WO2018024366A1 - Robotersystem mit mobilern roboter - Google Patents

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WO2018024366A1
WO2018024366A1 PCT/EP2017/000918 EP2017000918W WO2018024366A1 WO 2018024366 A1 WO2018024366 A1 WO 2018024366A1 EP 2017000918 W EP2017000918 W EP 2017000918W WO 2018024366 A1 WO2018024366 A1 WO 2018024366A1
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contour
coupling
robot
freedom
deviation
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PCT/EP2017/000918
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmuth Radrich
Original Assignee
Kuka Roboter Gmbh
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Publication date
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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
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • 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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    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
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    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
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    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50033—Align tool, tip with a calibration mask

Definitions

  • the present invention relates to a robot system comprising at least one mobile robot having a mobile platform and at least one robot arm, a method for positioning the mobile platform and a
  • the object of the present invention is to improve a robot system with at least one mobile robot which has a mobile platform and at least one robot arm, in particular a positioning of the mobile platform, or its operation.
  • Claim 12 protects a computer program product for carrying out a method described here.
  • the subclaims relate to advantageous developments.
  • a robot system has at least one mobile robot with a mobile platform, at least one robot arm arranged thereon, and a contour guided by the robot arm.
  • the mobile platform is unpowered or only passively or externally movable, it may in particular a (en) trolley or the like with one or more non-powered (running or support) wheels, in particular be.
  • the mobile robot can be manually repositioned and made simpler and / or easier.
  • the mobile platform has one or more, in particular electromotive, (motion) drives, in particular traction drives, on or is active, in particular automatically, movable, it may in particular one or more driven (drive) wheels, chains or the like ,
  • the mobile platform by its (s) drive (s), in particular motor, in particular electric motor, and thereby advantageously with a lesser
  • the robotic arm has one or more, in particular
  • at least six joints can be realized in one embodiment, three translational degrees of freedom and three rotatory degrees of freedom of the roboterarmroundung contour relative to a, in particular inertial or in turn mobile environment (the robot system), by at least seven joints a zero space several poses of the robot arm with fixed roboterarm remplier contour ,
  • the roboterarmêt contour is or is in one embodiment on the robot arm, in particular a distal or platform remote end of the robot arm, in particular rigid or fixed location and orientation and / or non-destructive solvable or non-destructive releasably or permanently fastened or fixed.
  • it is a robot (arm) guided tool, in particular for fixing and / or machining of workpieces. This can advantageously a
  • a robot system has at least one (first) mating contour which is or can be coupled or coupled to the robot arm guided contour, in particular detachably and / or repeatedly, such that one or more coupling between the contour and the mating contour is one or more Degrees of freedom of the contour relative to the environment one-way or unidirectional and / or one or more
  • Degrees of freedom of the contour relative to the environment bidirectionally or bidirectionally in one embodiment, at least five, in particular six, degrees of freedom of the contour relative to the environment, in particular two-way, locks, or is set up for this purpose.
  • Degree of freedom or around a (in particular environment-fixed space) axis of rotation bidirectionally locked contour in this degree of freedom or are rotated about this axis neither in the one nor in the other, opposite direction.
  • a unidirectional locking of a degree of freedom of the contour is in the present case according to a (one-sided) limiting a movement of the contour understood in only one of the two directions of this degree of freedom, in particular in the usual way.
  • a method of positioning the mobile platform includes the steps of:
  • Degree of freedom (e) of the contour relative to the environment by the coupling between the contour and the mating contour on one or both sides) are locked; - Determining a reference pose of the robot arm with or with this (closed) coupling;
  • the mobile robot is thus in one embodiment both in a reference and a measuring position of its mobile platform with its robot arm guided contour on the , in particular environmental proof, "mated" counter contour, so that an environmentally fixed point is known.
  • the method comprises the step of: outputting, in particular repeated and / or optical, acoustic and / or haptic outputting, a deviation information, in particular movement information, which in each case is current, which is a deviation between the reference and the measuring pose (n), in particular a current deviation between the reference and the (respectively) current measurement pose, in particular indicates this or a direction and / or a way to reduce, in particular minimize, indicates, via a
  • one, in particular one or more times, in particular cyclically, updated, navigation aid can be made available to the mobile platform, in particular manually or by remote control, in a (Measure) position to (re) position which, at least substantially, corresponds to (again) the reference position.
  • the method comprises the step of: actuating the drive or the drives of the mobile platform for reducing, in particular minimizing, the deviation, in particular by means of output, in particular repeated
  • Deviation between the reference and the (respectively) current Messpose depends, in particular this or a direction and / or a way to reduce, in particular minimization indicates to a control means, the drive or these drives (based on this Information) for reducing, in particular minimizing, the deviation or so aktuiert that the deviation is reduced, in particular minimized, is or is set up for this purpose.
  • the mobile platform in particular by the control means based on the deviation (s), by their (e) drive (s), in particular motor and / or automated and / or successive, in a (measurement) position
  • the method comprises the step of: actuating the drive or the drives of the robot arm for reducing the deviation, in particular by means of output, in particular repeated output, of one,
  • Motion information that depends on one or the deviation between the reference and the measuring pose (s), in particular a (respectively) current deviation between the reference and the current Messpose, in particular this or a direction and / or a way to their reduction, in particular
  • the mobile platform can be positioned by the robot arm or its drive (s), in particular by motor and / or automated and / or successive, in a (measuring) position (at least)
  • the reference position corresponds.
  • the mobile robot in particular its robot arm, execute a work program, which is tuned to this reference position, especially with the mobile platform in the reference position programmed, in particular taught, was.
  • the method comprises the step: measuring a
  • Position of the mobile platform relative to the environment on the basis of the deviation in particular by means of outputting, in particular repeatedly outputting, one or more, in particular current, deviation information, in particular
  • Calibration information which depends on, in particular, indicates a deviation between the reference and the measuring pose (s), in particular a current deviation between the reference and the (respective) current measuring pose, to a measuring means.
  • a measurement of the position of the mobile platform in particular its accuracy and / or convergence, can be improved, in particular by establishing a starting value of the measurement on the basis of the deviation.
  • the robot system is for performing one described herein
  • a pose means for determining a reference pose of the robot arm in or the reference position of the mobile platform relative to an environment at or with the or the (closed) coupling between the contour and the mating contour, the the degree of freedom (e) of the contour relative to the environment (unidirectional or ambiguous) blocks; and for determining one or more measurement positions of the robot arm, in particular repeated determination of one (respectively) current one Measuring pose of the robot arm, in a or the measuring position of the mobile platform relative to the environment at or with this (again (closed) coupling, the degree of freedom (s) of the contour relative to the environment again (on or idiotic) locks, and
  • an output means for outputting, in particular repeatedly outputting, one or more, in particular (respectively) current, deviation information, in particular
  • Motion and / or calibration information which depends on the deviation between the reference and the measuring pose (s), in particular a current deviation between the reference and the current measuring pose, via a user interface, which the, in particular current,
  • Deviation information in particular repeatedly and / or visually, acoustically and / or haptically, to an operator, in particular for reducing
  • control means which reduces or in particular minimizes the drive (s) of the mobile platform and / or the robot arm for reducing, in particular minimizing the, in particular current, deviation or such that this deviation, in particular successively, is reduced , actuated or set up for this purpose, and / or
  • a surveying device which displays an, in particular current, position of the mobile platform relative to the environment on the basis of, in particular current,
  • the robotic system has one or more others
  • a coupling between the contour and the other mating contour one) at least one or more degrees of freedom of the contour relative to the environment eininnig and / or locks one or more degrees of freedom of the contour relative to the environment in one embodiment at least five, in particular six, degrees of freedom of the contour relative to the environment,
  • a coupling between the contour and the or, in particular successively, one or more causes the further mating contour (s) and determined in an analogous manner (in the reference position) another Referenzpose and (in the measuring position) a further Messpose the robot arm, the deviation information also from a
  • the robot can successively "dock” on a plurality of counter-contours in both the reference position and the measuring position, with the
  • Deviations between measuring and reference position can be determined on the basis of the deviations between the different measuring and reference poses and thus the accuracy can be increased in one embodiment.
  • the contour can be better fixed and / or an effecting and / or releasing of the coupling can be improved.
  • the controller comprises a force means for actuating the drive or drives of the robotic arm for impressing, in particular controlling, a force on the counter contour and / or the further one
  • the K (ontaktk) raft is arranged in an embodiment based on forces, in particular driving forces, on, in particular, joints of the robot arm, in particular by means of joints, in particular drives, of the robot arm
  • the robot in particular its controller, in particular their force means, one or more sensors for determining, in particular detecting, of forces, in particular driving forces, on, in particular, joints of the robot arm and / or forces between the contour and an interface, in particular a tool flange, of the robot arm on which the Contour is arranged.
  • a force is generally understood to also mean an antiparallel force pair or torque.
  • An effecting, in particular performing or closing, a coupling or a coupling can thus comprise in one embodiment an impressing of a contact force in one or more form-locking Eininnig locked degrees of freedom in its locked direction or their locked directions.
  • an effecting and / or releasing the coupling can be improved.
  • the robot in particular its robot arm or its drive (s) or the robot arm-guided contour (in this respect), is locked in one or more degrees of freedom, in particular all degrees of freedom that can be positively locked by the coupling between the contour and the respective mating contour compliant or regulated such that the robot, in particular its robot arm or the roboterarmneckneckneck contour, in this or this degree of freedom (s) is yielding or can yield, in particular at least or for effecting, in particular performing or closing, the respective coupling and / or (closed) coupling.
  • effecting the coupling and / or a is locked in one or more degrees of freedom, in particular all degrees of freedom that can be positively locked by the coupling between the contour and the respective mating contour compliant or regulated such that the robot, in particular its robot arm or the roboterarmcreaseen contour, in this or this degree of freedom (s) is yielding or can yield, in particular at least or for effecting, in particular performing or closing, the
  • Positioning the platform can be improved.
  • the controller includes a control means
  • the mating contour and / or the additional mating contour (s) is (are) non-destructively or non-destructively releasably connected to the environment.
  • a non-destructively releasable, in particular cohesive or integral, compound in one embodiment, the stability of the position of the respective mating contour can be increased relative to the environment, by a non-destructive detachable, in particular frictional and / or positive connection, the respective mating contour in one embodiment No need to be removed and / or used at various locations relative to the environment.
  • the mating contour and / or the further mating contour (s) has / have one or more, in particular not
  • Insertion direction for positive (two-sided) locking at least one
  • a pose of the robot arm may include, in particular in a customary manner, the position of one or more, in particular all, joints of the robot arm, in particular be, or define this or be defined by this.
  • the mobile platform on the basis of the same desired position repeatedly positioned initially at measuring positions (initial and output) and in a development based on the deviation, in particular movement information, in particular manually or automatically, so moved that a deviation between this target and the respective (initial) measurement position is reduced, wherein the mobile platform between two initial measurement positions is positioned independently of this target position, in particular for performing another work process by the robot.
  • a means in the sense of the present invention may be designed in terms of hardware and / or software, in particular a data or signal-connected, preferably digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU) and / or a memory and / or bus system or multiple programs or program modules.
  • the CPU may be configured to execute instructions implemented as a program stored in a memory system, to capture input signals from a data bus, and / or
  • a storage system may comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid state and / or other non-volatile media.
  • the program may be such that it is capable of embodying or executing the methods described herein so that the CPU may perform the steps of such methods, and in particular the mobile robot, in particular its platform and / or robot arm, control, in particular regulate, and / or can measure.
  • FIG. 1 shows a robot system according to an embodiment
  • Fig. 3 a method for positioning a mobile platform of
  • Robot system according to one embodiment.
  • Fig. 1 shows a robot system according to an embodiment with a mobile robot comprising a mobile platform 1 1, a robot arm 12 and a
  • robot-guided cuboid contour 3 (see also Fig. 2).
  • the robot system has a first ambient-resistant counter contour 21, a further, second environmentally-resistant counter contour 22 and a controller 30.
  • the identical counter contours 21, 22 each have one
  • step S10 in order to use the mobile robot as a jumper, in an optional step S10 (see Fig. 3), as shown in Fig. 1 at the left of (a), its mobile platform is positioned in a reference position relative to the environment and the coupling between the Contour 13 and the first mating contour 21 causes (Fig. 3: step S20).
  • the robot arm 12 in the three rotational degrees of freedom, the vertical translational degree of freedom in Fig. 1, 2 and the in Fig. 2
  • the controller 30 controls the joint drives of the robot arm so that in the form-locking locked direction of the horizontal in Fig. 1 translational
  • a contact force is impressed, which lies between a predetermined minimum value, which ensures contact between contour 13 and mating contour 21, and a predetermined maximum value, which ensures that the platform 11 is not moved thereby.
  • the controller 30, the contact force based on
  • the controller 30 determines the positions of the joints of the robot arm 12 and thus its reference pose in this coupling in a closed-joint coupling step S30.
  • Counter contour 21 is solved and removed the mobile robot, for example, to be used elsewhere (Fig. 3: step S40).
  • the mobile platform is positioned on the basis of the reference position as the desired position in a measuring position (FIG. 3: step S50) and the coupling between the contour 3 and the first counter contour 21 again in the same manner explained above causes (Fig. 3: step S60).
  • step S70 the controller 30 determines in this re-closed coupling by means of joint sensors, the positions of the joints of the robot arm 12 and thus its Messpose in this re-coupling.
  • Orientation of the robot arm guided contour 13 are equal to the environment, resulting from the different poses or determined by them
  • T (P M , PR) T (K, P R ) ⁇ T (P M , K) with the transformation T (P M , K) from the platform-fixed coordinate system P into the contour-fixed coordinate system K in the measurement pose, T (K , P R ) from the contour-fixed coordinate system K in the platform-fixed coordinate system P in the Referenzpose and T (P M , PR) of the platform-fixed coordinate system P in the measurement position in the platform-fixed coordinate system P in the reference position, this
  • the controller 30 determines accordingly based on the determined reference and Messpose a deviation between them and outputs in a step S80 motion information that minimizes this deviation.
  • Directional arrow by its orientation, the direction in which the platform 11 to move to the maximum reducing the deviation, and indicates by its size the path in that direction to maximally reduce the deviation.
  • the controller actuates drives or travel drives 14 of the platform 11 in step S80 such that the deviation is minimized. In a further alternative, the controller actuates in step S80 joint drives of
  • Robot arm 12 so that it moves the platform 11 accordingly, including locked in a modification, the contour 12 in the first mating contour 21 after insertion and the robot arm is also compliantly controlled in this degree of freedom, so that the robot arm 12, the platform 11 in FIG. 1 can also pull to the right without slipping out of the recess.
  • step S90 If the position of the mobile platform relative to the environment is to be measured, this is done in a step S90 after this manual or automated
  • a start value for the measurement is determined.
  • the coupling between the contour 13 and the first mating contour 21 is released in the reference position of the platform 1 1 (see Fig. 1 (a)) after determining the measured pose and then an analogous coupling between the contour 13 and the second Counter contour 22 causes, wherein the robot arm guided contour 13 now engages in the recess of this mating contour 22.
  • the control 30 determines the positions of the joints of the robot arm 12 and thus another with joint coupling by means of joint sensors
  • Counter contour 22 solved and removed the mobile robot, for example, to be used elsewhere.
  • the mobile platform 11 is set on the basis of the reference position as an initial position in an initial measuring position positioned and causes the coupling between the contour 13 and the first mating contour 21 again in the same manner explained above.
  • the controller determines 30 in this re-closed coupling by means of joint sensors, the positions of the joints of the robot arm 2 and thus its Messpose in this re-coupling.
  • the coupling between the contour 13 and the first mating contour 21 is released, and then the coupling between the contour 13 and the second mating contour 22 is effected, the robot arm guided contour 13 now engaging in the recess of this mating contour 22. Then, the controller determines 30 in this re-closed coupling by means of joint sensors, the positions of the joints of the robot arm 12 and thus its further Messpose in this re-coupling.
  • each one individual deviation can be determined and the
  • Motion information can be determined on the basis of a mean of both deviations.
  • the controller 30 during the movement of the platform 1 1 due to the movement information in particular periodically determine the current measurement pose and update the movement information accordingly, in particular - by replacing the directional arrow in the user interface 31 by an alphanumeric character , as
  • a reference pose and one or more measurement positions can also be determined on the basis of further desired positions, and the mobile robot can thus be used alternately at different desired or reference positions.

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Abstract

Robotersystem mit - wenigstens einen mobilen Roboter, der - eine mobile Plattform (11), - wenigstens einen Roboterarm (12) und - eine roboterarmgeführte Kontur (13) aufweist, - wenigstens eine Gegenkontur (21); und - eine Steuerung (30) auf, die - ein Posenmittel zum Ermitteln einer Referenzpose des Roboterarms (12) in einer Referenzposition der mobilen Plattform (11) relativ zu einer Umgebung bei einer Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21), die wenigstens einen Freiheitsgrad der Kontur relativ zu der Umgebung sperrt; und zum Ermitteln wenigstens einer Messpose des Roboterarms (12) in einer Messposition der mobilen Plattform (11) relativ zu der Umgebung bei einer erneuten Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21), die diesen wenigstens einen Freiheitsgrade erneut sperrt, und - ein Ausgabemittel zum Ausgeben einer Abweichungsinformation, die von einer Abweichung zwischen der Referenz- und der wenigstens einen Messpose abhängt, insbesondere einer Bewegungs- und/oder Kalibrierinformation, - über eine Benutzerschnittstelle (31) zum, insbesondere optischen, akustischen und/oder haptischen, Ausgeben der Abweichungsinformation; und/oder - an ein Steuermittel zum Aktuieren von wenigstens einem Antrieb (14) der Plattform (11) und/oder des Roboterarms (12) zum Reduzieren der Abweichung; und/oder - an ein Vermessungsmittel zum Vermessen einer Position der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung auf Basis der Abweichung aufweist sowie ein Verfahren zum Betreiben des Robotersystems.

Description

Beschreibung
Robotersystem mit mobilem Roboter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem mit wenigstens einem mobilen Roboter, der eine mobile Plattform und wenigstens einen Roboterarm aufweist, ein Verfahren zum Positionieren der mobilen Plattform sowie ein
Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Aus betriebsinterner Praxis ist es bekannt, mobile Roboter, die eine mobile Plattform und einen Roboterarm aufweisen, als Springer temporär an bestimmten Positionen, insbesondere in unterschiedlichen Arbeitszellen, an verschiedenen
Fließbandpositionen oder dergleichen einzusetzen, insbesondere, um variabel bei Bedarf zusätzliche (Roboter)Arbeitskapazitäten zur Verfügung zu stellen bzw. bei Nicht-Bedarf abzubauen bzw. den Roboter anderweitig einzusetzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Robotersystem mit wenigstens einem mobilen Roboter, der eine mobile Plattform und wenigstens einen Roboterarm aufweist, insbesondere ein Positionieren der mobilen Plattform, bzw. dessen Betrieb zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Robotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Anspruch 12 stellt ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Optional weist ein Robotersystem wenigstens einen mobilen Roboter mit einer mobilen Plattform, wenigstens einem daran angeordneten Roboterarm und einer durch den Roboterarm geführten Kontur auf.
In einer Ausführung ist die mobile Plattform antriebslos bzw. nur passiv bzw. extern bewegbar, sie kann insbesondere ein(en) Handwagen oder dergleichen mit einem oder mehreren antriebslosen (Lauf- bzw. Stütz)Rädern aufweisen, insbesondere sein. Hierdurch kann der mobile Roboter manuell umpositioniert und einfacher und/oder leichter ausgebildet werden.
BESTÄTIGUNGSKOPIE In einer anderen Ausführung weist die mobile Plattform einen oder mehrere, insbesondere elektromotorische, (Bewegungs)Antriebe, insbesondere Fahrantriebe, auf bzw. ist aktiv, insbesondere selbsttätig, bewegbar, sie kann insbesondere ein oder mehrere angetriebene (Antriebs)Räder, Ketten oder dergleichen aufweisen. In einer Ausführung ist die mobile Plattform durch ihre(n) Antrieb(e), insbesondere motorisch, insbesondere elektromotorisch, und dadurch vorteilhafterweise mit geringerem
Kraftaufwand, in einer Ausführung insbesondere ferngesteuert und/oder automatisiert, umpositionierbar bzw. hierzu eingerichtet.
In einer Ausführung weist der Roboterarm ein oder mehrere, insbesondere
wenigstens vier, insbesondere wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, Gelenke und in einer Weiterbildung Antriebe zum, insbesondere hydraulischen, pneumatischen und/oder motorischen, insbesondere elektromotorischen, Bewegen bzw. Verstellen dieser Gelenke auf. Durch wenigstens sechs Gelenke können in einer Ausführung drei translatorische Freiheitsgrade und drei rotatorische Freiheitsgrad der roboterarmgeführte Kontur relativ zu einer, insbesondere inertialen oder ihrerseits beweglichen, Umgebung (des Robotersystems) realisiert werden, durch wenigstens sieben Gelenke ein Nullraum mehrerer Posen des Roboterarms bei fixierter roboterarmgeführter Kontur.
Die roboterarmgeführte Kontur ist bzw. wird in einer Ausführung an dem Roboterarm, insbesondere einem distalen bzw. plattformabgewandten Ende des Roboterarms, insbesondere starr bzw. orts- und orientierungsfest und/oder zerstörungsfrei lösbar oder nicht zerstörungsfrei lösbar bzw. dauerhaft befestigbar bzw. befestigt. In einer Weiterbildung ist sie ein roboter(arm)geführtes Werkzeug, insbesondere zum Fixieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein
Werkzeug, insbesondere Bearbeitungs- oder Halte-, insbesondere Greifwerkezug, zusätzlich zu einem hier beschriebenen Positionieren genutzt werden.
Optional weist ein Robotersystem wenigstens eine (erste) Gegenkontur auf, die mit der roboterarmgeführten Kontur derart, insbesondere lösbar und/oder wiederholt, koppelbar bzw. gekoppelt ist bzw. wird, dass eine bzw. diese Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur einen oder mehrere Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung einsinnig bzw. unidirektional und/oder einen oder mehrere
Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung beidsinnig bzw. bidirektionalsperrt, in einer Ausführung wenigstens fünf, insbesondere sechs, Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung, insbesondere beidsinnig, sperrt, bzw. hierzu eingerichtet ist.
Unter einem beidsinnigen Sperren eines Freiheitsgrads der Kontur wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise ein (beid- bzw. gegenseitiges) Festlegen der Kontur in den beiden Richtungen dieses Freiheitsgrads mit oder ohne
(Bewegungs)Spiel verstanden. Insbesondere kann in einer Ausführung eine in einem translatorischen Freiheitsgrad bzw. einer kartesischen (insbesondere
umgebungsfesten Raum)Schubachse beidsinnig gesperrte Kontur in diesem
Freiheitsgrad bzw. entlang dieser Schubachse weder in die eine noch in die andere, entgegengesetzte Richtung verschoben werden, eine in einem rotatorischen
Freiheitsgrad bzw. um eine (insbesondere umgebungsfesten Raum)Drehachse beidsinnig gesperrte Kontur in diesem Freiheitsgrad bzw. um diese Achse weder in die eine noch in die andere, entgegengesetzte Richtung verdreht werden.
Unter einem einsinnigen Sperren eines Freiheitsgrads der Kontur wird vorliegend entsprechend insbesondere in fachüblicher Weise ein (einseitiges) Begrenzen einer Bewegung der Kontur in nur einer der beiden Richtungen dieses Freiheitsgrads verstanden. Insbesondere kann in einer Ausführung eine in einem translatorischen Freiheitsgrad bzw. einer kartesischen (insbesondere umgebungsfesten
Raum)Schubachse einsinnig gesperrte Kontur in diesem Freiheitsgrad bzw. entlang dieser Schubachse nur (noch) in die eine und nicht in die andere, entgegengesetzte Richtung verschoben werden, eine in einem rotatorischen Freiheitsgrad bzw. um eine (insbesondere umgebungsfesten Raum)Drehachse einsinnig gesperrte Kontur in diesem Freiheitsgrad bzw. um diese Achse nur (noch) in die eine und nicht in die andere, entgegengesetzte Drehrichtung verdreht werden. Optional umfasst ein Verfahren zum Positionieren der mobilen Plattform die Schritte:
- Positionieren der mobilen Plattform in einer Referenzposition relativ zu der
Umgebung;
- Bewirken, insbesondere Durchführen bzw. Schließen, der Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur, die den bzw. die Freiheitsgrad(e) der Kontur relativ zu der Umgebung (ein- bzw. beidsinnig) sperrt bzw. so, dass der bzw. die
Freiheitsgrad(e) der Kontur relativ zu der Umgebung (durch die Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur ein- bzw. beidsinnig) gesperrt sind; - Ermitteln einer Referenzpose des Roboterarm bei bzw. mit dieser (geschlossenen) Kopplung;
- Lösen dieser Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur;
- (anschließendes) Umpositionieren der mobilen Plattform in eine(r) Messposition der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung;
- erneutes Bewirken, insbesondere Durchführen bzw. Schließen, der Kopplung
zwischen der Kontur und der Gegenkontur, die den bzw. die Freiheitsgrad(e) der Kontur relativ zu der Umgebung erneut (ein- bzw. beidsinnig) sperrt bzw. so, dass der bzw. die Freiheitsgrad(e) der Kontur relativ zu der Umgebung (durch die erneute Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur) erneut (ein- bzw. beidsinnig) gesperrt sind; und
- Ermitteln einer oder mehrerer Messposen des Roboterarms, insbesondere
wiederholtes Ermitteln einer (jeweils) aktuellen Messpose des Roboterarms, bei bzw. mit dieser (erneut( geschlossenen) Kopplung. Der mobile Roboter wird somit in einer Ausführung sowohl in einer Referenz- als auch einer Messposition seiner mobilen Plattform jeweils mit seiner roboterarmgeführten Kontur an der, insbesondere umgebungsfesten, Gegenkontur„angedockt", so dass ein umgebungsfester Fixpunkt bekannt ist.
Optional umfasst das Verfahren den Schritt: Ausgeben, insbesondere wiederholtes und/oder optisches, akustisches und/oder haptisches Ausgeben, einer, insbesondere (jeweils) aktuellen, Abweichungsinformation, insbesondere Bewegungsinformation, die von einer Abweichung zwischen der Referenz- und der bzw. den Messpose(n), insbesondere einer aktuellen Abweichung zwischen der Referenz- und der (jeweils) aktuellen Messpose, abhängt, insbesondere diese bzw. eine Richtung und/oder einen Weg zu ihrer Reduzierung, insbesondere Minimierung, angibt, über eine,
insbesondere optische, akustische und/oder haptische, Benutzerschnittstelle, insbesondere an einen Bedienperson und/oder zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, der Abweichung.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere ein- oder mehrfach, insbesondere zyklisch, aktualisierte, Navigationshilfe zur Verfügung gestellt werden, um die mobile Plattform, insbesondere manuell oder per Fernsteuerung, in eine (Mess)Position zu (re)positionieren, die, wenigstens im Wesentlichen, (wieder) der Referenzposition entspricht.
Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren den Schritt: Aktuieren des Antriebs bzw. der Antriebe der mobilen Plattform zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, der Abweichung, insbesondere mittels Ausgeben, insbesondere wiederholtem
Ausgeben, einer bzw. der, insbesondere (jeweils) aktuellen, Abweichungsinformation, insbesondere Bewegungsinformation, die von einer bzw. der Abweichung zwischen der Referenz- und der bzw. den Messpose(n), insbesondere einer aktuellen
Abweichung zwischen der Referenz- und der (jeweils) aktuellen Messpose, abhängt, insbesondere diese bzw. eine Richtung und/oder einen Weg zu ihrer Reduzierung, insbesondere Minimierung, angibt, an ein Steuermittel, das diesen Antrieb bzw. diese Antriebe (auf Basis dieser Information) zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, der Abweichung bzw. so aktuiert, dass die Abweichung reduziert, insbesondere minimiert, wird bzw. hierzu eingerichtet ist. Hierdurch kann in einer Ausführung die mobile Plattform, insbesondere durch das Steuermittel auf Basis der Abweichung(en), durch ihre(n) Antrieb(e), insbesondere motorisch und/oder automatisiert und/oder sukzessive, in eine (Mess)Position
(re)positioniert werden, die, wenigstens im Wesentlichen, der Referenzposition entspricht. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren den Schritt: Aktuieren des Antriebs bzw. der Antriebe des Roboterarms zum Reduzieren der Abweichung, insbesondere mittels Ausgeben, insbesondere wiederholtem Ausgeben, einer bzw. der,
insbesondere (jeweils) aktuellen, Abweichungsinformation, insbesondere
Bewegungsinformation, die von einer bzw. der Abweichung zwischen der Referenz- und der bzw. den Messpose(n), insbesondere einer (jeweils) aktuellen Abweichung zwischen der Referenz- und der aktuellen Messpose, abhängt, insbesondere diese bzw. eine Richtung und/oder einen Weg zu ihrer Reduzierung, insbesondere
Minimierung, angibt, an ein Steuermittel, das diesen Antrieb bzw. diese Antriebe (auf Basis der Information) zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, der Abweichung bzw. so aktuiert, dass die Abweichung reduziert, insbesondere minimiert, wird bzw. hierzu eingerichtet ist. Hierdurch kann in einer Ausführung die mobile Plattform durch den Roboterarm bzw. seine(n) Antrieb(e), insbesondere motorisch und/oder automatisiert und/oder sukzessive, in eine (Mess)Position (re)positioniert werden, die, wenigstens im
Wesentlichen, der Referenzposition entspricht. Durch das (Re)Positionieren der mobilen Plattform in eine (Mess)Position, die, wenigstens im Wesentlichen, der Referenzposition entspricht, kann in einer
Ausführung vorteilhafterweise der mobile Roboter, insbesondere sein Roboterarm, ein Arbeitsprogramm ausführen, welches auf diese Referenzposition abgestimmt, insbesondere mit der mobilen Plattform in der Referenzposition programmiert, insbesondere geteacht, wurde.
Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren den Schritt: Vermessen einer
Position der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung auf Basis der Abweichung, insbesondere mittels Ausgeben, insbesondere wiederholtem Ausgeben, einer bzw. der, insbesondere aktuellen, Abweichungsinformation, insbesondere
Kalibrierinformation, die von einer bzw. der Abweichung zwischen der Referenz- und der bzw. den Messpose(n), insbesondere einer aktuellen Abweichung zwischen der Referenz- und der (jeweiligen) aktuellen Messpose, abhängt, insbesondere diese angibt, an ein Vermessungsmittel.
Hierdurch kann in einer Ausführung ein Vermessen der Position der mobilen Plattform, insbesondere dessen Genauigkeit und/oder Konvergenz, verbessert werden, insbesondere, indem ein Startwert der Vermessung auf Basis der Abweichung festgelegt wird.
Optional ist das Robotersystem zur Durchführung eines hier beschriebenen
Verfahrens eingerichtet und/oder weist eine Steuerung auf, die zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist und/oder aufweist:
ein Posenmittel zum Ermitteln einer bzw. der Referenzpose des Roboterarm in einer bzw. der Referenzposition der mobilen Plattform relativ zu einer bzw. der Umgebung bei bzw. mit einer bzw. der (geschlossenen) Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur, die den bzw. die Freiheitsgrad(e) der Kontur relativ zu der Umgebung (ein- bzw. beidsinnig) sperrt; und zum Ermitteln einer oder mehrerer Messposen des Roboterarms, insbesondere wiederholtem Ermitteln einer (jeweils) aktuellen Messpose des Roboterarms, in einer bzw. der Messposition der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung bei bzw. mit dieser (erneut( geschlossenen) Kopplung, die den bzw. die Freiheitsgrad(e) der Kontur relativ zu der Umgebung erneut (ein- bzw. beidsinnig) sperrt, und
ein Ausgabemittel zum Ausgeben, insbesondere wiederholten Ausgeben, einer bzw. der, insbesondere (jeweils) aktuellen, Abweichungsinformation, insbesondere
Bewegungs- und/oder Kalibrierinformation, die von einer bzw. der Abweichung zwischen der Referenz- und der bzw. den Messpose(n), insbesondere einer aktuellen Abweichung zwischen der Referenz- und der aktuellen Messpose, abhängt, über eine bzw. die Benutzerschnittstelle, die die, insbesondere aktuelle,
Abweichungsinformation, insbesondere wiederholt und/oder optisch, akustisch und/oder haptisch, an einen Bedienperson, insbesondere zum Reduzieren,
insbesondere Minimieren, der, insbesondere aktuellen, Abweichung, ausgibt bzw. hierzu eingerichtet ist, und/oder
an ein Steuermittel, das den bzw. die Antrieb(e) der mobilen Plattform und/oder des Roboterarms zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, der, insbesondere aktuellen, Abweichung bzw. so, dass diese Abweichung, insbesondere sukzessive, reduziert, insbesondere minimiert, wird, aktuiert bzw. hierzu eingerichtet ist, und/oder
an ein Vermessungsmittel, das eine, insbesondere aktuelle, Position der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung auf Basis der, insbesondere aktuellen,
Abweichung vermisst bzw. hierzu eingerichtet ist.
In einer Ausführung weist das Robotersystem eine oder mehrere weitere
Gegenkonturen auf, die mit der roboterarmgeführten Kontur (jeweils, insbesondere nacheinander) derart, insbesondere lösbar und/oder wiederholt, koppelbar bzw.
gekoppelt sind bzw. werden, dass eine Kopplung zwischen der Kontur und der weiteren Gegenkontur (jeweils) einen oder mehrere Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung einsinnig und/oder einen oder mehrere Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung beidsinnig sperrt, in einer Ausführung wenigstens fünf, insbesondere sechs, Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung,
insbesondere beidsinnig, sperrt, bzw. hierzu eingerichtet ist.
In einer Ausführung wird in der Referenzposition und/oder der Messposition (jeweils) nach Lösen der Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur eine Kopplung zwischen der Kontur und der bzw., insbesondere nacheinander, einer oder mehrerer der weiteren Gegenkontur(en) bewirkt und in analoger Weise (in der Referenzposition) eine weitere Referenzpose und (in der Messposition jeweils) eine weitere Messpose des Roboterarms ermittelt, wobei die Abweichungsinformation auch von einer
Abweichung zwischen dieser weiteren Mess- und der Referenzpose bzw.
Abweichungen zwischen diesen weiteren Messposen und der Referenzpose abhängt.
Entsprechend ist das Posenmittel zum Ermitteln (jeweils) einer weiteren
Referenzpose des Roboterarm in der Referenzposition der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung bei einer Kopplung zwischen der Kontur und der bzw.,
insbesondere nacheinander, einer oder mehrerer der weiteren Gegenkontur(en) und zum Ermitteln wenigstens einer weiteren Messpose des Roboterarm in der
Messposition der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung bei einer erneuten Kopplung zwischen der Kontur und der jeweiligen weiteren Gegenkontur und das Ausgabemittel zum Ausgeben der Abweichungsinformation, die (auch) von einer Abweichung zwischen der (jeweiligen) weiteren Mess- und der weiteren Referenzpose abhängt, eingerichtet.
Der Roboter kann somit in einer Ausführung sowohl in der Referenz- als auch der Messposition sukzessive an mehreren Gegenkonturen„andocken", wobei die
Abweichungen zwischen Mess- und Referenzposition auf Basis der Abweichungen zwischen den verschiedenen Mess- und Referenzposen ermittelt und so in einer Ausführung die Genauigkeit erhöht werden kann.
In einer Ausführung sperrt/sperren die Kopplung zwischen der Kontur und der
Gegenkontur und/oder die Kopplung zwischen der Kontur und der bzw. einer der weiteren Gegenkontur(en) (jeweils) in der Mess- und/oder der Referenpose (jeweils) wenigstens einen translatorischen Freiheitsgrad, insbesondere höchstens einen translatorischen Freiheitsgrad oder wenigstens zwei translatorische Freiheitsgrade, insbesondere (alle) drei translatorischen Freiheitsgrade oder höchstens zwei translatorische Freiheitsgrade und/oder wenigstens einen rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere höchstens einen rotatorischen Freiheitsgrad oder wenigstens zwei rotatorische Freiheitsgrade, insbesondere drei rotatorische Freiheitsgrade oder höchstens zwei rotatorische Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung
(jeweils) formschlüssig einsinnig und/oder (jeweils) wenigstens einen translatorischen Freiheitsgrad, insbesondere höchstens einen translatorischen Freiheitsgrad oder wenigstens zwei translatorische Freiheitsgrade, insbesondere (alle) drei translatorischen Freiheitsgrade oder höchstens zwei translatorische Freiheitsgrade und/oder wenigstens einen rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere höchstens einen rotatorischen Freiheitsgrad oder wenigstens zwei rotatorische Freiheitsgrade, insbesondere drei rotatorische Freiheitsgrade oder höchstens zwei rotatorische
Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung (jeweils) formschlüssig beidsinnig bzw. ist hierzu eingerichtet. Hierdurch kann in einer Ausführung die Kontur besser fixiert und/oder ein Bewirken und/oder Lösen der Kopplung verbessert werden.
In einer Ausführung werden bei einer Kopplung zwischen der Kontur und der, insbesondere einen bzw. ersten und/oder der bzw. einer der weiteren,
Gegenkontur(en) (jeweils) der bzw. die Antriebe des Roboterarms so gesteuert, insbesondere geregelt, dass die Kontur auf die jeweilige Gegenkontur eine
K(ontaktk)raft in einem oder mehreren formschlüssig einsinnig gesperrten
Freiheitsgraden in dessen gesperrter Richtung bzw. deren gesperrten Richtungen aufprägt, diese K(ontaktk)raft insbesondere (jeweils) wenigstens einen vorgegebenen Mindestwert und/oder höchstens einen vorgegebenen Maximalwert aufweist bzw. aufweisen. Hierdurch kann auch in diesem Freiheitsgrad ein Kontakt zwischen Kontur und Gegenkontur sichergestellt bzw. auch dieser Freiheitsgrad (jeweils) beidsinnig gesperrt werden. Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung ein Kraftmittel zum Aktuieren des bzw. der Antriebe des Roboterarms zum Aufprägen, insbesondere Regeln, einer K(ontaktk)raft durch die Kontur auf die Gegenkontur und/oder die weitere
Gegenkontur in einem oder mehreren formschlüssig einsinnig gesperrten
Freiheitsgraden in dessen gesperrter Richtungen bzw. deren gesperrten Richtungen, insbesondere auf einen vorgegebenen Wert, auf.
Die K(ontaktk)raft wird in einer Ausführung auf Basis von Kräften, insbesondere Antriebskräften, an, insbesondere in, Gelenken des Roboterarms, insbesondere mittels an Gelenken, insbesondere Antrieben, des Roboterarms angeordneten
Sensoren, und/oder mittels wenigstens eines Sensors an der roboterarmgeführten Kontur, insbesondere zwischen der Kontur und einer Schnittstelle, insbesondere einem Werkzeugflansch, des Roboterarms, an der die Kontur angeordnet ist, ermittelt. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, insbesondere deren Kraftmittel, einen oder mehrere Sensoren zum Ermitteln, insbesondere Erfassen, von Kräften, insbesondere Antriebskräften, an, insbesondere in, Gelenken des Roboterarms und/oder Kräften zwischen der Kontur und einer Schnittstelle, insbesondere einem Werkzeugflansch, des Roboterarms auf, an der die Kontur angeordnet ist. Unter einer Kraft wird vorliegend verallgemeinernd auch ein antiparalleles Kräftepaar bzw. Drehmoment verstanden.
Ein Bewirken, insbesondere Durchführen bzw. Schließen, einer Kopplung bzw. eine Kopplung kann somit in einer Ausführung ein Aufprägen einer Kontaktkraft in einer oder mehreren formschlüssig einsinnig gesperrten Freiheitsgraden in dessen gesperrter Richtung bzw. deren gesperrten Richtungen umfassen. Entsprechend sperrt/sperren in einer Ausführung die Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur und/oder die Kopplung zwischen der Kontur und der bzw. einer der weiteren Gegenkontur(en) (jeweils) in der Mess- und/oder der Referenpose (jeweils) wenigstens einen translatorischen Freiheitsgrad, insbesondere höchstens einen translatorischen Freiheitsgrad oder wenigstens zwei translatorische Freiheitsgrade, insbesondere (alle) drei translatorischen Freiheitsgrade oder höchstens zwei translatorische Freiheitsgrade und/oder wenigstens einen rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere höchstens einen rotatorischen Freiheitsgrad oder wenigstens zwei rotatorische Freiheitsgrade, insbesondere drei rotatorische Freiheitsgrade oder höchstens zwei rotatorische Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung (jeweils) regelungstechnisch einsinnig, insbesondere einen oder mehrere
formschlüssig einsinnig gesperrte Freiheitsgrade, bzw. ist hierzu eingerichtet.
Hierdurch kann in einer Ausführung ein Bewirken und/oder Lösen der Kopplung verbessert werden. In einer Ausführung wird der Roboter, insbesondere sein Roboterarm bzw. dessen Antrieb(e) bzw. die (hierdurch) roboterarmgeführte Kontur, in einem oder mehreren, insbesondere allen durch die Kopplung zwischen der Kontur und der jeweiligen Gegenkontur formschlüssig beidsinnig sperrbaren bzw. gesperrten Freiheitsgraden nachgiebig bzw. derart geregelt, dass der Roboter, insbesondere sein Roboterarm bzw. die roboterarmgeführte Kontur, in diesem bzw. diesen Freiheitsgrad(en) nachgiebig ist bzw. ausweichen kann, insbesondere wenigstens beim bzw. zum Bewirken, insbesondere Durchführen bzw. Schließen, der jeweiligen Kopplung und/oder bei (geschlossener) Kopplung. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Bewirken der Kopplung und/oder ein
Positionieren der Plattform verbessert werden.
Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung ein Regelmittel zum
nachgiebigen Regeln des Roboters, insbesondere seines Roboterarms bzw. dessen Antrieb(e) bzw. der (hierdurch) roboterarmgeführten Kontur, in wenigstens einem durch die Kopplung zwischen der Kontur und der Gegenkontur und/oder die Kopplung zwischen der Kontur und der weiteren Gegenkontur formschlüssig beidsinnig sperrbaren, insbesondere gesperrten, Freiheitsgrad auf.
In einer Ausführung ist/sind bzw. wird/werden die Gegenkontur und/oder die weitere(n) Gegenkontur(en) (jeweils) zerstörungsfrei oder nicht zerstörungsfrei lösbar mit der Umgebung verbunden. Durch eine nicht zerstörungsfrei lösbare, insbesondere stoffschlüssige oder integrale, Verbindung kann in einer Ausführung die Stabilität der Position der jeweiligen Gegenkontur relativ zur Umgebung erhöht werden, durch eine zerstörungsfrei lösbare, insbesondere reib- und/oder formschlüssige, Verbindung die jeweilige Gegenkontur in einer Ausführung bei Nichtbedarf entfernt und/oder an verschiedenen Positionen relativ zur Umgebung verwendet werden.
Zusätzlich oder alternativ weist/weisen die Gegenkontur und/oder die weitere(n) Gegenkontur(en) (jeweils) eine oder mehrere, insbesondere nicht
rotationssymmetrische, Aussparung(en) zum Einführen der, insbesondere
komplementären, Kontur und/oder einen oder mehrere, insbesondere nicht
rotationssymmetrische, Vorsprünge zum Einführen in die, insbesondere
komplementäre, Kontur und/oder eine Verrieglung, insbesondere in einer
Einführrichtung zum formschlüssigen (beidsinnigen) Sperren wenigstens eines
(Einführ)Freiheitsgrades, auf, die die Kopplung zwischen Kontur und Gegenkontur (mit) bewirken bzw. hierzu eingerichtet sind. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Bewirken und/oder Lösen der Kopplung verbessert werden.
Eine Pose des Roboterarm kann insbesondere in fachüblicher Weise die Stellung einer oder mehrerer, insbesondere aller, Gelenke des Roboterarms umfassen, insbesondere sein, bzw. diese definieren bzw. durch diese definiert sein. In einer Ausführung wird/werden eine bzw. die Referenz- und/oder die Messpose(n jeweils) mittels Gelenksensoren, insbesondere Gelenkstellungs- und/oder - geschwindigkeitssensoren, insbesondere Gelenkwinkelsensoren, des Roboterarms ermittelt und/oder nach dem Ermitteln abgespeichert, insbesondere wenigstens die Referenzpose(n) nicht-flüchtig abgespeichert.
In einer Ausführung wird die mobile Plattform auf Basis derselben Soll-Position wiederholt initial an Messpositionen (anfangs- bzw. ausgangs)positioniert und in einer Weiterbildung auf Basis der Abweichungs-, insbesondere Bewegungsinformationen, insbesondere manuell oder automatisiert, derart bewegt, dass eine Abweichung zwischen dieser Soll- und der jeweiligen (initialen) Messposition verringert wird, wobei die mobile Plattform zwischen zwei initialen Messpositionen unabhängig von dieser Soll-Position zwischenpositioniert wird, insbesondere zur Durchführung eines anderen Arbeitsprozesses durch den Roboter. Zusätzlich oder alternativ wird in einer
Ausführung die mobile Plattform auf Basis unterschiedlicher Soll-Positionen wiederholt an, insbesondere diesen zugeordneten und/oder initialen, Messpositionen positioniert, insbesondere zur Durchführung unterschiedlicher Arbeitsprozesse durch den Roboter, und in einer Weiterbildung auf Basis der Abweichungs-, insbesondere Bewegungsinformationen, insbesondere manuell oder automatisiert, derart bewegt, dass eine Abweichung zwischen der jeweiligen Soll- und (initialen) Messposition verringert wird. Insbesondere kann der mobile Roboter in einer Ausführung vorteilhaft als Springer verwendet werden. Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder
Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den mobilen Roboter, insbesondere dessen Plattform und/oder Roboterarm, steuern, insbesondere regeln, und/oder vermessen kann.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des
Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Steuerung bzw. ihr(e) Mittel.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 :ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2: einen Querschnitt durch eine Kontur und eine Gegenkontur des
Robotersystems längs der Linie II-II in Fig. 1 ; und
Fig. 3: ein Verfahren zum Positionieren einer mobilen Plattform des
Robotersystems gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform mit einem mobilen Roboter, der eine mobile Plattform 1 1 , einen Roboterarm 12 und eine
roboterarmgeführte quaderförmige Kontur 3 (vgl. auch Fig. 2) aufweist.
Zudem weist das Robotersystem eine erste umgebungsfeste Gegenkontur 21 , eine weitere, zweite umgebungsfeste Gegenkontur 22 und eine Steuerung 30 auf.
Die baugleichen Gegenkonturen 21 , 22 weisen jeweils eine nicht
rotationssymmetrische Aussparung zum Einführen der hierzu komplementären Kontur 13 auf, wie insbesondere die Zusammenschau der Fig. 1 , 2 verdeutlicht.
Durch bzw. nach Einführen der Kontur 13 in diese Aussparung sperrt diese Kopplung zwischen Kontur 13 und Gegenkontur 21 bzw. 22 alle drei rotatorischen
Freiheitsgrade (insbesondere Drehung um die Vertikale und Horizontale in Fig. 1 , 2) und den in Fig. 1 , 2 vertikalen und den in Fig. 2 horizontalen translatorische
Freiheitsgrad der Kontur 13 relativ zur Umgebung formschlüssig beidsinnig und den in Fig. 1 horizontalen translatorische Freiheitsgrad der Kontur 13 relativ zur Umgebung formschlüssig einsinnig (nach rechts in Fig. 1).
Um den mobilen Roboter als Springer einzusetzen, wird optional in einem Schritt S10 (vgl. Fig. 3) zunächst, wie in Fig. 1 links unter (a) gezeigt, seine mobile Plattform in einer Referenzposition relativ zur Umgebung positioniert und die Kopplung zwischen der Kontur 13 und der ersten Gegenkontur 21 bewirkt (Fig. 3: Schritt S20).
Hierzu bzw. -bei wird der Roboterarm 12 in den drei rotatorischen Freiheitsgraden, dem in Fig. 1 , 2 vertikalen translatorischen Freiheitsgrad und dem in Fig. 2
horizontalen translatorischen Freiheitsgrad nachgiebig geregelt und die
roboterarmgeführte Kontur 13 in die Aussparung der Gegenkontur 21 eingeführt.
Die Steuerung 30 regelt die Gelenkantriebe des Roboterarms so, dass in der formschlüssig gesperrten Richtung des in Fig. 1 horizontalen translatorischen
Freiheitsgrads (nach rechts in Fig. 1) durch die Kontur 13 auf die erste Gegenkontur 21 eine Kontaktkraft aufprägt wird, die zwischen einem vorgegebenen Mindestwert, der einen Kontakt zwischen Kontur 13 und Gegenkontur 21 sicherstellt, und einem vorgegebenen Maximalwert liegt, der sicherstellt, dass die Plattform 11 hierdurch nicht bewegt wird. Hierzu kann die Steuerung 30 die Kontaktkraft auf Basis von
Gelenkkräften und/oder einem Sensor in Form einer Kraftmessdose 15 zwischen Kontur 13 und einem Werkzeugflansch des Roboterarms 12 ermitteln. Dann ermittelt die Steuerung 30 in einem Schritt S30 bei geschlossener Kopplung mittels Gelenksensoren die Stellungen der Gelenke des Roboterarms 12 und damit seine Referenzpose bei dieser Kopplung.
Anschließend wird diese Kopplung zwischen der Kontur 13 und der ersten
Gegenkontur 21 gelöst und der mobile Roboter entfernt, beispielsweise, um an anderer Stelle eingesetzt zu werden (Fig. 3: Schritt S40).
Soll der Roboter nun erneut an derselben Referenzposition verwendet werden und ein auf diese Referenzposition abgestimmtes Arbeitsprogramm ausführen, wird die mobile Plattform auf Basis der Referenz- als Soll-Position in einer Messposition positioniert (Fig. 3: Schritt S50) und die Kopplung zwischen der Kontur 3 und der ersten Gegenkontur 21 erneut in gleicher, vorstehend erläuterter Weise bewirkt (Fig. 3: Schritt S60).
Dies ist in Fig. 1 rechts unter (b) dargestellt, wobei die (ursprüngliche) Messposition der Plattform 12 gestrichelt angedeutet ist. Dann ermittelt in einem Schritt S70 die Steuerung 30 bei dieser erneut geschlossenen Kopplung mittels Gelenksensoren die Stellungen der Gelenke des Roboterarms 12 und damit seine Messpose bei dieser erneuten Kopplung.
Man erkennt durch die Zusammenschau der Teile (a), (b) der Fig. 1 , dass
Referenzpose (Fig. 1 (a)) und Messpose (Fig. 1 (b)) voneinander abweichen. Da durch die Kopplung zwischen Kontur 13 und Gegenkontur 21 jedoch Ort und
Orientierung der roboterarmgeführten Kontur 13 relativ zur Umgebung gleich sind, ergibt sich aus den unterschiedlichen Posen bzw. durch sie bestimmten
Transformationen zwischen einem plattformfesten Koordinatensystem P und einem konturfesten Koordinatensystem K die Transformation bzw. die durch sie bestimmte Abweichung zwischen der Referenz- und der Messpose:
T(PM, PR) = T(K, PR) · T(PM, K) mit der Transformation T(PM, K) von dem plattformfesten Koordinatensystem P in das konturfeste Koordinatensystem K in der Messpose, T(K, PR) von dem konturfesten Koordinatensystem K in das plattformfeste Koordinatensystem P in der Referenzpose und T(PM, PR) von dem plattformfesten Koordinatensystem P in der Messposition in das plattformfesten Koordinatensystem P in der Referenzposition, die diese
Abweichung beschreibt.
Die Steuerung 30 ermittelt entsprechend auf Basis der ermittelten Referenz- und Messpose eine Abweichung zwischen diesen und gibt in einem Schritt S80 eine Bewegungsinformation aus, die diese Abweichung minimiert.
Hierzu gibt sie in einer Ausführung, wie in Fig. 1 unter (b) angedeutet, über eine Benutzerschnittstelle 31 optisch die Bewegungsinformation in Form eines
Richtungspfeils aus, der durch seine Orientierung die Richtung, in die die Plattform 11 zum maximalen Reduzieren der Abweichung zu bewegen ist, und durch seine Größe den Weg in dieser Richtung zum maximalen Reduzieren der Abweichung anzeigt.
In einer alternativen Ausführung aktuiert die Steuerung in Schritt S80 Antriebe bzw. Fahrantriebe 14 der Plattform 1 1 so, dass die Abweichung minimiert wird. In einer weiteren Alternative aktuiert die Steuerung in Schritt S80 Gelenkantriebe des
Roboterarms 12 so, dass dieser die Plattform 11 entsprechend verschiebt, wozu in einer Abwandlung die Kontur 12 in der ersten Gegenkontur 21 nach dem Einführen verriegelt und der Roboterarm auch in diesem Freiheitsgrad nachgiebig geregelt wird, so dass der Roboterarm 12 die Plattform 11 in Fig. 1 auch nach rechts ziehen kann, ohne aus der Aussparung herauszugleiten.
Soll die Position der mobilen Plattform relativ zu der Umgebung vermessen werden, wird hierzu in einem Schritt S90 nach dieser manuellen oder automatisierten
Minimierung der Abweichung oder statt dieser auf Basis der (verbliebenen
Rest)Abweichung ein Startwert für das Vermessen ermittelt. In einer Abwandlung wird in der Referenzposition der Plattform 1 1 (vgl. Fig. 1 (a)) nach dem Ermitteln der Messpose die Kopplung zwischen der Kontur 13 und der ersten Gegenkontur 21 gelöst und anschließend eine analoge Kopplung zwischen der Kontur 13 und der zweiten Gegenkontur 22 bewirkt, wobei die roboterarmgeführte Kontur 13 nun in die Aussparung dieser Gegenkontur 22 eingreift. Dann ermittelt die Steuerung 30 bei geschlossener Kopplung mittels Gelenksensoren die Stellungen der Gelenke des Roboterarms 12 und damit eine weitere
Referenzpose bei dieser Kopplung.
Anschließend wird diese Kopplung zwischen der Kontur 13 und der zweiten
Gegenkontur 22 gelöst und der mobile Roboter entfernt, beispielsweise, um an anderer Stelle eingesetzt zu werden.
Soll der Roboter nun erneut an der Referenzposition verwendet werden und ein auf diese Referenzposition abgestimmtes Arbeitsprogramm ausführen, wird die mobile Plattform 1 1 auf Basis der Referenz- als Soll-Position in einer initialen Messposition positioniert und die Kopplung zwischen der Kontur 13 und der ersten Gegenkontur 21 erneut in gleicher, vorstehend erläuterter Weise bewirkt.
Dann ermittelt die Steuerung 30 bei dieser erneut geschlossenen Kopplung mittels Gelenksensoren die Stellungen der Gelenke des Roboterarms 2 und damit seine Messpose bei dieser erneuten Kopplung.
Nach diesem Ermitteln der einen Messpose wird die Kopplung zwischen der Kontur 13 und der ersten Gegenkontur 21 gelöst und anschließend die Kopplung zwischen der Kontur 13 und der zweiten Gegenkontur 22 bewirkt, wobei die roboterarmgeführte Kontur 13 nun in die Aussparung dieser Gegenkontur 22 eingreift. Dann ermittelt die Steuerung 30 bei dieser erneut geschlossenen Kopplung mittels Gelenksensoren die Stellungen der Gelenke des Roboterarms 12 und damit seine weitere Messpose bei dieser erneuten Kopplung.
Aus beiden Paaren aus Mess- und Referenzpose bzw. weiterer Mess- und weiterer Referenzpose kann jeweils eine Einzelabweichung ermittelt und die
Bewegungsinformation auf Basis eines Mittels beider Abweichungen ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Abwandlung die Steuerung 30 während der Bewegung der Plattform 1 1 infolge der Bewegungsinformation, insbesondere periodisch, die jeweils aktuelle Messpose ermitteln und die Bewegungsinformation entsprechend aktualisieren, insbesondere - etwa durch Ersetzen des Richtungspfeils in der Benutzerschnittstelle 31 durch ein alphanumerisches Zeichen, wie
beispielsweise„0", ein sonstiges Zeichen oder Piktogramm, wie beispielsweise „©" oder dergleichen - das Erreichen der (ursprünglichen) Messposition im Rahmen einer vorgegebenen Genauigkeit bzw. Toleranz signalisieren bzw. die Plattform 1 1 geregelt in die Soll- bzw. dieser entsprechende ursprüngliche Referenzposition verfahren.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. So können auch auf Basis weiterer Soll-Positionen jeweils eine Referenzpose und eine oder mehrere Messposen ermittelt und der mobile Roboter so abwechselnd an unterschiedlichen Soll- bzw. Referenzpositionen eingesetzt werden.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen
Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die
Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die
Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten
Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste
1 1 mobile Plattform
12 Roboterarm
13 roboterarm geführte Kontur
14 Fahrantrieb
15 Kraftmessdose
21 erste Gegenkontur
22 zweite/weitere Gegenkontur
30 Steuerung
31 Benutzerschnittstelle

Claims

Patentansprüche
Robotersystem mit
- wenigstens einem mobilen Roboter, der
- eine mobile Plattform (11),
- wenigstens einen Roboterarm (12) und
- eine roboterarmgeführte Kontur (13) aufweist,
- wenigstens einer Gegenkontur (21); und
- einer Steuerung (30), die
- ein Posenmittel zum Ermitteln einer Referenzpose des Roboterarms (12) in einer Referenzposition der mobilen Plattform (11) relativ zu einer Umgebung bei einer Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21), die wenigstens einen Freiheitsgrad der Kontur relativ zu der Umgebung sperrt; und zum Ermitteln wenigstens einer Messpose des Roboterarms (12) in einer Messposition der mobilen Plattform (1 1) relativ zu der Umgebung bei einer erneuten Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21), die diesen wenigstens einen Freiheitsgrade erneut sperrt, und
- ein Ausgabemittel zum Ausgeben einer Abweichungsinformation, die von einer Abweichung zwischen der Referenz- und der wenigstens einen Messpose abhängt,
- über eine Benutzerschnittstelle (31) zum Ausgeben der
Abweichungsinformation; und/oder
- an ein Steuermittel zum Aktuieren von wenigstens einem Antrieb (14) der Plattform (11) und/oder des Roboterarms (12) zum Reduzieren der Abweichung; und/oder
- an ein Vermessungsmittel zum Vermessen einer Position der
mobilen Plattform relativ zu der Umgebung auf Basis der
Abweichung
aufweist. 2. Robotersystem nach Anspruch 1 , wobei die Benutzerschnittstelle ausgelegt ist, die Abweichungsinformation optisch und/oder akustisch und/oder haptisch
auszugeben. Robotersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abweichungsinformation eine Bewegungsinformation und/oder eine Kalibrierinformation aufweist.
Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer weiteren Gegenkontur (22),
wobei das Posenmittel eingerichtet ist zum Ermitteln einer weiteren Referenzpose des Roboterarms (12) in der Referenzposition der mobilen Plattform (1 1) relativ zu der Umgebung bei einer Kopplung zwischen der Kontur (13) und der weiteren Gegenkontur (22), die wenigstens einen Freiheitsgrad der Kontur (13) relativ zu der Umgebung sperrt;
und das Posenmittel eingerichtet ist zum Ermitteln wenigstens einer weiteren Messpose des Roboterarms (12) in der Messposition der mobilen Plattform (11) relativ zu der Umgebung bei einer erneuten Kopplung zwischen der Kontur (13) und der weiteren Gegenkontur (22), die diesen wenigstens einen Freiheitsgrade erneut sperrt,
und das Ausgabemittel zum Ausgeben der Abweichungsinformation, die von einer Abweichung zwischen der wenigstens einen weiteren Mess- und der weiteren Referenzpose abhängt, eingerichtet ist.
Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21) und/oder die Kopplung zwischen der Kontur (13) und der weiteren Gegenkontur (22) in wenigstens einer der Posen wenigstens einen, insbesondere höchstens einen oder wenigstens zwei, insbesondere drei oder höchstens zwei, translatorische Freiheitsgrade und/oder wenigstens einen, insbesondere höchstens einen oder wenigstens zwei,
insbesondere drei oder höchstens zwei, rotatorische Freiheitsgrade der Kontur relativ zu der Umgebung formschlüssig einsinnig oder beidsinnig sperrt.
Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (30) ein Kraftmittel zum Aktuieren wenigstens eines Antriebs des Roboterarms zum Aufprägen, insbesondere Regeln, einer Kraft durch die Kontur (13) auf die Gegenkontur (21) und/oder die weitere Gegenkontur (22) in wenigstens einem durch die Kopplung formschlüssig einsinnig bzw. unidirektional gesperrten
Freiheitsgrad in dessen gesperrter Richtung, insbesondere auf einen
vorgegebenen Wert, aufweist.
7. Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (30) ein Regelmittel zum nachgiebigen Regeln des Roboters in wenigstens einem durch die Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21) und/oder die Kopplung zwischen der Kontur (13) und der weiteren Gegenkontur (22) formschlüssig beidsinnig bzw. bidirektional sperrbaren Freiheitsgrad aufweist.
8. Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Gegenkontur (21) und/oder die weitere Gegenkontur (22) zerstörungsfrei oder nicht zerstörungsfrei lösbar mit der Umgebung verbunden ist.
< 9. Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Gegenkontur (21 ) und/oder die weitere Gegenkontur (22) wenigstens eine, insbesondere nicht rotationssymmetrische, Aussparung zum Einführen der, insbesondere komplementären, Kontur und/oder wenigstens einen, insbesondere nicht rotationssymmetrischen, Vorsprung zum Einführen in die, insbesondere komplementäre, Kontur aufweist. 10. Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Gegenkontur (21) und/oder die weitere Gegenkontur (22) eine Verrieglung aufweist.
11. Verfahren zum Positionieren der mobilen Plattform eines mobilen Roboters eines Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Positionieren (S10) der mobilen Plattform (11) in der Referenzposition relativ zu der Umgebung;
- Bewirken (S20) der Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur
(21);
- Ermitteln (S30) der Referenzpose des Roboterarms (12) bei dieser Kopplung; - Lösen (S40) dieser Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur
(21);
- Umpositionieren (S50) der mobilen Plattform (1 1) in der Messposition der mobilen Plattform (11) relativ zu der Umgebung;
- erneutes Bewirken (S60) der Kopplung zwischen der Kontur (13) und der Gegenkontur (21); - Ermitteln (S70) der wenigstens einen Messpose des Roboterarms (12) bei dieser erneuten Kopplung; und
wenigstens einem der Schritte:
- Ausgeben (S80), insbesondere optisches, akustisches und/oder haptisches Ausgeben, der Abweichungsinformation über die Benutzerschnittstelle (31); und/oder
- Aktuieren (S80) des wenigstens einen Antriebs (14) der Plattform (1 1)
und/oder des Roboterarms (12)
zum Reduzieren der Abweichung; und/oder
- Vermessen (S90) einer Position der mobilen Plattform (1 1) relativ zu der
Umgebung auf Basis der Abweichung.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei in der Referenzposition und/oder der
Messposition nach Lösen der Kopplung zwischen der Kontur (13) und der
Gegenkontur (21) eine Kopplung zwischen der Kontur (13) und wenigstens einer weiteren Gegenkontur (22) bewirkt und eine weitere Referenz- und wenigstens eine weitere Messpose ermittelt wird, wobei die Abweichungsinformation von einer Abweichung zwischen der wenigstens einen weiteren Mess- und der weiteren Referenzpose abhängt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die mobile Plattform (1 1) auf Basis derselben Soll-Position und/oder auf Basis unterschiedlicher Soll-Positionen wiederholt an Messpositionen positioniert wird.
14. Computerprogramm produkt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13.
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