WO2017186636A1 - Verfahren zur steuerung eines robotermanipulators zum eindrehen einer schraube - Google Patents

Verfahren zur steuerung eines robotermanipulators zum eindrehen einer schraube Download PDF

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WO2017186636A1
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a
  • the invention further relates to a robot with such a device, a computer system, a digital one
  • Storage medium a computer program product, as well as a computer program.
  • the object of the invention is, at least already, a method for controlling a mobile robot manipulator for screwing one into a thread
  • a first aspect of the invention relates to a method for controlling a movable actuator-driven robot manipulator for screwing in a screw, which is at least already inserted into a thread.
  • the robot manipulator advantageously has 4 to 7 degrees of freedom. It is advantageously assumed that the thread itself is spatially fixed, for example, as part of a larger spatially fixed object (eg. An engine block).
  • the screw is advantageously partially screwed into the thread, for example. One or more revolutions, so that the screw engages in the thread already.
  • the screw has a screw head with a
  • Robot manipulator has at its distal end a tool which is designed for engagement in the tool-receiving interface. Furthermore, the tool has a central tool axis about which the tool is rotatable on the robot manipulator.
  • the proposed method comprises the following steps.
  • a position of the tool receiving interface in the thread at least inserted screw specified.
  • the tool is positioned over the tool receiving interface and aligned
  • Tool holder interface until a connection between tool and
  • connection is advantageously such that it converges in the subsequent screwing of the screw (in the fourth step) in a positive connection or a positive connection at the end of the third
  • the screw is screwed in with a first direction of rotation of the tool until a predetermined limit value G1 of a torque / force acting on the tool is reached or exceeded.
  • the screwing in of the screw takes place such that the tool is rotated in the first direction of rotation and along the central screw axis in the direction of the thread.
  • the tool is reversed counter to the first direction of rotation by a predetermined angle in the range of [0.01 ° to 10 °]. This is advantageously done
  • the tool is removed from the tool receiving interface along the tool central axis.
  • the removal of the tool is advantageously carried out under force-controlled and / or impedance-controlled closed tilting movements of the central tool axis.
  • Tool central axis in the third and / or sixth step additionally superimposed lateral, also closed translational movements of the central tool axis executed. Further advantageously, the closed tilting movements in the third and / or sixth step take place in a tilting plane. Further advantageous, the
  • the proposed method allows in particular by the closed tilting movements or the closed superimposed lateral Translational movements of the central tool axis high reliability when screwing a screw into a thread. Furthermore, the proposed method allows the use of standard screwdrivers instead of expensive industrial screwdrivers.
  • a development of the proposed method is characterized in that in the case that a positive connection in the third or fourth step under predetermined conditions is not achieved, the second and the third step with automatically adjusted parameters for positioning the tool and / or alignment of the Tool central axis are executed again. Alternatively, the robot manipulator can be moved in this case in a predefined pose.
  • the basis of the adjusted parameters for positioning the tool and / or for aligning the tool center axis is advantageously a modified specification of the position of the tool receiving interface.
  • a pre-control force for the screwing-in motion is predefined during the turning in the fourth step, or a force / torque control in the helical central axis is used in order to maintain a predetermined setpoint force / torque or nominal force / torque profile ,
  • the tool central axis advantageously has a maximum lateral spacing in the range of [0.05 mm, 5 mm] from the central axis of the screw.
  • the maximum possible lateral distance is of course dependent on the dimensioning of the screw or the dimension of the tool receiving interface of the screw and is selected accordingly.
  • An advantageous development of the proposed method is characterized in that in the case that no positive connection between the tool and Tool receiving interface is reached, the tool along the
  • Tool center axis is moved away from the tool receiving interface a predetermined distance, the tool is rotated about the tool center axis a predetermined angle and the fourth step is performed again.
  • the tool receiving interface corresponds to one of the following
  • the invention further relates to a computer system with a
  • Data processing device wherein the data processing device is configured such that a method as described above, on the
  • the invention further relates to a digital storage medium with electronically readable control signals, wherein the control signals so with a programmable
  • the invention further relates to a computer program product with one on one machine-readable carrier stored program code to carry out the
  • Data processing device may be configured as any known from the prior art computer system.
  • Robotemanipulators for screwing one into a thread at least already
  • the screw being a screw head with a
  • Tool receiving interface the robot manipulator having at its distal end a tool adapted to engage in the tool receiving interface, the screw has a screw central axis, and the tool has a tool central axis about which the tool is rotatable on the robot manipulator, wherein a position of the tool receiving interface of in the thread at least inserted screw is known, wherein the device is designed and arranged such that the following steps are carried out:
  • Another aspect of the invention relates to a robot having a robot manipulator with a device as described above.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the sequence of a proposed
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the sequence of a proposed
  • Robot manipulator has at its distal end a tool that is designed to engage in the tool-receiving interface, the screw a
  • the method comprises the following steps.
  • a position of the tool receiving interface of the thread at least inserted in the thread is predetermined
  • a screw In a second step 102, the tool is positioned above the tool receiving interface and the tool central axis is aligned with a maximum deviation of 8 ° concentrically with the central bolt axis.
  • a third step 103 under force-controlled and / or impedance-controlled closed tilting movements of the tool center axis, the tool is moved along the tool center axis into the tool receiving interface until there is a positive connection between tool and tool receiving interface.
  • the screw In one
  • the screw is screwed in with a first direction of rotation of the tool until a predetermined limit value G1 of a torque / force acting on the tool is reached or exceeded.
  • a fifth step after the limit value G1 has been reached or exceeded, the tool is reversed counter to the first direction of rotation by a predetermined angle in the range of [0.01 ° to 10 °].
  • a sixth step 106 takes place under force-controlled and / or impedance-controlled closed tilting movements of
  • Tool central axis a removal of the tool from the
  • Tool receiving interface along the tool center axis.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines beweglichen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits eingesteckten Schraube, wobei die Schraube einen Schraubenkopf mit einer Werkzeugaufnahmeschnittstelle aufweist, der Robotermanipulator an seinem distalen Ende ein Werkzeug aufweist, das zum Eingriff in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle ausgeführt ist, die Schraube eine Schraubenzentralachse aufweist und das Werkzeug eine Werkzeugzentralachse aufweist, um die das Werkzeug am Robotermanipulator drehbar ist. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst folgende Schritte: Vorgeben (101) einer Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der in das Gewinde zumindest eingesteckten Schraube, Positionieren (102) des Werkzeugs über der Werkzeugaufnahmeschnittstelle und Ausrichten der Werkzeugzentralachse mit einer maximalen Abweichung von 8° konzentrisch zur Schraubenzentralachse, unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse, Bewegen (103) des Werkzeugs entlang der Werkzeugzentralachse in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle, bis eine Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle vorliegt, Eindrehen (104) der Schraube mit einer ersten Drehrichtung des Werkzeugs, bis ein vorgegebener Grenzwert G1 eines/einer am Werkzeug wirkenden Drehmoments/Kraft erreicht oder überschritten wird, nachdem der Grenzwert G1 erreicht oder überschritten wurde, Rückdrehen (105) des Werkzeugs entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel im Bereich von [0.01° bis 10°], und Entfernen (106) des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahmeschnittstelle entlang der Werkzeugzentralachse.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Robotermanipulators zum Eindrehen einer Schraube
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines
beweglichen aktorisch angetriebenen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits eingesteckten Schraube. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Roboter mit einer ebensolchen Vorrichtung, ein Computersystem, ein digitales
Speichermedium, ein Computer-Programm-Produkt, sowie ein Computerprogramm.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines beweglichen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits
eingesteckten Schraube anzugeben. 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 eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in der Figur 1 dargestellt ist.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines beweglichen aktorisch angetriebenen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits eingesteckten Schraube. Der Robotermanipulator weist vorteilhaft 4 - 7 Freiheitsgrade auf. Dabei wird vorteilhaft davon ausgegangen, dass das Gewinde selbst räumlich fixiert ist, bspw. als Teil eines größeren räumlich fixierten Gegenstands (bspw. eines Motorblocks). Die Schraube ist vorteilhaft teilweise in das Gewinde eingedreht, bspw. eine oder mehrere Umdrehungen, so dass die Schraube in das Gewinde bereits eingreift. Die Schraube weist einen Schraubenkopf mit einer
Werkzeugaufnahmeschnittstelle sowie eine Schraubenzentralachse auf. Der
Robotermanipulator weist an seinem distalen Ende ein Werkzeug auf, das zum Eingriff in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle ausgeführt ist. Weiterhin weist das Werkzeug eine Werkzeugzentralachse auf, um die das Werkzeug am Robotermanipulator drehbar ist.
Das vorgeschlagene Verfahren umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt wird eine Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der in das Gewinde zumindest eingesteckten Schraube vorgegeben. In einem zweiten Schritt erfolgen ein Positionieren des Werkzeugs über der Werkzeugaufnahmeschnittstelle und ein Ausrichten der
Werkzeugzentralachse mit einer maximalen Abweichung von 8° konzentrisch zur
Schraubenzentralachse. In einem dritten Schritt erfolgt unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse ein Bewegen des Werkzeugs entlang der Werkzeugzentralachse in die
Werkzeugaufnahmeschnittstelle, bis eine Verbindung zwischen Werkzeug und
Werkzeugaufnahmeschnittstelle vorliegt. Die Verbindung ist vorteilhaft derart, dass sie bei dem nachfolgenden Eindrehen der Schraube (im vierten Schritt) in eine formschlüssige Verbindung konvergiert oder eine formschlüssige Verbindung am Ende des dritten
Schritts bereits vorliegt. In einem vierten Schritt erfolgt ein Eindrehen der Schraube mit einer ersten Drehrichtung des Werkzeugs, bis ein vorgegebener Grenzwert G1 eines/einer am Werkzeug wirkenden Drehmoments/Kraft erreicht oder überschritten wird. Das Eindrehen der Schraube erfolgt derart, dass das Werkzeug in erster Drehrichtung rotierend und entlang der Schraubenzentralachse in Richtung des Gewindes bewegt wird. In einem fünften Schritt erfolgt, nachdem der Grenzwert G1 erreicht oder überschritten wurde, ein Rückdrehen des Werkzeugs entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel im Bereich von [0.01 ° bis 10°]. Vorteilhaft erfolgt das
Rückdrehen des Werkzeugs nachgiebig und/oder kraftgeregelt. In einem sechsten Schritt erfolgt ein Entfernen des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahmeschnittstelle entlang der Werkzeugzentralachse.
Das Entfernen des Werkzeugs erfolgt vorteilhaft unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse.
Vorteilhaft werden zusätzlich zu den geschlossen Kippbewegungen der
Werkzeugzentralachse im dritten und/oder sechsten Schritt zusätzlich überlagerte laterale, ebenfalls geschlossene Translationsbewegungen der Werkzeugzentralachse ausgeführt. Weiterhin vorteilhaft erfolgen die geschlossenen Kippbewegungen im dritten und/oder sechsten Schritt in einer Kippebene. Weiterhin vorteilhaft weisen die
Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse im dritten und/oder sechsten Schritt eine Kippkomponente in einer Kippebene und eine Kippkomponente senkrecht dazu auf.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht insbesondere durch die geschlossenen Kippbewegungen bzw. die geschlossenen überlagerten lateralen Translationsbewegungen der Werkzeugzentralachse eine hohe Zuverlässigkeit beim Eindrehen einer Schraube in ein Gewinde. Weiterhin ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren den Einsatz von Standardschraubern anstelle von teuren Industrieschraubern. Eine Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall, dass eine formschlüssige Verbindung im dritten oder vierten Schritt unter vorgegebenen Bedingungen nicht erreicht wird, der zweite und der dritte Schritt mit automatisiert angepassten Parametern zur Positionierung des Werkzeugs und/oder zur Ausrichtung der Werkzeugzentralachse erneut ausgeführt werden. Alternativ kann der Robotermanipulator in diesem Fall in eine vordefinierte Pose gefahren werden.
Grundlage der angepassten Parameter zur Positionierung des Werkzeugs und/oder zur Ausrichtung der Werkzeugzentralachse ist vorteilhaft eine veränderte Vorgabe der Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle. Die veränderte Position der
Werkzeugaufnahmeschnittstelle erfolgt vorteilhaft auf Basis eines vorgegebenen
Suchmusters.
Vorteilhaft ist während des Eindrehens im vierten Schritt entweder eine Vorsteuerkraft für die Eindrehbewegung vorgegeben oder es wird eine Kraft-/Momentenregelung in der Schraubenzentralachse genutzt, um eine vorgegebene Soll-Kraft / ein Soll-Moment oder ein Soll-Profil einer Kraft/eines Moments einzuhalten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die kraft- und/oder impedanzgeregelten lateralen translatorischen Bewegungen der Werkzeugzentralachse geschlossenen oder nicht geschlossenen Lissajous-Figuren in zwei bis sechs Dimensionen entsprechen.
Vorteilhaft weist die Werkzeugzentralachse während der lateralen translatorischen Bewegungen des Werkzeugs einen maximalen lateralen Abstand im Bereich von [0.05 mm, 5 mm] von der Schraubenzentralachse auf. Der jeweils mögliche maximale laterale Abstand ist natürlich von der Dimensionierung der Schraube bzw. der Dimension der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der Schraube abhängig und wird entsprechend gewählt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall, dass keine formschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle erreicht wird, das Werkzeug entlang der
Werkzeugzentralachse von der Werkzeugaufnahmeschnittstelle eine vorgegebene Strecke weg bewegt wird, das Werkzeug um die Werkzeugzentralachse einen vorgegebenen Winkel verdreht wird und der vierte Schritt erneut ausgeführt wird.
Vorteilhaft entspricht die Werkzeugaufnahmeschnittstelle einem der folgenden
Schraubenkopfantriebe:
Schlitz,
- Außen-Vierkant,
Innen-Vierkant oder Robertson,
Innen-Sechskant oder Inbus,
Innen-Sechskant mit Stift,
- Phillips,
- Pozidriv,
Innen-Sechsrund oder Torx,
Innen-Sechsrund mit Stift,
Innen-Vielzahn oder XZN,
Einweg-Schlitz,
- Tri-Wing,
- Torq-Set,
Pentalob oder
- Bristol. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computersystem mit einer
Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, auf der
Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, wobei die Steuersignale so mit einem programmierbaren
Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des
Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, wenn der Programmcode auf einer
Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computer-Programm mit Programmcodes zur
Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft. Dazu kann die
Datenverarbeitungsvorrichtung als ein beliebiges, aus dem Stand der Technik bekanntes, Computersystem ausgestaltet sein.
Vorrichtung zur Steuerung eines beweglichen aktorisch angetriebenen
Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits
eingesteckten Schraube, wobei die Schraube einen Schraubenkopf mit einer
Werkzeugaufnahmeschnittstelle aufweist, der Robotermanipulator an seinem distalen Ende ein Werkzeug aufweist, das zum Eingriff in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle ausgeführt ist, die Schraube eine Schraubenzentralachse aufweist, und das Werkzeug eine Werkzeugzentralachse aufweist, um die das Werkzeug am Robotermanipulator drehbar ist, wobei eine Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der in das Gewinde zumindest eingesteckten Schraube bekannt ist, wobei die Vorrichtung derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass folgende Schritte ausgeführt werden:
Positionieren des Werkzeugs über der Werkzeugaufnahmeschnittstelle und Ausrichten der Werkzeugzentralachse mit einer maximalen Abweichung von 3° konzentrisch zur Schraubenzentralachse,
unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen
Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse, das Werkzeug entlang der
Werkzeugzentralachse in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle bewegen, bis eine Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle vorliegt, Eindrehen der Schraube mit einer ersten Drehrichtung des Werkzeugs, bis ein vorgegebener Grenzwert G1 eines am Werkzeug wirkenden Drehmoments erreicht oder überschritten wird,
nachdem der Grenzwert G1 erreicht oder überschritten wurde, Rückdrehen des Werkzeugs entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel im Bereich von [0.01 ° bis 10°] und
Entfernen des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahmeschnittstelle entlang der Werkzeugzentralachse. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen
Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Roboter mit einem Robotermanipulator 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 zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Ablaufs eines vorgeschlagenen
Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematisierte Darstellung des Ablaufs eines vorgeschlagenen
Verfahrens zur Steuerung eines 3D-beweglichen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits eingesteckten Schraube, wobei die Schraube einen Schraubenkopf mit einer Werkzeugaufnahmeschnittstelle aufweist, der
Robotermanipulator an seinem distalen Ende ein Werkzeug aufweist, das zum Eingriff in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle ausgeführt ist, die Schraube eine
Schraubenzentralachse aufweist und das Werkzeug eine Werkzeugzentralachse aufweist, um die das Werkzeug am Robotermanipulator drehbar ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt 101 erfolgt ein Vorgeben einer Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der in das Gewinde zumindest eingesteckten
Schraube. In einem zweiten Schritt 102 erfolgt ein Positionieren des Werkzeugs über der Werkzeugaufnahmeschnittstelle und Ausrichten der Werkzeugzentralachse mit einer maximalen Abweichung von 8° konzentrisch zur Schraubenzentralachse. In einem dritten Schritt 103 erfolgt unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse ein Bewegen des Werkzeugs entlang der Werkzeugzentralachse in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle, bis eine formschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle vorliegt. In einem vierten Schritt 104 erfolgt ein Eindrehen der Schraube mit einer ersten Drehrichtung des Werkzeugs, bis ein vorgegebener Grenzwert G1 eines/einer am Werkzeug wirkenden Drehmoments/Kraft erreicht oder überschritten wird. In einem fünften Schritt erfolgt, nachdem der Grenzwert G1 erreicht oder überschritten wurde, ein Rückdrehen des Werkzeugs entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel im Bereich von [0.01 ° bis 10°]. In einem sechsten Schritt 106 erfolgt unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen Kippbewegungen der
Werkzeugzentralachse ein Entfernen des Werkzeugs aus der
Werkzeugaufnahmeschnittstelle entlang der Werkzeugzentralachse.
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 -106 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung eines beweglichen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits eingesteckten Schraube, wobei die
Schraube einen Schraubenkopf mit einer Werkzeugaufnahmeschnittstelle aufweist, der Robotermanipulator an seinem distalen Ende ein Werkzeug aufweist, das zum Eingriff in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle ausgeführt ist, die Schraube eine Schraubenzentralachse und das Werkzeug eine Werkzeugzentralachse aufweist, um die das Werkzeug am Robotermanipulator drehbar ist, mit folgenden
Verfahrensschritten:
1 .1 . Vorgeben (101 ) einer Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der in das Gewinde zumindest eingesteckten Schraube,
1 .2. Positionieren (102) des Werkzeugs über der Werkzeugaufnahmeschnittstelle und Ausrichten der Werkzeugzentralachse mit einer maximalen Abweichung von 8° konzentrisch zur Schraubenzentralachse,
1 .3. unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen
Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse, Bewegen (103) des Werkzeugs entlang der Werkzeugzentralachse in die
Werkzeugaufnahmeschnittstelle, bis eine Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle vorliegt,
1 .4. Eindrehen (104) der Schraube mit einer ersten Drehrichtung des Werkzeugs, bis ein vorgegebener Grenzwert G1 eines/einer am Werkzeug wirkenden Drehmoments/Kraft erreicht oder überschritten wird,
1 .5. nachdem der Grenzwert G1 erreicht oder überschritten wurde, Rückdrehen (105) des Werkzeugs entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel im Bereich von [0.01 ° bis 10°] und
1 .6. Entfernen (106) des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahmeschnittstelle entlang der Werkzeugzentralachse.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
bei dem in Schritt 1 .6. Verfahren das Entfernen (106) unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen Kippbewegungen der Werkzeugzentraleachse erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem in Schritt 1 .3. und/oder in Schritt 1 .6. zusätzlich geschlossene
translatorische laterale Bewegungen der Werkzeugzentralachse ausgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem im Fall, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle in Schritt 1 .3. oder 1 .4. unter vorgegebenen Bedingungen nicht erreicht wird, die Schritte 1 .2. und 1 .3. mit automatisiert angepassten Parametern zur Positionierung des Werkzeugs und/oder zur
Ausrichtung der Werkzeugzentralachse erneut ausgeführt werden, oder der Robotermanipulator in eine vordefinierte Pose gefahren wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem im Fall, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschnittstelle in Schritt 1 .3. oder 1 .4. nicht erreicht wird, das Werkzeug entlang der Werkzeugzentralachse von der
Werkzeugaufnahmeschnittstelle eine vorgegebene Strecke weg bewegt wird, das Werkzeug um die Werkzeugzentralachse einen vorgegebenen Winkel verdreht wird und der Schritt 1 .4. erneut ausgeführt wird.
6. Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die
Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
7. Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, wobei die Steuersignale so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird.
8. Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger
gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn der Programmcode auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
9. Computer-Programm mit Programmcodes zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Programm auf einer
Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft.
10. Vorrichtung zur Steuerung eines beweglichen Robotermanipulators zum Eindrehen einer in ein Gewinde zumindest bereits eingesteckten Schraube, wobei die
Schraube einen Schraubenkopf mit einer Werkzeugaufnahmeschnittstelle aufweist, der Robotermanipulator an seinem distalen Ende ein Werkzeug aufweist, das zum Eingriff in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle ausgeführt ist, die Schraube eine Schraubenzentralachse aufweist und das Werkzeug eine Werkzeugzentralachse aufweist, um die das Werkzeug am Robotermanipulator drehbar ist, wobei die Vorrichtung derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass folgende Schritte ausgeführt werden:
10.1 . Bereitstellen einer Position der Werkzeugaufnahmeschnittstelle der in das Gewinde zumindest eingesteckten Schraube,
10.2. Positionieren des Werkzeugs über der Werkzeugaufnahmeschnittstelle und Ausrichten der Werkzeugzentralachse mit einer maximalen Abweichung von 3° konzentrisch zur Schraubenzentralachse,
10.3. unter kraftgeregelten und/oder impedanzgeregelten geschlossenen
Kippbewegungen der Werkzeugzentralachse, Bewegen des Werkzeugs entlang der Werkzeugzentralachse in die Werkzeugaufnahmeschnittstelle, bis eine Verbindung zwischen Werkzeug und
Werkzeugaufnahmeschnittstelle vorliegt,
10.4. Eindrehen der Schraube mit einer ersten Drehrichtung des Werkzeugs bis ein vorgegebener Grenzwert G1 eines am Werkzeug wirkenden Drehmoments erreicht oder überschritten wird,
10.5. nachdem der Grenzwert G1 erreicht oder überschritten wurde, Rückdrehen des Werkzeugs entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel im Bereich von [0.01 ° bis 10°] und
10.6. Entfernen des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahmeschnittstelle entlang der Werkzeugzentralachse.
1 1 . Roboter mit einem Robotermanipulator und einer Vorrichtung nach Anspruch 10.
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