Betrag der Kraft \ Fext \ bestimmt wird, und wobei die Richtung des Translationsvektors t mit der
Richtung der Kraft Fext identisch ist. Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem im zweiten Änderungsmodus ausschließlich eine Korrektur der
Geschwindigkeit spfadl zu einer Geschwindigkeit spfadl * (Kext ) erfolgt, wobei sich die Geschwindigkeit spfadl * (Kext ) abhängig von dem Kraftwinder Kext und der
Geschwindigkeit spfadl des distalen Endes des Robotermanipulators vor dem
Einwirken des externen Kraftwinders Kext bestimmt: spfadl * (Kext ) =
S pfadl * (Kgxt , Spfalii )■
Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem im dritten Änderungsmodus ausschließlich eine Korrektur der
Beschleunigung spfadl zu der Beschleunigung spfadl * (Kext ) erfolgt, wobei sich die
Beschleunigung spfadl * (Kext ) abhängig von dem Kraftwinder Kext , und der
Geschwindigkeit s fadl sowie der Beschleunigung s fadl des distalen Endes des Robotermanipulators im Zeitpunkt vor Einwirkens des externen Kraftwinders Kt ext bestimmt: spfadl * (Kext ) = s pfadl
Figure imgf000023_0001
Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem im vierten Änderungsmodus ausschließlich eine Korrektur des
Kraftwinders K zu dem Kraftwinder K * erfolgt, wobei sich der Kraftwinder K * abhängig von dem Soll-Kraftwinder K des Robotermanipulators im Zeitpunkt vor Einwirken des externen Kraftwinders Kext und dem externen Kraftwinder Kext bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem das Ausführen der korrigierten Soll-Bewegung Bson* und/oder das
Ausüben des korrigierten Soll-Kraftwinders K * von der aktuellen Position des distalen Endes des Robotermanipulators an fortgesetzt wird.
Vorrichtung zur Steuerung eines aktorisch angetriebenen Robotermanipulators, und zur Ausführung eines Verfahrens gemäß den vorstehenden Ansprüchen, bei dem ein distales Ende des Robotermanipulators eine vorgegebene Soll-Bewegung
Bsoii =
Figure imgf000023_0002
spfadl , spfadl , spfadl ) entlang eines vorgegebenen ersten Pfads pfadl ausführt und entlang des ersten Pfads pfadl einen Soll-Kraftwinder K = [ F , L ] auf eine Umgebung ausübt,
mit
s M : den ersten Pfad pfadl definierende Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators,
S pfadl ■ vorgegebene Geschwindigkeiten des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des ersten Pfades,
S pfadl ■ vorgegebene Beschleunigungen des distalen Endes des
Robotermanipulators entlang des ersten Pfades,
F : vom distalen Ende des Robotermanipulators auf die Umgebung ausgeübte Kraft,
L : vom distalen Ende des Robotermanipulators auf die Umgebung eine Schnittstelle (201 ) zum Bereitstellen von die Soll-Bewegung Bson und den
Soll-Kraftwinder K definierenden Parametern P(Bson, K ) von einer
Speichereinheit (202),
eine Ermittlungseinheit (203), mit der während der Ausführung der Bewegung Bson und/oder während der Ausübung des Soll-Kraftwinders K ein in den Robotermanipulator eingebrachter externer Kraftwinders Kext = [ Fext , Lext ] ermittelbar ist,
eine Korrektureinheit (204) zum Korrigieren der vorgegebenen Soll-Bewegung
Bsoii( spfadl , jpfadl , i ' pfadl ) abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einer korrigierten Soll-Bewegung:
Bsoii* = BSOII*( spfadx * (Kext ) , spfadx (Kext ) , spfadx (Kext ) ) und/oder zum Korrigieren des vorgegebenen Soll-Kraftwinders K abhängig von dem Kraftwinder Kext zu einem korrigierten Soll-Kraftwinder K * =
K * (K,Kext) = [F * , L* ],
mit
s pfadx * (K ext ) : Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators auf dem abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierten Pfad
S pfadl '
spfadx * (Kext ) abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte
Geschwindigkeit des distalen Endes des
Robotermanipulators auf dem Pfad s fadx , spfadx * (Kext ) abhängig von dem Kraftwinder Kext korrigierte
Beschleunigung des distalen Endes des
Robotermanipulators auf dem Pfad spfadx ,
K * (K, Kext) abhängig von den Kraftwindern ^ und Kext korrigierter
Kraftwinder,
: ipfadl oder spfad2 , mit spfadl + spfad2 , wobei spfad2 einen zweiten Pfad pfad2 definierende Positionen des distalen Endes des Robotermanipulators angibt,
einer Steuereinheit (205) , die derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass nach der Korrektur der Soll-Bewegung Bson( spfadl , spfadl , spfadl ) und/oder der
Korrektur des Kraftwinders K die korrigierte Soll-Bewegung BSOII* ausgeführt wird und/oder der korrigierte Soll-Kraftwinders K * auf die Umgebung ausgeübt wird, und die die Soll-Bewegung BsoN * und den Soll-Kraftwinder: K * definierenden Parametern P(Bson*, K * ) über die Schnittstelle (201 ) auf der Speichereinheit (202) gespeichert werden.
9. Roboter mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8.
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